导语

  

内容提要

  

    本书详细讲述了流体力学的基本理论，全书共九章，主要介绍了流体运动的基本概念、流体动力学积分形式和微分形式的基本方程、平面流动势/流函数解法的基本理论、流体的旋涡运动、层流及湍流的基本理论、边界层理论和计算流体力学基础等。本书各章选择的习题具有一定的代表性，有助于学习者对基本概念的理解。
    本书适合动力工程及工程热物理、船舶与海洋工程、力学、航空航天、核能、机械工程、水力学等学科的硕士、博士研究生使用，同时可作为相关专业科研工作者和工程技术人员的参考用书。

第1章  流体微团运动分析
  1.1  流体微团运动的几何分析
    1.1.1  线变形、角变形和旋转
    1.1.2  变形率张量和涡量张量
    1.1.3  亥姆霍兹速度分解定理及流动分类
  1.2  涡量场及其性质
    1.2.1  涡量及涡量场
    1.2.2  涡线、涡管、涡通量、环量
    1.2.3  涡管强度守恒定理
    1.2.4  封闭流体线的速度环量对于时间的变化率
  1.3  无旋流动与速度势
    1.3.1  速度势
    1.3.2  速度势与环量的关系
    1.3.3  加速度有势
  思考题及习题
第2章  流体动力学积分形式的基本方程
  2.1  质点导数
    2.1.1  拉格朗日场中的质点导数
    2.1.2  欧拉描述中的质点导数
    2.1.3  流动输运方程
  2.2  积分形式的连续方程
  2.3  积分形式的动量方程
  2.4  积分形式的动量矩方程
  2.5  积分形式的能量方程
  2.6  基本方程的其他形式
    2.6.1  欧拉型基本方程的另一种形式
    2.6.2  非惯性系中的动量方程与动量矩方程
  2.7  欧拉型积分形式基本方程的应用
    2.7.1  不可压缩流体对弯管管壁的作用力
    2.7.2  不可压缩射流冲击挡板
    2.7.3  叶栅中翼型升力的库塔-茹科夫斯基定理
  思考题及习题
第3章  流体动力学微分形式的基本方程
  3.1  黏性流体的本构方程
    3.1.1  运动流体中的应力张量
    3.1.2  变形速率张量
    3.1.3  本构方程
  3.2  完全气体状态方程
  3.3  牛顿型流体的运动方程：纳维-斯托克斯方程
    3.3.1  纳维-斯托克斯方程
    3.3.2  不可压缩牛顿型流体的连续方程和运动方程
    3.3.3  不可压缩牛顿流体的能量方程
    3.3.4  定解条件
  3.4  N-S方程组的封闭性讨论
  3.5  流体动力学基本方程和边界条件的无量纲化
    3.5.1  流体力学基本方程的无量纲化
    3.5.2  边界条件的无量纲化
  3.6  流体动力学基本方程的数学性质
  思考题及习题
第4章  平面流动势、流函数解法的基本理论
  4.1  不可压无旋流动的势函数方程
    4.1.1  势函数方程
    4.1.2  平面势流的解
  4.2  散度旋度已知的可压缩有旋流动方程
    4.2.1  基本方程
    4.2.2  基本方程的求解途径
    4.2.3  点源
    4.2.4  泊松方程的特解
    4.2.5  线源
    4.2.6  面源
  4.3  无旋流动的基本方程
    4.3.1  兰姆型方程
    4.3.2  理想正压流体在有势场中运动的两个积分式
    4.3.3  柯西-拉格朗日积分
  4.4  平面流动的流函数及其性质
    4.4.1  流函数的定义
    4.4.2  不可压平面流动的流函数及其性质
    4.4.3  不可压理想流体平面无旋流动速度势与流函数的关系
  4.5  不可压理想流体平面无旋流动的流函数方程及其叠加法
    4.5.1  平面不可压缩无旋流动的流函数方程及其定解条件
    4.5.2  平面不可压缩无旋流动的复势与复速度
    4.5.3  平面不可压缩无旋流动的基本解及其复势表达式
  4.6  不可压缩流体绕圆柱的定常无旋流动
    4.6.1  无环量圆柱绕流
    4.6.2  有环量圆柱绕流
  4.7  布拉休斯公式
  4.8  茹科夫斯基翼型绕流
    4.8.1  物体绕流的保角变换方法的基本思想
    4.8.2  复势与复速度
    4.8.3  库塔-茹科夫斯基假定
    4.8.4  茹科夫斯基翼型上的升力
  思考题及习题
第5章  流体的旋涡运动
  5.1  无黏流和黏性流旋涡基本方程
    5.1.1  无黏流运动方程
    5.1.2  黏性流兰姆型运动方程
    5.1.3  涡的拉#与弯曲
  5.2  开尔文定理及拉格朗日定理
    5.2.1  开尔文定理
    5.2.2  拉格朗日定理
    5.2.3  关于旋涡的形成与消失
  5.3  亥姆霍兹定理
    5.3.1  涡线的保持性定理
    5.3.2  涡管强度保持性定理
  5.4  旋涡的形成和伯耶克纳斯定理
    5.4.1  伯耶克纳斯定理——斜压流场中旋涡的形成
    5.4.2  质量力无势时旋涡的形成
    5.4.3  黏性流体中旋涡的扩散性
    5.4.4  涡旋场和散度场所感应的速度场
  5.5  叶轮机械中的旋涡流动
    5.5.1  轴流叶轮
    5.5.2  离心叶轮
  思考题及习题
第6章  黏性流体层流流动
  6.1  黏性流动的基本性质
    6.1.1  黏性流动的有旋性
    6.1.2  黏性流动中旋涡的扩散性
    6.1.3  黏性流动中能量的耗散性
  6.2  黏性流体运动的相似律
    6.2.1  相似定律
    6.2.2  相似准则
    6.2.3  相似理论的应用
  6.3  黏性不可压流动解析解
    6.3.1  平行定常流动中的速度分布
    6.3.2  同轴旋转圆筒间的定常流动
    6.3.3  平行非定常流动
    6.3.4  缓慢流动的近似解
  6.4  剪切层近似
    6.4.1  剪切层概念
    6.4.2  二维流动中的薄剪切层近似
    6.4.3  轴对称和三维流动中的薄剪切层近似
  思考题及习题
第7章  边界层理论
  7.1  层流边界层
    7.1.1  剪切层的相似概念
    7.1.2  法沃克纳-斯坎（Falkner-Skan）变换
    7.1.3  层流边界层的相似解
    7.1.4  布拉休斯解
    7.1.5  非相似层流边界层的计算方法
    7.1.6  二维可压缩定常层流边界层
  7.2  二维平板边界层微分方程
  7.3  温度边界层
  7.4  边界层转捩
    7.4.1  流动稳定性的一般理论
    7.4.2  二维平行剪切流的线性稳定性理论
    7.4.3  三维波动
    7.4.4  非线性稳定性理论
    7.4.5  二维混合层的失稳和转捩过程
    7.4.6  二维边界层的转捩
    7.4.7  影响边界层转捩的其他因素
    7.4.8  边界层转捩的预估
  7.5  边界层分离
    7.5.1  分离发生的必要条件
    7.5.2  分离发生的机理
    7.5.3  分离流动举例
    7.5.4  与分离有关的计算问题
  思考题及习题
第8章  黏性流体湍流运动
  8.1  湍流的基本概念
    8.1.1  湍流的现象及特性
    8.1.2  湍流能量级联传递过程
    8.1.3  湍流输运
    8.1.4  湍流的特征尺度
    8.1.5  湍流的统计平均方法
  8.2  湍流平均运动的基本方程
    8.2.1  连续方程
    8.2.2  动量方程
    8.2.3  能量方程
  8.3  湍流统计理论简述
    8.3.1  湍流的Kolmogorov理论
    8.3.2  湍流的拟序结构
    8.3.3  湍流的间歇性
    8.3.4  湍流的谱分析
  8.4  湍流模型
    8.4.1  代数模型
    8.4.2  湍流动能运输方程模型
  8.5  湍流边界层
    8.5.1  湍流边界层的物理特征
    8.5.2  光滑表面上的平均速度分布
    8.5.3  粗糙表面上的平均速度分布
    8.5.4  平板湍流边界层的简单估算方法
    8.5.5  有压力梯度的湍流边界层解法
    8.5.6  耦合湍流边界层方程
    8.5.7  零压力梯度耦合二维湍流边界层的近似估算
    8.5.8  有压力梯度的耦合二维湍流边界层解法
  8.6  湍流实验测量
  思考题及习题
第9章  计算流体力学基础
  9.1  概述
  9.2  网格生成技术
    9.2.1  网格分类
    9.2.2  数值模拟对网格的要求
    9.2.3  网格适用性分析
    9.2.4  网格生成方法
  9.3  控制方程离散与求解
    9.3.1  离散方法概述
    9.3.2  控制方程的通用形式
    9.3.3  通用控制方程离散
    9.3.4  基于同位网格的SIMPLE算法
    9.3.5  离散方程的求解
    9.3.6  误差来源及控制
  9.4  高级数值模拟方法简介
    9.4.1  湍流的直接数值模拟
    9.4.2  大涡数值模拟方法
  思考题及习题
参考文献