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1 绪论1

1.1　流体力学的研究对象、发展概况和研究方法1

1.1.1　流体力学的研究对象1

1.1.2 流体力学的发展概况1

1.1.3 流体力学的研究方法2

1.2　流体质点与连续介质的概念3

1.2.1 流体质点的概念3

1.2.2　连续介质的概念3

1.3　流体的主要物理性质4

1.3.1 流体的密度与重度4

1.3.2 黏性6

1.3.3 压缩性和膨胀性10

1.3.4　表面张力12

习题114

2　流体静力学16

2.1　静止流体上的作用力16

2.1.1 质量力16

2.1.2 表面力16

2.2　流体的平衡微分方程及其积分18

2.2.1 欧拉平衡微分方程18

2.2.2 平衡微分方程的积分19

2.2.3 等压面19

2.3　流体静力学基本方程20

2.3.1 静止液体中的压强分布规律20

2.3.2　静止液体中的压强计算和等压面20

2.3.3　绝对压强、相对压强、真空度21

2.3.4 流体静力学基本方程的几何意义与能量意义22

2.4　流体静压强的测量23

2.4.1 静压强的单位23

2.4.2　静压强的测量24

2.5　静止流体对平面壁的作用力27

2.5.1　平面壁上的总压力27

2.5.2 总压力的作用点28

2.6　静止流体对曲面壁的作用力30

2.6.1 总压力的大小、方向、作用点30

2.6.2 浮力31

习题233

3　流体动力学基础37

3.1　研究流体运动的两种方法37

3.1.1 拉格朗日法37

3.1.2 欧拉法38

3.1.3　质点导数38

3.2　研究流体运动时的一些基本概念39

3.2.1　迹线和流线39

3.2.2 定常流动和非定常流动41

3.2.3　流面、流管、流束与总流41

3.2.4　过流断面、流速、流量42

3.3　流体运动的连续性方程42

3.3.1 直角坐标系中的连续性方程42

3.3.2　微元流束与总流的连续性方程43

3.4　无黏性流体的运动微分方程45

3.5　无黏性流体运动微分方程的伯努利积分46

3.6　黏性流体的运动微分方程及伯努利方程48

3.6.1 黏性流体的运动微分方程48

3.6.2　黏性流体运动的伯努利方程48

3.6.3　伯努利方程的能量意义和几何意义49

3.7　黏性流体总流的伯努利方程51

3.7.1 急变流和缓变流51

3.7.2 动量校正系数和动能校正系数52

3.7.3 总流的伯努利方程53

3.7.4　其他几种形式的伯努利方程54

3.7.5　伯努利方程的应用举例55

3.8　测量流速和流量的仪器56

3.8.1 毕托管56

3.8.2　文丘里流量计57

3.9　定常流动总流的动量方程及其应用58

3.9.1　定常流动总流的动量方程58

3.9.2 动量方程的应用59

习题362

4　黏性流体运动及其阻力计算67

4.1　流体运动与流动阻力的两种形式67

4.1.1 流动阻力的影响因素67

4.1.2　流体运动与流动阻力的两种形式67

4.2　流体运动的两种状态——层流与紊流68

4.2.1 雷诺实验68

4.2.2　流动状态的判别标准——雷诺数69

4.2.3　不同流动状态的水头损失规律70

4.3　圆管中的层流71

4.3.1 分析层流运动的两种方法71

4.3.2 圆管层流的速度分布和切应力分布73

4.3.3 圆管层流的流量和平均速度73

4.3.4 圆管层流的沿程损失74

4.3.5　层流起始段74

4.4　圆管中的紊流75

4.4.1　运动要素的脉动与时均化75

4.4.2 混合长度理论76

4.4.3 圆管紊流的速度分布78

4.4.4 圆管紊流的水头损失79

4.5　圆管流动沿程阻力系数的确定80

4.5.1　尼古拉兹实验80

4.5.2　莫迪图82

4.6　非圆形截面管道的沿程阻力计算84

4.6.1 利用原有公式进行计算84

4.6.2　用蔡西（Chezy）公式进行计算85

4.7　边界层理论基础85

4.7.1　边界层的概念85

4.7.2　平板边界层的厚度86

4.7.3　边界层分离86

4.8　管路中的局部损失88

4. 8.1 管径突然扩大的局部损失88

4.8.2　其他类型的局部损失89

4.8.3　水头损失的叠加原则91

习题493

5　有压管流与孔口、管嘴出流97

5.1　简单管路的水力计算97

5.1.1　短管的水力计算97

5.1.2 长管的水力计算98

5.2　管网的水力计算基础100

5.2.1 串联管路100

5.2.2　并联管路101

5.2.3　连续均匀出流管路102

5.2.4 管网的类型及水力计算102

5.3　孔口出流104

5.3.1 薄壁小孔口定常出流105

5.3.2　大孔口定常自由出流106

5.3.3 孔口非定常出流107

5.4　管嘴出流107

5.4.1 圆柱形外管嘴定常出流108

5.4.2　管嘴的真空度与使用条件108

5.4.3　其他形状的管嘴出流110

习题5111

6　明渠均匀流与堰流114

6.1　明渠流的概念114

6.2　明渠定常均匀流的水力计算115

6.2.1 基本计算公式115

6.2.2 计算平均流速的经验公式116

6.2.3　流速分布规律119

6.3　明渠的水力最佳断面121

6.3.1 水力最佳断面尺寸的确定121

6.3.2 水力计算的基本类型123

6.4　堰流124

6.4.1　堰流的基本概念124

6.4.2　矩形薄壁堰自由出流125

习题6126

7　气体的一元流动与渗流基础128

7.1　声速和马赫数128

7.1.1 声速方程式128

7.1.2 马赫数130

7.2　一元气流的流动特性132

7.2.1 气流速度与密度的关系132

7.2.2 气流速度与流道断面积的关系133

7.3　渗流的基本概念134

7.3.1　水在土壤中的状态134

7.3.2　土壤的渗流特性与岩土分类134

7.3.3　渗流模型135

7.4　渗流的基本定律136

7.4.1 达西定律136

7.4.2 达西定律的适用范围136

7.4.3　渗透系数的确定137

7.4.4 无压恒定渐变渗流的基本公式139

习题7139

8　相似原理与量纲分析141

8.1　相似原理141

8.1.1 力学相似的基本概念141

8.1.2　相似准则142

8.1.3　近似模型法144

8.2　量纲分析及其应用147

8.2.1　量纲分析147

8.2.2　量纲分析法的应用148

习题8151

9　流体机械：泵与风机153

9.1　离心式泵153

9.1.1 离心式泵的构造与工作原理153

9.1.2　泵的扬程154

9.1.3　叶轮156

9.1.4 泵中的能量损失157

9.1.5　泵的吸上扬程与气蚀现象158

9.1.6 离心式泵的性能曲线161

9.1.7　泵在管路中的工况点162

9.1.8 离心式泵的选择162

9.2　离心式通风机163

9.2.1　通风机的风压、风量和效率163

9.2.2 离心式风机的性能与工况165

9.2.3 离心式通风机的选择165

9.3　轴流式风机166

9.3.1 轴流式通风机的构造和工作原理166

9.3.2　轴流式压气机168

习题9169

10　气-固两相流170

10.1　两相流力的分析170

10.1.1 曳力与曳力系数170

10.1.2 非球形颗粒的几何特征与曳力系数173

10.1.3　流体通过固定床的流动173

10.1.4 固体颗粒流态化176

10.2　两相流模型181

10.2.1 两相模型181

10.2.2　拟均相法182

10.3　气力输送的类型及装置183

10.3.1 负压体系183

10.3.2　正压体系183

10.3.3　组合体系183

10.3.4 气力输送系统风机的选用184

10.3.5 固体颗粒加料器的选用184

11　工程流体力学应用实例186

11.1　流体力学在矿业工程中的应用实例186

11.2　流体力学在环境工程中的应用实例189

11.3　流体力学在土木工程中的应用实例191

11.4　流体力学在机械工程中的应用实例194

习题答案198

参考文献202