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工程流體力學(黃衛星)(第4版) 版權信息
- ISBN：9787122459046
- 條形碼：9787122459046 ; 978-7-122-45904-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
工程流體力學(黃衛星)(第4版) 內容簡介
本書在第3版基礎上總結教學和工程實踐修訂成稿，內容涉及流體力學基本概念、基本原理、研究方法和工程應用四個方面。全書共12章，包括：流體的力學特性、流體流動的基本概念、流體靜力學、流體流動的守恒原理、不可壓縮流體的一維層流流動、流體流動微分方程、不可壓縮理想流體的平面流動、流動相似與模型實驗、管內不可壓縮流體的湍流流動、邊界層及繞流流動、可壓縮流動基礎與管內流動、過程設備內流體的停留時間分布。 本書內容編排層次清晰，概念闡述直觀明確，理論應用與過程裝備流動問題結合緊密；各章均有開篇導言，介紹該章的科學背景、內容構成及學習意義；書中例題習題及原理圖例豐富，可有效促進知識的理解與掌握；并以二維碼形式給出全書習題答案或解題提示，以及相關學習資料。 本書內容定位于工程專業本科，但亦有擴展以滿足研究生教學基本需要，在作為過程裝備與控制工程專業核心課教材的同時，可供高校化工輕工、能源動力、環境安全及機械工程類專業作為教材或教學參考書使用，對以上專業的科研和工程技術人員亦有重要參考價值。
工程流體力學(黃衛星)(第4版) 目錄
1 流體的力學特性001
1.1 流體的連續介質模型001
1.1.1 流體質點的概念001
1.1.2 流體連續介質模型002
1.2 流體的力學特性002
1.2.1 流動性003
1.2.2 可壓縮性003
1.2.3 黏滯性004
1.2.4 液體表面張力特性007
1.3 牛頓流體和非牛頓流體011
1.3.1 牛頓流體與非牛頓流體011
1.3.2 非牛頓流體及其黏度特性011
習題012
2 流體流動的基本概念016
2.1 流場及流動分類016
2.1.1 流場的概念016
2.1.2 流動分類017
2.2 描述流體運動的兩種方法018
2.2.1 拉格朗日法018
2.2.2 歐拉法018
2.2.3 兩種方法的關系019
2.2.4 質點導數019
2.3 跡線和流線022
2.3.1 跡線及跡線方程022
2.3.2 流線及流線方程022
2.3.3 流管與管流連續性方程024
2.4 流體的運動與變形025
2.4.1 微元流體線的變形速率025
2.4.2 微元流體團的變形速率026
2.5 流體的流動與阻力029
2.5.1 流體流動的推動力029
2.5.2 層流與湍流029
2.5.3 固壁邊界的影響及三種典型流動031
2.5.4 流動阻力與阻力系數033
習題035
3 流體靜力學038
3.1 作用在流體上的力038
3.1.1 質量力038
3.1.2 表面力——應力與壓力039
3.1.3 靜止流場中的表面力040
3.1.4 壓力的表示方法及單位040
3.2 流體靜力學基本方程041
3.2.1 流體靜力平衡方程041
3.2.2 靜止流場的壓力微分方程041
3.3 重力場液體靜力學問題043
3.3.1 重力場中靜止液體的壓力分布043
3.3.2 U形管測壓原理044
3.3.3 靜止液體中固體壁面的受力045
3.3.4 靜止液體中物體的浮力與浮力矩051
3.4 非慣性坐標系液體靜力學052
3.4.1 重力場非慣性坐標系液體靜力學方程052
3.4.2 直線勻加速系統中液體的壓力分布053
3.4.3 勻速旋轉容器中液體的壓力分布054
3.4.4 高速回轉圓筒內液體的壓力分布057
習題058
4 流體流動的守恒原理063
4.1 概述063
4.1.1 系統與控制體063
4.1.2 守恒定律與輸運公式064
4.2 質量守恒方程065
4.2.1 控制面上的質量流量065
4.2.2 控制體質量守恒方程066
4.2.3 多組分系統的質量守恒方程069
4.3 動量守恒方程070
4.3.1 控制體動量守恒積分方程070
4.3.2 以平均速度表示的動量方程071
4.4 動量矩守恒方程074
4.4.1 控制體動量矩守恒積分方程074
4.4.2 穩態平面系統的動量矩方程074
4.5 能量守恒方程077
4.5.1 運動流體的能量078
4.5.2 控制體能量守恒積分方程080
4.5.3 過程設備流動系統的能量方程081
4.5.4 機械能守恒方程——伯努利方程085
4.6 守恒方程綜合應用分析089
4.6.1 小孔流動問題089
4.6.2 虹吸管流動及離心泵汽蝕問題091
4.6.3 駐點壓力與皮托管測速093
4.6.4 管道局部阻力問題095
習題098
5 不可壓縮流體的一維層流流動109
5.1 流動微分方程的建立及定解條件109
5.1.1 建立流動微分方程的基本步驟109
5.1.2 流動微分方程的定解條件110
5.2 不可壓縮一維穩態層流及其特點111
5.2.1 不可壓縮一維穩態層流111
5.2.2 質量與動量守恒的特點111
5.2.3 微元體表面力的特點112
5.3 狹縫流動分析112
5.3.1 平壁層流的微分方程113
5.3.2 狹縫流動問題分析114
5.4 管內流動分析118
5.4.1 管狀層流的微分方程118
5.4.2 圓管及圓形套管內的層流流動120
5.5 降膜流動分析123
5.5.1 傾斜平壁上充分發展的降膜流動123
5.5.2 豎直圓管外壁的降膜流動125
5.5.3 變厚度降膜流動問題分析126
習題128
6 流體流動微分方程133
6.1 連續性方程134
6.1.1 直角坐標系中的連續性方程134
6.1.2 柱坐標和球坐標系中的連續性方程135
6.2 應力形式的運動方程135
6.2.1 作用于微元體上的力136
6.2.2 動量流量及動量變化率137
6.2.3 以應力表示的運動方程138
6.3 牛頓流體的本構方程139
6.3.1 基本假設139
6.3.2 牛頓流體本構方程139
6.3.3 本構方程的討論 139
6.4 流體運動微分方程——N-S方程141
6.4.1 直角坐標系中的N-S方程141
6.4.2 柱坐標和球坐標系中的N-S方程142
6.5 N-S方程應用概述及舉例144
6.5.1 N-S方程應用概述144
6.5.2 N-S方程應用舉例145
習題151
7 不可壓縮理想流體的平面流動156
7.1 流體平面運動的速度分解156
7.2 有旋流動與無旋流動157
7.2.1 速度環量與線流量157
7.2.2 有旋流動及其運動學特性158
7.2.3 無旋流動（勢流）及其運動學特性160
7.3 不可壓縮平面流動的流函數162
7.3.1 流函數的定義及全微分方程162
7.3.2 流函數的性質——流線及流線間的流量162
7.4 不可壓縮平面勢流及基本方程164
7.4.1 柯西-黎曼方程及流網164
7.4.2 拉普拉斯方程及疊加原理165
7.4.3 定常不可壓縮勢流的伯努利方程166
7.5 不可壓縮平面勢流典型問題分析166
7.5.1 平行直線等速流動167
7.5.2 點源與點匯流動167
7.5.3 點渦流動168
7.5.4 角形區域內的流動169
7.5.5 幾種典型的復合流動170
7.5.6 理想流體繞固定圓柱體的流動173
7.5.7 理想流體繞轉動圓柱體的流動175
思考題177
習題178
8 流動相似與模型實驗181
8.1 流動相似及相似準則 181
8.1.1 幾何相似181
8.1.2 運動相似及時間準則182
8.1.3 動力相似及動力相似準則182
8.1.4 典型相似數及其意義183
8.1.5 相似數在模型實驗中的應用185
8.2 相似準則的分析方法188
8.2.1 微分方程法188
8.2.2 因次分析法190
8.2.3 用因次分析指導模型實驗的意義192
8.3 模型實驗設計及應用舉例193
8.3.1 模型實驗設計的基本要點193
8.3.2 模型實驗設計應用舉例194
8.3.3 實驗數據的整理及應用說明201
思考題201
習題202
9 管內不可壓縮流體的湍流流動206
9.1 圓管流動概述 206
9.1.1 層流與湍流——雷諾實驗206
9.1.2 圓管進口區的流動207
9.1.3 圓管充分發展區的流動 208
9.2 湍流的基本特性及雷諾方程209
9.2.1 湍流的基本特性209
9.2.2 雷諾方程210
9.2.3 湍流理論簡介211
9.3 湍流的半經驗理論212
9.3.1 普朗特混合長度理論212
9.3.2 通用速度分布——壁面律213
9.4 圓管充分發展區的湍流速度分布215
9.4.1 光滑管內的湍流速度分布215
9.4.2 粗糙管內的湍流速度分布216
9.5 圓管的阻力損失與阻力系數217
9.5.1 阻力損失與阻力系數定義217
9.5.2 光滑圓管的摩擦阻力系數217
9.5.3 粗糙圓管的摩擦阻力系數218
9.5.4 局部阻力系數221
9.6 非圓形管及彎曲管內的流動224
9.6.1 非圓形管內的流動與阻力損失224
9.6.2 彎曲管道內的流動及阻力損失 225
9.7 管流問題的基本類型與解析要領227
思考題229
習題229
10 邊界層及繞流流動234
10.1 邊界層的基本概念234
10.1.1 邊界層及邊界層理論234
10.1.2 邊界層的厚度與流態235
10.1.3 平壁繞流的摩擦阻力與阻力系數236
10.2 平壁邊界層流動237
10.2.1 普朗特邊界層方程237
10.2.2 平壁層流邊界層的布拉修斯解238
10.2.3 馮·卡門邊界層動量積分方程241
10.2.4 平壁層流邊界層的近似解242
10.2.5 平壁湍流邊界層的近似解244
10.2.6 平壁湍流邊界層的速度分布246
10.3 邊界層分離及繞流總阻力247
10.3.1 邊界層分離現象247
10.3.2 彎曲壁面的繞流總阻力248
10.4 繞圓柱體的流動分析250
10.4.1 繞圓柱體的流動250
10.4.2 圓柱繞流總阻力251
10.5 繞球體的流動分析252
10.5.1 繞球體的流動252
10.5.2 球體繞流總阻力253
10.5.3 球形顆粒的沉降速度254
思考題255
習題256
11 可壓縮流動基礎與管內流動259
11.1 可壓縮流動的基本假設與方程259
11.1.1 基本假設與熱力學過程259
11.1.2 熱力學基本方程260
11.1.3 質量守恒及能量守恒方程260
11.2 聲波傳播速度及馬赫數261
11.2.1 小擾動壓力波（聲波）的傳播速度261
11.2.2 聲速與馬赫數263
11.3 滯止狀態及滯止參數264
11.3.1 滯止狀態264
11.3.2 滯止焓與滯止溫度264
11.3.3 滯止壓力與滯止密度265
11.4 激波的形成及正激波參數計算265
11.4.1 激波的形成及基本行為265
11.4.2 正激波前后參數的變化266
11.5 變截面管內可壓縮流體的等熵流動268
11.5.1 速度與管道截面變化的關系268
11.5.2 臨界狀態及臨界參數270
11.5.3 拉伐爾噴管271
11.5.4 漸縮管內的等熵流動275
11.5.5 噴管及擴壓管設計要點276
11.6 等截面管道內可壓縮流體的摩擦流動277
11.6.1 有摩擦的絕熱流動277
11.6.2 有摩擦的等溫流動282
11.7 可壓縮流體的速度與流量測試284
11.7.1 亞聲速氣流中的皮托管284
11.7.2 超聲速氣流中的皮托管285
11.7.3 可壓縮流動流量測量285
思考題286
習題286
12 過程設備內流體的停留時間分布292
12.1 停留時間的基本概念與關系292
12.1.1 停留時間與返混292
12.1.2 流體停留時間與進口時間的關系293
12.2 停留時間分布的相關函數294
12.2.1 停留時間分布函數F(t)與密度函數E(t)294
12.2.2 特定輸入/輸出時間的流體量計算295
12.2.3 內部年齡密度函數I(t)297
12.2.4 無因次時間與無因次函數 297
12.3 停留時間分布的測試及其數字特征298
12.3.1 脈沖響應法298
12.3.2 階躍響應法 299
12.3.3 停留時間分布的數字特征 299
12.4 幾種典型的停留時間分布模型300
12.4.1 平推流模型300
12.4.2 全混流模型301
12.4.3 多釜串聯模型302
12.4.4 軸向擴散流模型303
12.5 停留時間分布曲線的應用305
12.5.1 根據E(t)曲線定性推斷流動情況305
12.5.2 確定流動模式及其模型參數305
12.5.3 確定設備結構對流動模式的影響307
習題307
附錄313
附錄A 矢量與場論的基本定義和公式313
附錄B 常見物理量的量綱、單位換算及常見特征數316
附錄C 常見流體的物性參數318
參考文獻321
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