"十二五"普通高等教育本科规划教材:流体力学.pdf

 

书籍描述

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《"十二五"普通高等教育本科规划教材:流体力学》教学需要60~80学时,带*的内容可根据授课学时或专业需要进行选择。《"十二五"普通高等教育本科规划教材:流体力学》适用于高等学校工科专业本科教学,可供船舶与海洋工程专业教学使用,也可供其他专业的本科生、专科生和研究生用作学习流体力学的参考书。

目录
第1章绪论
1.1流体力学的研究对象及应用领域
1.2流体力学的研究方法
1.2.1实验模拟方法
1.2.2理论分析方法
1.2.3数值计算方法
1.3流体的连续介质模型
1.3.1流体的概念
1.3.2连续介质模型
1.4流体的密度和重度
1.5流体的压缩性和热膨胀性
1.5.1气体状态方程
1.5.2压缩性和热膨胀性
1.5.3可压缩流体和不可压缩流体
1.6流体的黏性
1.6.1黏性的表现
1.6.2黏性的度量
1.6.3温度对黏性的影响
1.6.4黏性流体和理想流体
1.7作用在流体上的力
本章小结
思考题
习题
第2章流体静力学
2.1流体静力学方程
2.2流体平衡的一些要求
2.3平衡流体的等压面
2.4重力场中不可压缩流体的静压分布
2.5测压计
2.5.1液柱式压力计原理
2.5.2几种常用的液柱式压力计
2.6静止流体对平板的作用力
2.6.1总压力的大小
2.6.2总压力的作用点
2.7静止流体对曲面的作用力
2.8流体的浮力
2.8.1阿基米德原理
2.8.2物体在液体中的平衡与稳定性
本章小结
思考题
习题
第3章流体运动学
3.1描述流体运动的两种方法
3.1.1拉格朗日法(质点法)
3.1.2欧拉法(空间点法)
3.1.3欧拉法中的质点加速度公式
3.1.4质点导数
3.2流场的几何特征描述
3.2.1定常流场和非定常流场
3.2.2均匀流动和非均匀流动
3.2.3—维流动、二维流动和三维流动
3.2.4流线、驻点、极限流线
3.2.5流体质点的迹线
3.2.6流束、流面和流管
3.2.7总流、过流截面与流量
3.2.8条纹线
3.3流体的连续性方程
3.3.1微分形式的连续性方程
3.3.2微分连续性方程在其他坐标系中的形式
3.3.3积分形式的连续性方程
3.4流体微团的运动分析
3.4.1流体运动的分解
3.4.2无旋流动与有旋流动
3.5速度势函数与流函数的概念
3.5.1速度势函数
3.5.2流函数
本章小结
思考题
习题
第4章理想流体动力学
4.1欧拉运动微分方程
4.2拉格朗日积分方程
4.3伯努利积分方程
4.3.1伯努利积分的建立
4.3.2伯努利方程的意义
4.3.3伯努利方程的应用
4.4动量定理及动量矩定理
4.4.1动量定理
4.4.2动量矩宠理
4.4.3动量及动量矩方程的应用
本章小结
思考题
习题
第5章旋涡理论
5.1旋涡运动的基本概念
5.1.1涡线、涡管、涡量、涡通量
5.1.2速度环量
5.1.3斯托克斯定理
5.2汤姆逊定理
5.3拉格朗日定理
5.4亥姆霍兹定理
5.5旋涡的诱导速度
5.5.1点涡
5.5.2诱导速度公式
5.5.3毕奥一沙伐尔定理
5.6兰金组合涡
5.6.1速度分布
5.6.2压力分布
5.6.3有自由面的情形
本章小结
思考题
习题
第6章势流理论
6.1势流理论概述
6.2二维流动和流函数
6.3几种简单平面势流的基本解
6.3.1直匀流
6.3.2点源(汇)
6.3.3点涡
6.3.4偶极子
6.3.5叠加的例子
6.4绕圆柱体的无环量流动达朗贝尔谬理
6.4.1绕圆柱体无环量流动的势函数和流函数
6.4.2圆柱表面的速度分布
6.4.3圆柱表面的压力分布
6.5绕圆柱体的有环量流动马格努斯效应
6.5.1绕圆柱体有环量流动的速度场
6.5.2绕圆柱体有环量流动的压力分布
6.6附加质量与附加惯性力
6.7复变函数的简要复习
6.7.1复数
6.7.2复变函数
6.8复势和复速度
6.9布拉修斯公式
6.10库塔—儒柯夫斯基定理
6.10.1库塔—儒柯夫斯基定理
6.10.2决定环量的后缘条件
6.11保角变换方法及其应用
6.11.1保角变换的概念和性质
6.11.2几种简单的保角变换
6.11.3儒柯夫斯基变换
6.11.4平板无环量绕流
6.11.5平板有环量绕流
6.12映像法及其应用
6.12.1直壁的干扰
6.12.2圆形壁的干扰
本章小结
思考题
习题
第7章波浪理论
7.1小振幅波的基本方程与边界条件
7.1.1基本方程
7.1.2边界条件
7.1.3小振幅波理论假设和边界条件的线性化
7.2小振幅波及其运动参数
7.2.1小振幅波的速度势
7.2.2小振幅波的运动参数
7.3流体质点的轨道运动
7.3.1水波按水深的分类
7.3.2流体质点的运动速度
7.3.3中等深水波中质点的运动轨道
7.3.4浅水波中质点的运动轨道
7.3.5深水波中质点的运动轨迹
7.4行波中的压力分布
7.5波能及其传递
7.5.1波能
7.5.2波能的传递
7.6浅水波
7.6.1波峰守恒原理
7.6.2浅水波的波数k、波长L和波速c
7.6.3浅水系数H/H0
7.7波群和群速度
7.8二维船波
7.8.1兴波阻力
7.8.2两个扰源引起的兴波阻力
7.9三维船波——开尔文船波
本章小结
思考题
习题
……
第8章黏性流体力学基础
第9章相似理论
第10章黏性流体的一元流动
第11章边界层理论
第12章机翼理论
附录
参考文献

序言
流体力学是船舶与海洋工程专业的一门重要的技术基础课。一方面,它在专业培养目标中起到“承上启下”的作用,本专业许多后续课程要以它为基础;另一方面,随着海洋工程和高性能船舶技术的发展,在流体力学领域会有更多的问题需要解决。
笔者从教学实践中体会到,学生普遍感到流体力学这门课程内容多、概念抽象、理论性强,部分学生感到难学,尤其对基本理论的应用感到困惑。因此要想使学生学好流体力学这门课程,需要有一本内容深度适当、物理概念清晰、理论与应用相结合的教材。笔者在多年的教学中,先后用过不同版本的流体力学教材,使用中感到这些教材各有长处,便产生了把这些长处集成在一起的想法,于是形成了这本书。
基于专业实际需要,本书仅限于讨论不可压缩流体。本书略去了一些繁冗的数学推导和过于抽象的内容,尽可能从基本的物理定律和概念出发推导相关定理和基本方程;体现工科专业教材的特点,注意理论联系工程实际,同时对一些容易混淆的概念作了深入辨析。尽量做到结合专业特色,内容选取适当,通俗易懂,概念清晰,由浅入深,层次分明,前后呼应。每章小结给出了内容总结、重点、难点等,便于读者自学。全部授完本书的基本内容约需60~80学时。
在编写本书过程中,重点参考了国内船舶流体力学方面的教材,同时还参考了许多有关著作和不知作者姓名的网上文献,从中获益匪浅,在此谨向这些作者表示衷心感谢。
由于编者水平有限,加之编写时间短,书中缺点和不当在所难免,恳请读者给予批评指正,并期待着更加完善的版本问世。
编者2013年9月

文摘
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内容简介
《流体力学》适用于高等学校工科专业本科教学。全书内容分为基础和应用,具体内容包括:流体的性质、流体静力学、流体运动学、理想流体动力学、旋涡理论、势流理论、波浪理论、粘性流体力学基础、相似理论、黏性流体的一元流动、边界层理论、机翼理论等。各章均附有小结,配有适量的思考题和习题,并附参考答案。《流体力学》教学需要60-80学时,带“*”的内容可根据授课学时或专业需要进行选择。

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