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編輯推薦: |
全书共9章,主要内容包括绪论、流体静力学、流体动力学基础、阻力损失及其计算、不可压缩流体流动、典型流体流动、流体输送机械、流体力学实验研究和测试方法、数值模拟方法及软件简介。本书可作为高等院校化工、能源、储能和环境等专业本专科教材,也可作为相关领域科研人员参考用书。
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內容簡介: |
全书共9章,主要内容包括绪论、流体静力学、流体动力学基础、阻力损失及其计算、不可压缩流体流动、典型流体流动、流体输送机械、流体力学实验研究和测试方法、数值模拟方法及软件简介。本书可作为高等院校化工、能源、储能和环境等专业本专科教材,也可作为相关领域科研人员参考用书。
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目錄:
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1章 绪论 1
1.1 流体力学的范畴及其发展简史 1
1.1.1 流体力学的范畴 1
1.1.2 流体力学的发展简史 2
1.2 作用在流体上的力 4
1.2.1 质量力 4
1.2.2 表面力 5
1.3 流体的物理属性和力学特性 5
1.3.1 易变形性 5
1.3.2 密度和可压缩性 6
1.3.3 黏性 6
1.3.4 非牛顿流体 9
1.3.5 表面张力 11
1.4 流体力学模型 15
1.4.1 连续介质模型 15
1.4.2 理想流体模型 16
1.4.3 不可压缩流体模型 16
1.5 研究流体运动的基本方法 17
1.5.1 理论分析法 17
1.5.2 实验研究法 17
1.5.3 数值计算法 18
1.6 流体力学的新兴领域 18
1.6.1 超临界流体 18
1.6.2 超流体 19
1.6.3 磁流体 19
习题 20
第二章 流体静力学 21
2.1 压强及其性质 21
2.2 压强的单位和计算 22
2.2.1 压强的计算基准 22
2.2.2 压强的单位 23
2.2.3 液体静压强的计算 23
2.3 作用于平面和曲面的液体压力 25
2.3.1 作用于平面的液体压力 25
1工程流体力学(第三版)
2.3.2 作用于曲面的液体压力 27
2.4 压强的测量 30
2.4.1 液柱式测压计 30
2.4.2 金属弹簧压力表 32
2.4.3 压力传感器 32
习题 33
第三章 流体动力学基础 35
3.1 流体运动的基本概念 35
3.1.1 定常流动和非定常流动 35
3.1.2 迹线和流线 36
3.1.3 流管、流束和总流 36
3.1.4 过流断面及水力半径 37
3.1.5 过流断面的压强分布 37
3.2 质量守恒 38
3.3 动量守恒 39
3.4 机械能守恒 40
3.4.1 理想流体的机械能守恒 40
3.4.2 实际流体管流的机械能衡算 43
习题 45
第四章 阻力损失及其计算 47
4.1 沿程阻力损失和局部阻力损失 47
4.2 流体流动形态 48
4.2.1 层流和湍流 48
4.2.2 雷诺数 49
4.2.3 湍流研究进展简介 50
4.3 湍流的基本特征 51
4.3.1 脉动速度和时均速度 51
4.3.2 湍流强度 52
4.3.3 湍流尺度 52
4.3.4 湍流黏度 53
4.4 黏性流体在圆管中的层流运动 53
4.5 黏性流体在圆管中的湍流流动 56
4.5.1 边界层和黏性底层 56
4.5.2 圆管湍流的速度分布 57
4.6 沿程摩擦阻力系数计算 58
4.6.1 沿程摩擦阻力系数计算公式 58
4.6.2 摩擦系数曲线图 59
4.6.3 非圆形管的当量直径 59
4.7 局部阻力损失 61
4.7.1 局部阻力损失的计算 61
4.7.2 突然扩大与突然缩小 61
4.8 管路计算 64
4.8.1 简单管路 64
4.8.2 复杂管路 67
4.8.3 可压缩流体的管路计算 70
习题 74
第五章 不可压缩流体流动 77
5.1 流体微团运动 77
5.1.1 描述流体流动的两种方法 77
5.1.2 流体微团运动 78
5.2 连续性方程 82
5.3 无旋流动 83
5.4 有旋流动 88
5.5 黏性流体的运动方程 89
5.5.1 N S方程的建立 89
5.5.2 欧拉方程 94
5.5.3 运动方程的定解条件 94
5.5.4 N S方程的求解 95
习题 99
第六章 典型流体流动 101
6.1 绕流 101
6.1.1 曲面边界层分离 101
6.1.2 绕流阻力 102
6.1.3 绕球体的流动 103
6.1.4 圆柱绕流 106
6.1.5 理想流体绕圆柱流动 107
6.2 射流 110
6.2.1 自由射流 111
6.2.2 受限射流 116
6.2.3 同轴射流 117
6.3 撞击流 119
6.3.1 撞击流基本原理 119
6.3.2 撞击流的分类 120
6.3.3 撞击流的工业应用 123
习题 127
第七章 流体输送机械 128
7.1 泵与风机的类型 128
7.1.1 叶片式泵与风机 128
7.1.2 容积式泵与风机 129
7.2 离心泵的主要构件及性能参数 129
7.2.1 离心泵的主要构件 129
7.2.2 离心泵的性能参数 130
7.3 泵与风机的理论和实际特性曲线 131
7.3.1 泵与风机的理论特性曲线 131
7.3.2 泵与风机的损失与效率 133
7.3.3 泵与风机的实际特性曲线 134
7.4 泵的扬程与安装高度 135
7.4.1 泵的扬程计算 135
7.4.2 离心泵的安装高度 137
7.5 离心泵的流量调节和组合操作 141
7.5.1 离心泵的管路特性曲线 141
7.5.2 离心泵的工作点 142
7.5.3 流量调节 142
7.6 泵的选择与安装 144
7.6.1 泵的选型原则 144
7.6.2 泵的选型 145
7.7 气体输送机械 147
7.7.1 通风机 147
7.7.2 鼓风机 149
7.7.3 压缩机 149
7.7.4 真空泵 152
习题 153
第八章 流体力学实验研究和测试方法 155
8.1 流动相似准则及其分析方法 155
8.1.1 流动相似原理 155
8.1.2 相似准则及其分析方法 156
8.2 流动可视化技术 159
8.2.1 氢气泡技术 159
8.2.2 空气泡技术 160
8.2.3 烟线技术 161
8.2.4 高速摄像技术 161
8.3 流量测量技术 164
8.3.1 孔板流量计 164
8.3.2 文丘里流量计 165
8.3.3 转子流量计 166
8.3.4 涡街流量计 167
8.4 流速测量技术 168
8.4.1 皮托管 168
8.4.2 热线风速仪 169
8.4.3 激光多普勒测速技术 171
4目 录
8.4.4 粒子图像测速技术 171
8.4.5 激光诱导荧光技术 173
习题 175
第九章 数值模拟方法及软件简介 176
9.1 计算流体力学概述 176
9.2 数值计算方法 177
9.3 湍流数值模拟 178
9.3.1 湍流理论简介 178
9.3.2 湍流模式理论 179
9.4 CFD的求解过程 182
9.5 常用的CFD商业软件应用示例 184
9.5.1 冷热水混合案例 184
9.5.2 煤气化湍流多相反应案例 187
习题 190
附录 191
Ⅰ 水的物理性质 191
Ⅱ 干空气的物理性质 192
Ⅲ 压强国际单位与工程单位换算关系 193
Ⅳ 工业管道的当量粗糙度 193
Ⅴ 管件和阀件的局部阻力系数 193
Ⅵ 某些流体在管道中的常用流速范围 194
Ⅶ IS型单级单吸离心泵性能表 194
Ⅷ 饱和水蒸气(以温度为准) 198
Ⅸ 饱和水蒸气(以压强为准) 199
Ⅹ 犚犲≈105时二元物体的总阻力系数 201
Ⅺ 三维物体的总阻力系数 202
Ⅻ 量纲分析方法 202
习题简要参考答案 204
参考文献 207
1章 绪论 1
1.1 流体力学的范畴及其发展简史 1
1.1.1 流体力学的范畴 1
1.1.2 流体力学的发展简史 2
1.2 作用在流体上的力 4
1.2.1 质量力 4
1.2.2 表面力 5
1.3 流体的物理属性和力学特性 5
1.3.1 易变形性 5
1.3.2 密度和可压缩性 6
1.3.3 黏性 6
1.3.4 非牛顿流体 9
1.3.5 表面张力 11
1.4 流体力学模型 15
1.4.1 连续介质模型 15
1.4.2 理想流体模型 16
1.4.3 不可压缩流体模型 16
1.5 研究流体运动的基本方法 17
1.5.1 理论分析法 17
1.5.2 实验研究法 17
1.5.3 数值计算法 18
1.6 流体力学的新兴领域 18
1.6.1 超临界流体 18
1.6.2 超流体 19
1.6.3 磁流体 19
习题 20
第二章 流体静力学 21
2.1 压强及其性质 21
2.2 压强的单位和计算 22
2.2.1 压强的计算基准 22
2.2.2 压强的单位 23
2.2.3 液体静压强的计算 23
2.3 作用于平面和曲面的液体压力 25
2.3.1 作用于平面的液体压力 25
1工程流体力学(第三版)
2.3.2 作用于曲面的液体压力 27
2.4 压强的测量 30
2.4.1 液柱式测压计 30
2.4.2 金属弹簧压力表 32
2.4.3 压力传感器 32
习题 33
第三章 流体动力学基础 35
3.1 流体运动的基本概念 35
3.1.1 定常流动和非定常流动 35
3.1.2 迹线和流线 36
3.1.3 流管、流束和总流 36
3.1.4 过流断面及水力半径 37
3.1.5 过流断面的压强分布 37
3.2 质量守恒 38
3.3 动量守恒 39
3.4 机械能守恒 40
3.4.1 理想流体的机械能守恒 40
3.4.2 实际流体管流的机械能衡算 43
习题 45
第四章 阻力损失及其计算 47
4.1 沿程阻力损失和局部阻力损失 47
4.2 流体流动形态 48
4.2.1 层流和湍流 48
4.2.2 雷诺数 49
4.2.3 湍流研究进展简介 50
4.3 湍流的基本特征 51
4.3.1 脉动速度和时均速度 51
4.3.2 湍流强度 52
4.3.3 湍流尺度 52
4.3.4 湍流黏度 53
4.4 黏性流体在圆管中的层流运动 53
4.5 黏性流体在圆管中的湍流流动 56
4.5.1 边界层和黏性底层 56
4.5.2 圆管湍流的速度分布 57
4.6 沿程摩擦阻力系数计算 58
4.6.1 沿程摩擦阻力系数计算公式 58
4.6.2 摩擦系数曲线图 59
4.6.3 非圆形管的当量直径 59
4.7 局部阻力损失 61
4.7.1 局部阻力损失的计算 61
4.7.2 突然扩大与突然缩小 61
4.8 管路计算 64
4.8.1 简单管路 64
4.8.2 复杂管路 67
4.8.3 可压缩流体的管路计算 70
习题 74
第五章 不可压缩流体流动 77
5.1 流体微团运动 77
5.1.1 描述流体流动的两种方法 77
5.1.2 流体微团运动 78
5.2 连续性方程 82
5.3 无旋流动 83
5.4 有旋流动 88
5.5 黏性流体的运动方程 89
5.5.1 N S方程的建立 89
5.5.2 欧拉方程 94
5.5.3 运动方程的定解条件 94
5.5.4 N S方程的求解 95
习题 99
第六章 典型流体流动 101
6.1 绕流 101
6.1.1 曲面边界层分离 101
6.1.2 绕流阻力 102
6.1.3 绕球体的流动 103
6.1.4 圆柱绕流 106
6.1.5 理想流体绕圆柱流动 107
6.2 射流 110
6.2.1 自由射流 111
6.2.2 受限射流 116
6.2.3 同轴射流 117
6.3 撞击流 119
6.3.1 撞击流基本原理 119
6.3.2 撞击流的分类 120
6.3.3 撞击流的工业应用 123
习题 127
第七章 流体输送机械 128
7.1 泵与风机的类型 128
7.1.1 叶片式泵与风机 128
7.1.2 容积式泵与风机 129
7.2 离心泵的主要构件及性能参数 129
7.2.1 离心泵的主要构件 129
7.2.2 离心泵的性能参数 130
7.3 泵与风机的理论和实际特性曲线 131
7.3.1 泵与风机的理论特性曲线 131
7.3.2 泵与风机的损失与效率 133
7.3.3 泵与风机的实际特性曲线 134
7.4 泵的扬程与安装高度 135
7.4.1 泵的扬程计算 135
7.4.2 离心泵的安装高度 137
7.5 离心泵的流量调节和组合操作 141
7.5.1 离心泵的管路特性曲线 141
7.5.2 离心泵的工作点 142
7.5.3 流量调节 142
7.6 泵的选择与安装 144
7.6.1 泵的选型原则 144
7.6.2 泵的选型 145
7.7 气体输送机械 147
7.7.1 通风机 147
7.7.2 鼓风机 149
7.7.3 压缩机 149
7.7.4 真空泵 152
习题 153
第八章 流体力学实验研究和测试方法 155
8.1 流动相似准则及其分析方法 155
8.1.1 流动相似原理 155
8.1.2 相似准则及其分析方法 156
8.2 流动可视化技术 159
8.2.1 氢气泡技术 159
8.2.2 空气泡技术 160
8.2.3 烟线技术 161
8.2.4 高速摄像技术 161
8.3 流量测量技术 164
8.3.1 孔板流量计 164
8.3.2 文丘里流量计 165
8.3.3 转子流量计 166
8.3.4 涡街流量计 167
8.4 流速测量技术 168
8.4.1 皮托管 168
8.4.2 热线风速仪 169
8.4.3 激光多普勒测速技术 171
4目 录
8.4.4 粒子图像测速技术 171
8.4.5 激光诱导荧光技术 173
习题 175
第九章 数值模拟方法及软件简介 176
9.1 计算流体力学概述 176
9.2 数值计算方法 177
9.3 湍流数值模拟 178
9.3.1 湍流理论简介 178
9.3.2 湍流模式理论 179
9.4 CFD的求解过程 182
9.5 常用的CFD商业软件应用示例 184
9.5.1 冷热水混合案例 184
9.5.2 煤气化湍流多相反应案例 187
习题 190
附录 191
Ⅰ 水的物理性质 191
Ⅱ 干空气的物理性质 192
Ⅲ 压强国际单位与工程单位换算关系 193
Ⅳ 工业管道的当量粗糙度 193
Ⅴ 管件和阀件的局部阻力系数 193
Ⅵ 某些流体在管道中的常用流速范围 194
Ⅶ IS型单级单吸离心泵性能表 194
Ⅷ 饱和水蒸气(以温度为准) 198
Ⅸ 饱和水蒸气(以压强为准) 199
Ⅹ 犚犲≈105时二元物体的总阻力系数 201
Ⅺ 三维物体的总阻力系数 202
Ⅻ 量纲分析方法 202
习题简要参考答案 204
参考文献 207
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內容試閱:
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流体力学是化工、能源、储能和环境等专业十分重要的专业基础课。本书于2009年2月首次出版,2016年2月出版第二版,本次再版为第三版。以本教材为重要成果,我校流体力学课程先后入选上海市精品课程、上海市一流本科课程以及上海市课程思政示范课程(示范团队)。在本教材的使用过程中,收到了很多专家、同行的意见和建议,同时根据新工科和课程思政建设要求,决定对教材进行完善和修订。第三版教材除了更新部分内容并修订一些疏漏之外,重点补充了一定量的流体力学课程思政和工程案例。本书坚持理论联系实际,紧跟科技前沿,介绍了流体力学相关的进展和工程应用,使在获取专业知识的同时对流体力学科学、技术和工程问题有较深刻的认识,增强解决复杂流体力学问题和创新思维的能力。本书的持续发展离不开广大读者的鼓励与支持,在此衷心感谢每一位读者!同时也非常感谢华东理工大学出版社的鼎力支持!由于编者水平所限,书中难免存在不少瑕疵和谬误之处,敬请专家和读者批评指正。
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