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1 绪论1

1.1 流体力学的任务、发展概况和研究方法1

1.2 作用于流体上的力2

1.2.1 质量力2

1.2.2 表面力2

1.3 流体的主要物理性质2

1.3.1 流体的质量与流体所受重力3

1.3.2 粘性4

1.3.3 压缩性5

本章小结6

思考题6

习题6

2 流体静力学8

2.1 流体静压强的特性8

2.2 欧拉平衡微分方程10

2.2.1 欧拉平衡微分方程10

2.2.2 重力作用下流体的压强分布规律11

2.3 液体压强的测量13

2.3.1 绝对压强、相对压强、真空度13

2.3.2 测压管15

2.3.3 水银测压计15

2.3.4 水银压差计15

2.3.5 金属测压计与真空计16

2.4 静止流体对平面的作用力17

2.4.1 解析法18

2.4.2 图解法19

2.5 静止流体对曲面的作用力21

2.5.1 总压力的大小、方向、作用点21

2.5.2 压力体22

2.5.3 浮力23

本章小结25

思考题25

习题26

3 流体运动学29

3.1 描述流体运动的两种方法29

3.1.1 拉格朗日法和欧拉法29

3.1.2 欧拉法中流体运动的基本概念33

3.2 流体运动的连续性方程35

3.2.1 流体的连续性微分方程35

3.2.2 总流的连续性方程36

3.3 流体微团运动的分析37

3.3.1 线变形速率（线变率）38

3.3.2 角变形速率（角变率）38

3.3.3 旋转角速度（角转速）39

3.3.4 流体微团运动的组合表达39

3.4 无旋运动（无涡流）与有旋运动（有涡流）40

3.4.1 无旋运动与有旋运动40

3.4.2 涡量与环量41

本章小结42

思考题42

习题42

4 理想流体动力学和恒定平面势流44

4.1 欧拉运动微分方程44

4.2 理想流体恒定元流的伯努利方程45

4.2.1 沿流线的伯努利积分和在重力场中的伯努利方程45

4.2.2 由动能定理推导理想流体恒定元流的伯努利方程46

4.3 元流伯努利方程的意义和应用47

4.3.1 元流伯努利方程的物理意义47

4.3.2 元流伯努利方程的几何意义47

4.3.3 毕托管原理48

4.4 恒定平面势流的流速势函数和流函数49

4.4.1 流速势函数49

4.4.2 流函数50

4.4.3 流网及其特征52

4.5 几种简单的平面势流54

4.5.1 均匀等速流54

4.5.2 源流与汇流55

4.5.3 势涡56

4.6 势流的叠加57

本章小结58

思考题58

习题59

5 实际（粘性）流体的动力学基础61

5.1 粘性流体的运动方程：N-S方程61

5.2 恒定元流的伯努利方程61

5.3 恒定总流的伯努利方程62

5.3.1 渐变流及其过流断面上动压强的分布63

5.3.2 恒定总流的伯努利方程64

5.3.3 恒定总流伯努利方程的应用65

5.4 气流的伯努利方程68

5.5 有流量分流或汇流的伯努利方程70

5.6 有能量输入输出的伯努利方程70

5.7 恒定总流的动量方程72

5.7.1 恒定总流的动量方程72

5.7.2 恒定总流动量方程的应用条件和使用方法73

本章小结74

思考题75

习题75

6 层流、紊流及其水头损失79

6.1 粘性流体运动的两种形态——层流与紊流79

6.1.1 雷诺实验79

6.1.2 流动形态的判别准则——临界雷诺数80

6.2 圆管中的层流81

6.2.1 水头损失的分类81

6.2.2 沿程水头损失与切应力的关系82

6.2.3 圆管层流的断面流速分布84

6.2.4 圆管层流的沿程水头损失85

6.3 紊流基本理论86

6.3.1 紊流的特征86

6.3.2 运动参数的时均化87

6.3.3 层流底层88

6.3.4 混合长度理论88

6.4 圆管紊流的沿程水头损失90

6.4.1 阻力系数λ的影响因素90

6.4.2 尼古拉兹实验90

6.4.3 沿程阻力系数的半经验公式92

6.4.4 沿程阻力系数的经验公式93

6.5 局部水头损失95

6.5.1 圆管突然扩大的阻力系数96

6.5.2 其他的局部水头损失系数97

6.6 边界层理论基础98

6.6.1 边界层概念98

6.6.2 平板边界层厚度98

6.6.3 边界层分离99

6.6.4 绕流阻力100

本章小结100

思考题101

习题102

7 量纲分析和流动相似原理104

7.1 量纲分析的意义和量纲和谐原理104

7.1.1 量纲和单位104

7.1.2 有量纲量和无量纲量105

7.1.3 量纲和谐原理106

7.2 量纲分析方法106

7.2.1 雷利法106

7.2.2 π定理107

7.3 流动相似概念109

7.3.1 几何相似109

7.3.2 运动相似109

7.3.3 动力相似110

7.4 相似准则110

7.4.1 雷诺准则111

7.4.2 佛汝德准则111

7.4.3 欧拉准则112

本章小结114

思考题114

习题114

8 孔口、管嘴出流和有压管流116

8.1 孔口出流116

8.1.1 薄壁小孔口恒定出流116

8.1.2 孔口变水头出流118

8.2 管嘴出流119

8.2.1 圆柱形外管嘴恒定出流119

8.2.2 管嘴内的真空度119

8.2.3 空化、空蚀现象与管嘴的使用条件120

8.3 短、长管的水力计算120

8.3.1 短管的水力计算120

8.3.2 虹吸管的计算122

8.3.3 水泵吸水管的计算123

8.3.4 长管的水力计算123

8.3.5 离心泵的原理和选用126

8.4 管网计算基础129

8.4.1 串联管路129

8.4.2 并联管路130

8.4.3 管网分类131

8.5 水击132

8.5.1 水击现象133

8.5.2 水击压强计算134

8.5.3 防止水击危害的措施135

本章小结136

思考题137

习题137

9 明渠水流和堰流140

9.1 明渠均匀流140

9.1.1 明渠的分类140

9.1.2 明渠均匀流的特征141

9.1.3 明渠均匀流的计算公式141

9.2 明渠均匀流的最优断面和允许流速142

9.2.1 水力最优断面142

9.2.2 渠道允许流速143

9.2.3 明渠均匀流的水力计算143

9.3 明渠流的两种流态与佛汝德数145

9.3.1 缓流、急流和临界流145

9.3.2 佛汝德数145

9.3.3 断面单位能量和临界水深146

9.4 明渠恒定非均匀渐变流的微分方程148

9.4.1 微分方程148

9.4.2 水面曲线分析简介149

9.5 明渠非均匀渐变流水面曲线的计算151

9.6 水跃与跌水153

9.6.1 水跃及其计算153

9.6.2 跌水156

9.7 堰流156

9.7.1 堰的定义和分类156

9.7.2 薄壁矩形堰和三角形堰157

9.7.3 宽顶堰158

9.7.4 实用堰160

9.7.5 小桥孔径水力计算161

本章小结164

思考题165

习题165

10 渗流167

10.1 渗流阻力定律167

10.1.1 达西定律167

10.1.2 紊流的渗流阻力定律168

10.1.3 渗透系数确定方法168

10.2 单井的渗流计算170

10.2.1 无压恒定渐变渗流的基本公式170

10.2.2 单井的渗流计算170

10.3 渗流的基本微分方程和井群的渗流计算172

10.3.1 渗流的基本微分方程172

10.3.2 完全井的势函数173

10.3.3 井群的渗流计算174

本章小结175

思考题176

习题176

参考文献177