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前言1

第1章 绪论1

第一节 流体的定义及物理属性1

一、流体定义1

二、流体的物理属性1

第二节 流体力学及其发展概况2

一、流体力学的研究内容2

二、流体力学的发展概况3

第三节 流体质点、微团、连续介质、流场概念5

一、流体质点5

二、连续介质6

三、流体微团6

四、流场6

第四节 流体的主要物理性质6

一、流体的密度、比体积和相对密度6

二、流体的压缩性和膨胀性9

三、流体的黏滞性、牛顿内摩擦定律13

四、液体的表面张力与汽化压强25

第五节 作用于流体上的力28

一、表面力28

二、质量力28

第六节 流体力学的研究方法28

一、科学试验法29

二、理论分析法29

三、数值计算法29

思考题29

习题及答案29

第2章 流体静力学31

第一节 引言31

第二节 流体静压强及其特性32

一、流体静压强的概念32

二、流体静压强的特性32

第三节 流体平衡微分方程34

一、流体平衡微分方程34

二、压强微分方程式和质量力的势函数35

第四节 重力场中的平衡流体37

一、液体静力学基本方程的两种表达式37

二、气体压强的分布39

第五节 压强的表示方法和量测原理40

一、压强的表示方法40

二、静压强的计量单位41

三、流体静压强的测量41

*第六节 液体的相对平衡45

一、等加速水平直线运动容器中液体的相对平衡45

二、等角速度旋转容器中液体的相对平衡46

第七节 液体作用在平面上的总压力49

一、解析法49

二、图解法51

第八节 液体作用在曲面上的总压力53

一、作用在二维曲面（柱面）上的总压力53

二、压力体54

三、作用于一般曲面（三维曲面）上的作用力55

*四、液体作用于潜体和浮体上的总压力55

思考题57

习题及答案58

第3章 流体运动学62

第一节 引言62

第二节 描述流体运动的两种方法62

一、拉格朗日法62

二、欧拉法63

第三节 流体运动的基本概念65

一、恒定流与非恒定流65

二、迹线、流线及其微分方程66

三、流管、元流、总流68

四、过流断面、流量、净通量69

五、断面平均流速、动能修正系数、动量修正系数69

六、湿周、水力半径、水力直径71

第四节 流体运动的类型72

一、一维流、二维流、三维流72

二、均匀流和非均匀流73

三、渐变流和急变流75

*第五节 流体微团运动的基本形式75

一、平移运动76

二、线变形运动76

三、边线偏转77

*第六节 有旋流与无旋流78

一、有旋流与无旋流的判别78

二、无旋流与速度势79

三、有旋流81

第七节 流体的连续性方程83

一、控制体的概念83

二、流体运动的连续性微分方程84

三、恒定总流的连续性方程85

思考题87

习题及答案87

第4章 流体动力学基础89

第一节 引言89

第二节 恒定流体元流的能量方程89

一、理想流体元流的能量方程89

二、理想流体元流能量方程的意义91

三、相对运动的能量方程92

四、实际流体恒定元流的能量方程94

五、实际流体恒定元流能量方程的意义94

第三节 恒定流体总流能量方程94

一、实际液体总流的能量方程95

二、实际液体总流能量方程的意义96

三、能量方程的应用条件及推广98

四、实际气体总流的能量方程101

第四节 能量方程应用举例103

一、毕托管测流速103

二、文丘里流量计104

三、风机压力及热水器抽吸热水计算105

四、孔口恒定出流106

五、管嘴出流109

*六、射流泵的真空度计算11

七、射流的高度及射程的计算112

第五节 恒定总流动量方程113

一、恒定总流的动量方程113

二、动量方程应用115

*第六节 恒定总流动量矩方程119

第七节 流体的运动微分方程122

一、理想流体的运动微分方程122

二、实际流体质点的应力状态123

三、实际流体应力与变形的关系124

四、实际流体运动微分方程125

思考题128

习题及答案128

第5章 液流形态及水头损失133

第一节 引言133

第二节 水头损失及其分类133

一、水头损失的物理概念及其分类133

二、液流边界几何条件对水头损失的影响134

第三节 均匀流中的沿程水头损失135

一、均匀流切应力公式135

二、均匀流切应力分布136

三、沿程水头损失计算公式137

第四节 实际液流运动的两种形态138

一、雷诺试验138

二、层流和紊流的判别139

三、雷诺数的物理意义140

第五节 圆管层流中的沿程水头损失141

第六节 紊流中的沿程水头损失142

一、紊流的形成过程142

二、紊流及其水力特征144

三、半经验半理论公式计算紊流运动的沿程水头损失153

四、谢才公式及其谢才系数162

第七节 局部水头损失167

一、边界层的概念及其分离现象167

二、局部水头损失的计算170

*第八节 边界层理论简介175

一、边界层的几种厚度定义176

二、边界层微分方程177

三、边界层动量方程178

四、平板层流边界层180

五、平板紊流边界层181

六、绕流阻力的计算183

思考题183

习题及答案184

第6章 量纲分析与流动相似原理186

第一节 引言186

第二节 量纲的概念186

一、量纲和单位186

二、基本量纲和诱导量纲187

三、无量纲数187

第三节 量纲和谐原理及量纲分析法188

一、量纲和谐原理188

二、量纲分析法188

第四节 流动相似原理194

一、几何相似194

二、运动相似195

三、动力相似195

四、牛顿一般相似原理196

第五节 模型相似准则196

一、重力相似准则197

二、黏滞力相似准则198

三、紊流阻力相似准则199

四、压力相似准则201

第六节 相似原理的应用举例201

一、雷诺准则的应用203

一、弗劳德准则的应用205

思考题206

习题及答案206

第7章 管道恒定流动209

第一节 引言209

第二节 管流的概念及管道的分类209

一、管流的概念209

二、管道的分类210

第三节 简单管道的水力计算210

一、简单管道的水力计算210

二、管道直径的选择214

三、管道中压强沿程变化及水头线的绘制215

四、虹吸管及离心抽水泵系统的水力计算216

第四节 复杂管道的水力计算221

一、串联管道的水力计算222

二、并联管道的水力计算223

*三、沿程均匀泄流的水力计算224

*四、枝状管网的水力计算227

*五、环状管网的水力计算231

思考题238

习题及答案238

第8章 明渠恒定均匀流242

第一节 引言242

第二节 明渠流的概念、底坡及其横断面243

一、明渠流243

二、明渠的底坡244

三、明渠的横断面245

四、明渠渠道的分类245

第三节 明渠均匀流的特性及其产生条件247

一、明渠均匀流特性247

二、明渠均匀流的形成条件248

第四节 明渠均匀流的基本公式249

一、过流断面的几何要素249

二、明渠均匀流的计算基本公式251

三、水力最佳断面256

四、实用经济断面258

五、渠道中的允许流速260

第五节 明渠均匀流的水力计算262

一、校核已有明渠的过水能力262

二、设计新渠道的水力计算263

*第六节 糙率不同的明渠和复式断面明渠的水力计算269

一、糙率不同的明渠的水力计算269

二、复式断面明渠的水力计算271

思考题273

习题及答案274

第9章 渗流275

第一节 引言275

第二节 渗流的基本概念275

一、水在土壤中存在的形式276

二、土壤的渗流特性及分类276

三、渗流模型277

第三节 渗流的基本定律278

一、达西定律278

二、达西定律的适用范围279

三、渗透系数280

第四节 地下明渠均匀渗流和渐变渗流281

一、均匀渗流281

二、渐变渗流的基本公式282

三、地下河槽渐变渗流的浸润曲线282

第五节 井的渗流287

一、普通井287

二、承压完全井290

三、井群291

第六节 渗流的基本微分方程293

一、渗流的连续性方程和运动方程293

二、渗流的流速势和拉普拉斯方程294

思考题295

习题及答案296

第10章 气体动力学基础299

第一节 引言299

第二节 声速与马赫数299

一、声速299

二、马赫数301

第三节 可压缩流体一元恒定流动的基本方程302

一、连续方程302

二、运动方程303

三、能量方程303

第四节 理想气体的一元恒定等熵流动305

一、滞止状态306

二、临界状态307

三、极限状态307

四、气流参数与通道面积的关系308

第五节 收缩喷管与拉瓦尔喷管的计算310

一、收缩喷管310

二、拉瓦尔喷管312

思考题312

习题及答案313

主要参考文献314