基本信息

内容提要

本书系“十三五”江苏省高等学校重点教材，本书内容涉及流体力学基本概念、基本理论和研究方法等几个方面，全书共9章，包括流体力学简介、流体静力学、流体运动学、流体流动的有限控制体分析、流体流动的微分分析、相似理论和量纲分析、管内流动、平面势流和绕物流动。与其他流体力学教材不同，本书是以介绍流体力学基础知识为主，内容简单。采用双栏格式，中英文对照，可提高学生英文阅读能力。为了加强学生对内容的理解，每章均配有习题。 本书可作为高等院校非力学专业本科生流体力学课程教材，也可供相关人员参考使用。

作者简介

周剑锋，南京工业大学 机械与动力工程学院，江苏省力学学会青年工作委员会秘书长，院长助理，系主任，副教授，编者2006年从南京工业大学毕业，获工学博士学位。后留校任教，承担“工程流体力学”、“专业外语”、“弹性力学基础”等课程的教学任务，同时任外教课程“流体力学”的助教，有一线的教学工作经验。主持国家自然科学基金“非接触式机械密封中的磁流体热动力效应研究”、教育部博士点青年基金项目“微通道中液体流动的流固耦合效应研究”、江苏省自然科学基金项目“微管道阵列的强化传热机理研究”、江苏省高校自然科学基金项目“微管道阵列与其内外流场的强化传热机理研究”和江苏省六大人才高峰项目“磁流体动压润滑机械密封的自适应特性研究”。 2010年被遴选为江苏省高校“青蓝工程”青年骨干教师培养对象。获国家发明专利4项，发表科研论文50余篇，SCI检索20余篇。任江苏省力学学会青年工作委员会秘书长，组织了多次省级的力学会议。2013年在爱尔兰塔拉理工学院进修3个月，2014年在香港科技大学访问一年，有一定的英文基础。

目录

Chapter 1 Introduction of Fluid Mechanics/1 1.1Brief History of Fluid Mechanics/1 1.2Dimensions and Units/4 1.2.1Dimensions/4 1.2.2Units/8 1.3Definition of a Fluid/10 1.3.1Continuity Hypothesis/10 1.3.2Density/12 1.3.3Specific Weight/13 1.3.4Specific Gravity/14 1.4Fluid Properties/14 1.4.1Compressibility/14 1.4.2Surface Tension/17 1.4.3Viscosity/20 第1章 流体力学简介/1 1.1流体力学简史/1 1.2量纲和单位/4 1.2.1量纲/4 1.2.2单位/8 1.3流体的定义/10 1.3.1连续性假设/10 1.3.2密度/12 1.3.3重度/13 1.3.4比重/14 1.4流体性质/14 1.4.1可压缩性/14 1.4.2表面张力/17 1.4.3黏度/20 Chapter 2 Fluid Statics/27 2.1Pressure at a Point/27 2.2Basic Equation for Pressure Field/28 2.3Pressure Variation in a Fluid at Rest/31 2.3.1Incompressible Fluid/31 2.3.2Compressible Fluid/34 2.4Standard Atmosphere/35 2.5Buoyancy and Stability/37 2.5.1Archimedes‘ Principle/37 2.5.2Stability/40 2.6Measurement of Pressure/42 2.7Manometry/44 2.7.1Piezometer Tube/45 2.7.2U-Tube Manometer/46 2.7.3Inclined�睺ube Manometer/50 第2章 流体静力学/27 2.1某一点的压力/27 2.2压力场基本方程/28 2.3静止流体中的压力变化/31 2.3.1不可压缩流体/31 2.3.2可压缩流体/34 2.4标准大气/35 2.5浮力和稳定性/37 2.5.1阿基米德原理/37 2.5.2稳定性/40 2.6压力的测量/42 2.7压力测量法/44 2.7.1测压管/45 2.7.2U形管压力计/46 2.7.3倾斜管压力计/50 Chapter 3 Fluid Kinematics/54 3.1The Velocity Field/54 3.1.1Eulerian method and Lagrangian method/55 3.1.2One-,Two- and Three-Dimensional Flows/56 3.1.3Steady and Unsteady Flows/57 3.1.4Streamlines,Streaklines and Pathlines/58 3.2The Acceleration Field/60 3.2.1The Material Derivative/60 3.2.2Unsteady Effects/62 3.2.3Convective Effects/63 3.3Fluid Element Kinematics/65 3.3.1Linear Motion and Deformation/66 3.3.2Angular Motion and Deformation/67 3.4System and Control Volume/69 3.5Reynolds Transport Theorem/71 3.5.1Derivation of the Reynolds Transport Theorem/73 3.5.2Relationship Between Reynolds transport theorem and Material Derivative/78 第3章 流体运动学/54 3.1速度场/54 3.1.1欧拉法和拉格朗日法/55 3.1.2一维、二维和三维流动/56 3.1.3定常和非定常流动/57 3.1.4流线、纹线和迹线/58 3.2加速度场/60 3.2.1物质导数/60 3.2.2非定常作用/62 3.2.3对流作用/63 3.3流体微团运动/65 3.3.1线运动和变形/66 3.3.2角运动和变形/67 3.4系统和控制体/69 3.5雷诺输运定理/71 3.5.1雷诺输运定理的推导/73 3.5.2雷诺输运定理与物质导数的关系/78 Chapter 4 Finite Control Volume Analysis of Fluid Flow/82 4.1The Continuity Equation/82 4.1.1Derivation of the Continuity Equation/82 4.1.2Application of the Continuity Equation/85 4.2The Momentum Equation/88 4.2.1Derivation of the Momentum Equation/88 4.2.2Application of the Momentum Equation/89 4.3Moment-of-Momentum Equation/91 4.3.1Derivation of the Moment-of-Momentum Equation/91 4.3.2Application of the Moment-of-Momentum Equation/93 4.4The Energy Equation/96 4.4.1Derivation of the Energy Equation/96 4.4.2Application of the Energy Equation/98 4.4.3The Bernoulli Equation/100 第4章 流体流动的有限控制体分析/82 4.1连续性方程/82 4.1.1连续性方程的推导/82 4.1.2连续性方程的应用/85 4.2动量方程/88 4.2.1动量方程的推导/88 4.2.2动量方程的应用/89 4.3动量矩方程/91 4.3.1动量矩方程的推导/91 4.3.2动量矩方程的应用/93 4.4能量方程/96 4.4.1能量方程的推导/96 4.4.2能量方程的应用/98 4.4.3伯努利方程/100 Chapter 5 Differential Analysis of Fluid Flow/108 5.1Conservation of Mass/108 5.1.1Continuity Equation in Differential Form/109 5.1.2Continuity Equation in Cylindrical Coordinates/112 5.2Conservation of Momentum/112 5.2.1Forces Acting on the Differential Element/113 5.2.2Equations of Motion/116 5.3Viscous Flow/118 5.3.1Stress-Deformation Relationships/118 5.3.2The Naiver�睸tokes Equations/119 5.4Solutions for Viscous Incompressible Flow/120 5.4.1Steady,Laminar Flow Between Fixed Parallel Plates/120 5.4.2Steady,Laminar Flow in Circular Tubes/123 第5章流体流动的微分分析/108 5.1质量守恒/108 5.1.1微分形式的连续性方程/109 5.1.2柱坐标系中的连续性方程/112 5.2动量守恒/112 5.2.1作用在微元上的力/113 5.2.2运动方程/116 5.3黏性流动/118 5.3.1应力-变形关系/118 5.3.2纳维-斯托克斯方程/119 5.4黏性不可压缩流动的求解/120 5.4.1固定平板间的定常层流流动/120 5.4.2圆管内的定常层流流动/123 Chapter 6 Similitude and Dimensional Analysis/129 6.1Similitude/129 6.2Similarity Laws/131 6.3Dimensional Analysis/134 6.3.1Dimensional homogeneity principle/134 6.3.2The Rayleigh Method/135 6.3.3The Buckingham‘s Π Theorems/137 6.3.4Application of the Buckingham‘s Π Theorems/139 6.4Similitude and Modeling/143 6.4.1Approximate Model of Fluid Mechanics Problem/143 6.4.2Modeling Example/148 第6章 相似理论和量纲分析/129 6.1相似理论/129 6.2相似准则/131 6.3量纲分析/134 6.3.1量纲和谐原理/134 6.3.2瑞利法/135 6.3.3白金汉姆Π定理/137 6.3.4Π定理的应用/139 6.4相似与模化/143 6.4.1流体力学问题的近似模型/143 6.4.2模化实例/148 Chapter 7 Pipe Flow/154 7.1General Characteristics of Pipe Flow/155 7.2Laminar Flow in Circular Pipe/158 7.3Turbulent Flow in Circular Pipe/162 7.4Pressure Head Losses in Cir