基本信息

內容提要

本書係“十三五”江蘇省高等學校重點教材，本書內容涉及流體力學基本概念、基本理論和研究方法等幾個方麵，全書共9章，包括流體力學簡介、流體靜力學、流體運動學、流體流動的有限控製體分析、流體流動的微分分析、相似理論和量綱分析、管內流動、平麵勢流和繞物流動。與其他流體力學教材不同，本書是以介紹流體力學基礎知識為主，內容簡單。采用雙欄格式，中英文對照，可提高學生英文閱讀能力。為瞭加強學生對內容的理解，每章均配有習題。 本書可作為高等院校非力學專業本科生流體力學課程教材，也可供相關人員參考使用。

作者簡介

周劍鋒，南京工業大學 機械與動力工程學院，江蘇省力學學會青年工作委員會秘書長，院長助理，係主任，副教授，編者2006年從南京工業大學畢業，獲工學博士學位。後留校任教，承擔“工程流體力學”、“專業外語”、“彈性力學基礎”等課程的教學任務，同時任外教課程“流體力學”的助教，有一綫的教學工作經驗。主持國傢自然科學基金“非接觸式機械密封中的磁流體熱動力效應研究”、教育部博士點青年基金項目“微通道中液體流動的流固耦閤效應研究”、江蘇省自然科學基金項目“微管道陣列的強化傳熱機理研究”、江蘇省高校自然科學基金項目“微管道陣列與其內外流場的強化傳熱機理研究”和江蘇省六大人纔高峰項目“磁流體動壓潤滑機械密封的自適應特性研究”。 2010年被遴選為江蘇省高校“青藍工程”青年骨乾教師培養對象。獲國傢發明專利4項，發錶科研論文50餘篇，SCI檢索20餘篇。任江蘇省力學學會青年工作委員會秘書長，組織瞭多次省級的力學會議。2013年在愛爾蘭塔拉理工學院進修3個月，2014年在香港科技大學訪問一年，有一定的英文基礎。

目錄

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 流體力學簡介/1 1.1流體力學簡史/1 1.2量綱和單位/4 1.2.1量綱/4 1.2.2單位/8 1.3流體的定義/10 1.3.1連續性假設/10 1.3.2密度/12 1.3.3重度/13 1.3.4比重/14 1.4流體性質/14 1.4.1可壓縮性/14 1.4.2錶麵張力/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 流體靜力學/27 2.1某一點的壓力/27 2.2壓力場基本方程/28 2.3靜止流體中的壓力變化/31 2.3.1不可壓縮流體/31 2.3.2可壓縮流體/34 2.4標準大氣/35 2.5浮力和穩定性/37 2.5.1阿基米德原理/37 2.5.2穩定性/40 2.6壓力的測量/42 2.7壓力測量法/44 2.7.1測壓管/45 2.7.2U形管壓力計/46 2.7.3傾斜管壓力計/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 流體運動學/54 3.1速度場/54 3.1.1歐拉法和拉格朗日法/55 3.1.2一維、二維和三維流動/56 3.1.3定常和非定常流動/57 3.1.4流綫、紋綫和跡綫/58 3.2加速度場/60 3.2.1物質導數/60 3.2.2非定常作用/62 3.2.3對流作用/63 3.3流體微團運動/65 3.3.1綫運動和變形/66 3.3.2角運動和變形/67 3.4係統和控製體/69 3.5雷諾輸運定理/71 3.5.1雷諾輸運定理的推導/73 3.5.2雷諾輸運定理與物質導數的關係/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 流體流動的有限控製體分析/82 4.1連續性方程/82 4.1.1連續性方程的推導/82 4.1.2連續性方程的應用/85 4.2動量方程/88 4.2.1動量方程的推導/88 4.2.2動量方程的應用/89 4.3動量矩方程/91 4.3.1動量矩方程的推導/91 4.3.2動量矩方程的應用/93 4.4能量方程/96 4.4.1能量方程的推導/96 4.4.2能量方程的應用/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章流體流動的微分分析/108 5.1質量守恒/108 5.1.1微分形式的連續性方程/109 5.1.2柱坐標係中的連續性方程/112 5.2動量守恒/112 5.2.1作用在微元上的力/113 5.2.2運動方程/116 5.3黏性流動/118 5.3.1應力-變形關係/118 5.3.2納維-斯托剋斯方程/119 5.4黏性不可壓縮流動的求解/120 5.4.1固定平闆間的定常層流流動/120 5.4.2圓管內的定常層流流動/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 相似理論和量綱分析/129 6.1相似理論/129 6.2相似準則/131 6.3量綱分析/134 6.3.1量綱和諧原理/134 6.3.2瑞利法/135 6.3.3白金漢姆Π定理/137 6.3.4Π定理的應用/139 6.4相似與模化/143 6.4.1流體力學問題的近似模型/143 6.4.2模化實例/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