本书共分11章，内容包括流体及流体力学、典型的流体层流运动、流动稳定性、湍流基本理论、典型的流体湍流运动、流体中的波、气体动力学、涡动力学、微纳通道流、流固两相流动、非牛顿流体运动等。本书的特点是：涵盖较宽的专业内容，反映较新的研究成果，提供丰富的相关信息，呈现简明清晰的内容，注重理论与应用的有机结合。本书可作为力学、机械、动力能源、化工、航空航天、水利、海洋等学科和专业的研究生、高年级本科生的教学参考，亦可供相关领域的科研人员及工程技术人员阅读和参考。
前辅文
第1章 流体及流体力学
1.1 流体基本物理性质
1.1.1 流体的定义和征
1.1.2 连续介质假设
1.1.3 流体密度与压缩性
1.1.4 流体黏性与导热性
1.2 基本物理量的运算
1.2.1 标量与矢量
1.2.2 梯度、散度与旋度
1.2.3 张量
1.2.4 流体运动的描述
1.3 作用在流体上的力
1.3.1 体积力与表面力
1.3.2 表面张力
1.3.3 应力与应力张量
1.3.4 殊情况下的应力张量
1.4 流体力学基本方程
1.4.1 流体系统及控制体
1.4.2 连续性方程和运动方程
1.4.3 能量方程和状态方程
1.4.4 方程的封闭及定解条件
1.5 流体力学研究方法
1.5.1 量纲为一的重要参数
1.5.2 理论研究
1.5.3 数值模拟
1.5.4 实验
1.6 流体力学的发展与学术地位
1.6.1 近代流体力学
1.6.2 现代流体力学
1.6.3 与流体力学发展相关的分重要人物
1.6.4 流体力学学科的学术地位
思考题与题
参考文献
第2章 典型的流体层流运动
2.1 两壁面间的流动
2.1.1 基本方程
2.1.2 方程的求解
2.1.3 速度与流量
2.1.4 剪应力与阻力系数
2.2 流体动力润滑运动
2.2.1 基本方程及简化
2.2.2 方程的求解
2.2.3 速度和动力润滑方程
2.2.4 阻力与支承力
2.3 圆形管道流动
2.3.1 基本方程
2.3.2 方程的简化与求解
2.3.3 速度与流量
2.3.4 内圆筒运动的情形
2.4 边界层流动
2.4.1 定义与征
2.4.2 方程及简化
2.4.3 二维定常不可压缩平板边界层的相似性解
2.4.4 动量积分关系式
2.5 绕圆球的小雷诺数流动
2.5.1 应用背景
2.5.2 Stokes方程
2.5.3 绕圆球的Stokes解
2.5.4 绕圆球的Oseen解
2.6 绕一般物体的流动及阻力
2.6.1 圆柱绕流
2.6.2 绕圆柱流动及阻力
2.6.3 绕一般物体的阻力
2.6.4 物体自由沉降速度
思考题与题
参考文献
第3章 流动稳定性
3.1 基本概念和方法
3.1.1 Reynolds实验
3.1.2 流动稳定性定义
3.1.3 流动稳定性基本要素
3.1.4 稳定性的分类
3.2 动力不稳定性
3.2.1 基本方程
3.2.2 Orr-Sommerfeld方程
3.2.3 边界条件
3.2.4 稳定性判据
3.3 重力不稳定性
3.3.1 流体密度与稳定的关系
3.3.2 两层重叠流体的不稳定性
3.3.3 Benard问题的描述
3.3.4 稳定性分析
3.4 离心不稳定性
3.4.1 Rayleigh准则与无黏流体的离心不稳定性
3.4.2 Taylor不稳定性问题
3.4.3 Dean不稳定性问题
3.4.4 G?rtler不稳定性问题
3.5 Kelvin-Helmholtz不稳定性
3.5.1 基本描述
3.5.2 基本方程及简化
3.5.3 稳定性分析
3.5.4 流场失稳后扰动的发展
3.6 纳米流体圆射流场的动力不稳定性
3.6.1 流场与基本方程
3.6.2 稳定性方程和边界条件
3.6.3 数值模拟方法与基本参数
3.6.4 数值模拟结果及讨论
思考题与题
参考文献
第4章 湍流基本理论
4.1 湍流的基本描述
4.1.1 湍流的定义及研究
4.1.2 统计平均
4.1.3 能量的级串过程
4.1.4 雷诺应力
4.2 湍流平均运动基本方程
4.2.1 连续性方程
4.2.2 运动方程
4.2.3 动能方程
4.2.4 扩散方程和涡量方程
4.3 湍流脉动方程
4.3.1 雷诺应力方程
4.3.2 湍动能方程
4.3.3 湍流耗散率方程
4.3.4 脉动速度的高方程
4.4 湍流统计理论简述
4.4.1 均匀各向同性湍流
4.4.2 湍流脉动速度的关联函数
4.4.3 均匀湍流的征尺度
4.4.4 能谱分析
4.5 湍流模式理论
4.5.1 湍流模式建立的依据
4.5.2 一封闭模式
4.5.3 雷诺应力模式
4.5.4 代数应力模式与其他模式
4.6 基于非线性理论的湍流描述
4.6.1 概述
4.6.2 湍流与分
4.6.3 湍流与混沌
4.6.4 湍流结构与分形维数
思考题与题
参考文献
第5章 典型的流体湍流运动
5.1 湍流边界层结构
5.1.1 线性底层与对数律层
5.1.2 内层壁面律
5.1.3 速度亏损律层
5.1.4 黏性上层
5.2 湍流边界层方程
5.2.1 运动方程
5.2.2 动能方程
5.2.3 动量积分关系式
5.2.4 能量积分关系式
5.3 二维湍流边界层
5.3.1 零压力梯度湍流边界层
5.3.2 零压力梯度光滑平板阻力
5.3.3 零压力梯度粗糙平板阻力
5.3.4 有压力梯度湍流边界层
5.4 边界层转捩、分离及控制
5.4.1 边界层转捩
5.4.2 层流--湍流平板边界层的阻力计算
5.4.3 边界层分离
5.4.4 边界层控制
5.5 自由剪切湍流场
5.5.1 基本方程
5.5.2 湍流混合层
5.5.3 二维湍尾流场
5.5.4 轴对称湍射流场
5.6 拟序结构
5.6.1 基本概述
5.6.2 拟序结构研究方法
5.6.3 壁约束流场的拟序结构
5.6.4 壁约束流场拟序结构的控制
思考题与题
参考文献
第6章 流体中的波
6.1 基本概念
6.1.1 概述
6.1.2 行波
6.1.3 群速度与色散
6.1.4 一维波动方程
6.2 声波
6.2.1 基本方程与声速
6.2.2 声的能量与声强
6.2.3 单子声源
6.2.4 偶子声源
6.3 流体中的一维波
6.3.1 管道内的一维纵波
6.3.2 明渠流的一维纵波
6.3.3 弹性管内的波
6.3.4 变截面管道内波的传播
6.4 水波
6.4.1 表面重力波
6.4.2 深水正弦波
6.4.3 涟波
6.4.4 两列正弦波的传播
6.5 重力内波
6.5.1 浮力频率
6.5.2 基本方程
6.5.3 大气中的重力内波
6.5.4 海洋中的重力内波
6.6 波的应用举例
6.6.1 重力内波
6.6.2 声波的应用
6.6.3 水波的应用
6.6.4 波阻
思考题与题
参考文献
第7章 气体动力学
7.1 基本方程
7.1.1 基本概念
7.1.2 微分形式基本方程
7.1.3 积分形式基本方程
7.1.4 完全气体状态方程
7.2 一维定常可压缩流动
7.2.1 连续性方程和动量方程
7.2.2 能量方程和状态方程
7.2.3 基本关系式
7.2.4 征常数
7.3 双曲型方程的征线理论
7.3.1 征线理论
7.3.2 征线方程
7.3.3 一线性方程的征线法
7.3.4 一拟线性方程的征线法
7.4 二维定常声速流动
7.4.1 基本方程
7.4.2 等熵流动方程
7.4.3 无旋流动
7.4.4 有旋流动
7.5 激波与膨胀波
7.5.1 正激波
7.5.2 一维定常正激波
7.5.3 平面斜激波
7.5.4 膨胀波
7.6 一维非定常可压缩流动
7.6.1 等熵和均熵流动基本方程
7.6.2 准一维等熵流动基本方程
7.6.3 广义一维非定常流动基本方程
7.6.4 一维运动激波
思考题与题
参考文献
第8章 涡动力学
8.1 基本概念与方程
8.1.1 涡的形成与类型
8.1.2 涡量场
8.1.3 速度环量
8.1.4 涡量动力学方程
8.2 涡量的运动学性
8.2.1 涡线与涡管
8.2.2 Kelvin定理
8.2.3 涡旋不生不灭定理
8.2.4 涡旋诱导的速度场
8.3 涡量的动力学性
8.3.1 Helmholtz涡量定理
8.3.2 涡量场的动能和耗散
8.3.3 螺旋度
8.3.4 涡量场的冲量和冲量矩
8.4 典型涡旋的解析解
8.4.1 定常不可压缩流场的平面涡
8.4.2 二维无黏及有黏涡旋
8.4.3 轴向拉伸的定常轴对称涡
8.4.4 Batchelor尾涡和Hill球涡
8.5 殊涡旋的速度场
8.5.1 二维面涡的诱导速度
8.5.2 三维线涡的诱导运动
8.5.3 涡环
8.5.4 点涡系
8.6 涡方法
8.6.1 涡元粒子运动方程
8.6.2 离散点涡方法
8.6.3 离散涡丝方法
8.6.4 离散涡环方法
思考题与题
参考文献
第9章 微纳尺度通道流
9.1 微纳尺度通道流的应用及点
9.1.1 微纳机电系统
9.1.2 微全分析系统
9.1.3 微纳尺度通道流的点
9.1.4 掌握微纳尺度通道流规律的意义
9.2 基本理论与研究方法
9.2.1 基本参数和区域划分
9.2.2 基本方程与边界条件
9.2.3 数值模拟方法
9.2.4 实验研究
9.3 典型流动
9.3.1 Couette流
9.3.2 圆管流
9.3.3 Poiseuille流
9.3.4 后向台流
9.4 压力驱动流
9.4.1 基本方程与参数
9.4.2 直通道中的扩散
9.4.3 蛇形通道的扩散与混合
9.4.4 弯曲通道的扩散
9.5 电渗流
9.5.1 基本概念与方程
9.5.2 矩形直通道流场的混合
9.5.3 弯曲通道流场的混合
9.5.4 弯曲通道流场的分离及弯道效应的
9.6 混合器
9.6.1 概述
9.6.2 衡量混合效果的指标
9.6.3 螺旋式混合器
9.6.4 各类混合器及缺点
思考题与题
参考文献
第10章 流固两相流
10.1 概述
10.1.1 定义与点
10.1.2 固相稠稀与介质类型
10.1.3 圆球固粒的受力
10.1.4 流体对非圆球固粒的作用力
10.2 基本模型与方程
10.2.1 单流体模型及方程
10.2.2 双流体模型及方程
10.2.3 Euler-Lagrange模型及方程
10.2.4 固粒对流体的反作用
10.3 典型流动
10.3.1 混合层流场
10.3.2 边界层流场
10.3.3 圆射流场
10.3.4 沟槽壁面附近流固两相流场及壁面磨损
10.4 柱状固粒两相流
10.4.1 细长体理论
10.4.2 柱状固粒的受力
10.4.3 固粒体积分数的影响
10.4.4 固粒取向分布
10.5 纳米固粒两相流
10.5.1 基本性
10.5.2 基本参数与分布
10.5.3 模型与方程
10.5.4 典型实例
10.6 自驱动固粒多相流
10.6.1 概述
10.6.2 基本方程与数值求解方法
10.6.3 自驱动固粒在牛顿流体中的运动
10.6.4 异常流体介质和异常形状Squirmer的运动
思考题与题
参考文献
第11章 非牛顿流体运动
11.1 概述
11.1.1 定性描述
11.1.2 分类与模型
11.1.3 非牛顿流体的性
11.1.4 非牛顿流体的流动现象
11.2 管内流动
11.2.1 幂律流体的管内流动
11.2.2 Bingham塑性流体的管内流动
11.2.3 拟塑性流体的广义Re和阻力因子
11.2.4 湍流运动
11.3 黏弹性二流体的边界层流动
11.3.1 运动方程
11.3.2 应力张量
11.3.3 方程变换
11.3.4 方程的求解方法及讨论
11.4 Oldroyd-B流体混合层流场
11.4.1 数值模型及求解方法
11.4.2 涡的生成与演变
11.4.3 第一法向应力差
11.4.4 基波与次谐波能量
11.5 FENE-P流体混合层流场
11.5.1 数值模型及求解方法
11.5.2 涡的生成与演变
11.5.3 第一法向应力差
11.5.4 基波能量与涡量小值
11.6 幂律流体近壁圆柱绕流场
11.6.1 基本方程及求解方法
11.6.2 升、阻力系数和间隙流场征
11.6.3 回流模式
11.6.4 尾流场征
思考题与题
参考文献
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