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作者簡介
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目次
商品簡介
本教材內容覆蓋了全國注冊公用設備工程師（暖通空調）執業資格考試基礎考試大綱中對流體力學部分的內容要求。全書詳細介紹了流體靜力學、流體運動學、流體動力學基礎、量綱分析和相似原理、流動阻力和能量損失、邊界層和繞流運動、不可壓縮流體的管道流動、明渠均勻流、滲流、氣體紊流射流、一元氣體動力學基礎、流動要素量測、泵與風機的理論基礎、泵與風機的工作分析。每章均附有思考題和習題，附錄有各章主要專業術語的中英文對照。
本書可作為高等學校建筑環境與能源應用工程專業流體力學課程的本科教材，也可作為全國注冊公用設備工程師（暖通空調）流體力學考試的參考書，同時可供其他專業及相關科技人員參考。
本書可作為高等學校建筑環境與能源應用工程專業流體力學課程的本科教材，也可作為全國注冊公用設備工程師（暖通空調）流體力學考試的參考書，同時可供其他專業及相關科技人員參考。
作者簡介
伍悅濱，哈爾濱工業大學市政環境工程學院，教授 博導。住建部
學習經歷
自1983.8至1987.7，就讀于沈陽建筑大學給水排水工程專業，研究方向為給排水工藝及設計
自1987.8至1990.1，就讀于哈爾濱建筑大學水力學及河流動力學專業，研究方向為流體添加劑減阻機理及實驗研究，
自1996.8至2000.7，就讀于哈爾濱工業大學市政工程專業，研究方向為給水管網系統理論及應用。
工作經歷
自1990.1至1994.8，在哈爾濱建筑大學擔任助教，
自1994.8至2000.7，在哈爾濱建筑大學擔任講師
自2000.7至2006.12，在哈爾濱工業大學擔任副教授，
自2006.12至今，在哈爾濱工業大學擔任教授。
主要科研方向
長距離輸水管線水力瞬變流分析與控制
管網系統非恒定流計算及其系統優化與可靠性分析
水體動力學特性和污染物行為分析以及其數值模擬
耦合物理化學過程的流場特性研究及其數值模擬
主要科研獎勵
《納米碳晶導電發熱材料制備及應用技術》，黑龍江科技進步二等將，排名第三
主要學術論文、專著、專利
1. 伍悅濱等 用節點水齡量度給水管網的水質狀況，給水排水，2002.5
2. 伍悅濱等 給水管網系統性能的評價方法，中國給水排水，2003.4
3. 伍悅濱等Assessment on Reliability of Water Quality in Water Distribution Systems，哈爾濱工業大學學報（英文版），2004.10
4. 伍悅濱等 基于瞬變反問題分析的給水管網漏失數值模擬，哈爾濱工業大學學報，2005.11
5. 伍悅濱等 給水管網系統中的水力瞬態工況模擬，北京科技大學學報，2006.5
6. 伍悅濱等 Numerical simulation of three-dimensional flow field in quadrate stirred tanks，New Trends in Fluid Mechanics Research — Proceeding of the Fifth International Conference on Fluid Mechanics，2007.8
7. 伍悅濱等 Transient analysis of natural gas systems，Proceedings of the 5th International Symposium on Heating, Ventilation and Conditioning，2007.9
8. 伍悅濱等 松花江中下游造床流量分析，哈爾濱工業大學學報 ，2008.6
主講課程
研究生課程：《實驗的理論基礎》、《高等流體力學》、《流體力學及水力學專業新進展》
本科生課程：《水力學》、《工程流體力學》
學習經歷
自1983.8至1987.7，就讀于沈陽建筑大學給水排水工程專業，研究方向為給排水工藝及設計
自1987.8至1990.1，就讀于哈爾濱建筑大學水力學及河流動力學專業，研究方向為流體添加劑減阻機理及實驗研究，
自1996.8至2000.7，就讀于哈爾濱工業大學市政工程專業，研究方向為給水管網系統理論及應用。
工作經歷
自1990.1至1994.8，在哈爾濱建筑大學擔任助教，
自1994.8至2000.7，在哈爾濱建筑大學擔任講師
自2000.7至2006.12，在哈爾濱工業大學擔任副教授，
自2006.12至今，在哈爾濱工業大學擔任教授。
主要科研方向
長距離輸水管線水力瞬變流分析與控制
管網系統非恒定流計算及其系統優化與可靠性分析
水體動力學特性和污染物行為分析以及其數值模擬
耦合物理化學過程的流場特性研究及其數值模擬
主要科研獎勵
《納米碳晶導電發熱材料制備及應用技術》，黑龍江科技進步二等將，排名第三
主要學術論文、專著、專利
1. 伍悅濱等 用節點水齡量度給水管網的水質狀況，給水排水，2002.5
2. 伍悅濱等 給水管網系統性能的評價方法，中國給水排水，2003.4
3. 伍悅濱等Assessment on Reliability of Water Quality in Water Distribution Systems，哈爾濱工業大學學報（英文版），2004.10
4. 伍悅濱等 基于瞬變反問題分析的給水管網漏失數值模擬，哈爾濱工業大學學報，2005.11
5. 伍悅濱等 給水管網系統中的水力瞬態工況模擬，北京科技大學學報，2006.5
6. 伍悅濱等 Numerical simulation of three-dimensional flow field in quadrate stirred tanks，New Trends in Fluid Mechanics Research — Proceeding of the Fifth International Conference on Fluid Mechanics，2007.8
7. 伍悅濱等 Transient analysis of natural gas systems，Proceedings of the 5th International Symposium on Heating, Ventilation and Conditioning，2007.9
8. 伍悅濱等 松花江中下游造床流量分析，哈爾濱工業大學學報 ，2008.6
主講課程
研究生課程：《實驗的理論基礎》、《高等流體力學》、《流體力學及水力學專業新進展》
本科生課程：《水力學》、《工程流體力學》
名人/編輯推薦
伍悅濱，哈爾濱工業大學市政環境工程學院，教授 博導。住建部
學習經歷
自1983.8至1987.7，就讀于沈陽建筑大學給水排水工程專業，研究方向為給排水工藝及設計
自1987.8至1990.1，就讀于哈爾濱建筑大學水力學及河流動力學專業，研究方向為流體添加劑減阻機理及實驗研究，
自1996.8至2000.7，就讀于哈爾濱工業大學市政工程專業，研究方向為給水管網系統理論及應用。
工作經歷
自1990.1至1994.8，在哈爾濱建筑大學擔任助教，
自1994.8至2000.7，在哈爾濱建筑大學擔任講師
自2000.7至2006.12，在哈爾濱工業大學擔任副教授，
自2006.12至今，在哈爾濱工業大學擔任教授。
主要科研方向
長距離輸水管線水力瞬變流分析與控制
管網系統非恒定流計算及其系統優化與可靠性分析
水體動力學特性和污染物行為分析以及其數值模擬
耦合物理化學過程的流場特性研究及其數值模擬
主要科研獎勵
《納米碳晶導電發熱材料制備及應用技術》，黑龍江科技進步二等將，排名第三
主要學術論文、專著、專利
1. 伍悅濱等 用節點水齡量度給水管網的水質狀況，給水排水，2002.5
2. 伍悅濱等 給水管網系統性能的評價方法，中國給水排水，2003.4
3. 伍悅濱等Assessment on Reliability of Water Quality in Water Distribution Systems，哈爾濱工業大學學報（英文版），2004.10
4. 伍悅濱等 基于瞬變反問題分析的給水管網漏失數值模擬，哈爾濱工業大學學報，2005.11
5. 伍悅濱等 給水管網系統中的水力瞬態工況模擬，北京科技大學學報，2006.5
6. 伍悅濱等 Numerical simulation of three-dimensional flow field in quadrate stirred tanks，New Trends in Fluid Mechanics Research — Proceeding of the Fifth International Conference on Fluid Mechanics，2007.8
7. 伍悅濱等 Transient analysis of natural gas systems，Proceedings of the 5th International Symposium on Heating, Ventilation and Conditioning，2007.9
8. 伍悅濱等 松花江中下游造床流量分析，哈爾濱工業大學學報 ，2008.6
主講課程
研究生課程：《實驗的理論基礎》、《高等流體力學》、《流體力學及水力學專業新進展》
本科生課程：《水力學》、《工程流體力學》
學習經歷
自1983.8至1987.7，就讀于沈陽建筑大學給水排水工程專業，研究方向為給排水工藝及設計
自1987.8至1990.1，就讀于哈爾濱建筑大學水力學及河流動力學專業，研究方向為流體添加劑減阻機理及實驗研究，
自1996.8至2000.7，就讀于哈爾濱工業大學市政工程專業，研究方向為給水管網系統理論及應用。
工作經歷
自1990.1至1994.8，在哈爾濱建筑大學擔任助教，
自1994.8至2000.7，在哈爾濱建筑大學擔任講師
自2000.7至2006.12，在哈爾濱工業大學擔任副教授，
自2006.12至今，在哈爾濱工業大學擔任教授。
主要科研方向
長距離輸水管線水力瞬變流分析與控制
管網系統非恒定流計算及其系統優化與可靠性分析
水體動力學特性和污染物行為分析以及其數值模擬
耦合物理化學過程的流場特性研究及其數值模擬
主要科研獎勵
《納米碳晶導電發熱材料制備及應用技術》，黑龍江科技進步二等將，排名第三
主要學術論文、專著、專利
1. 伍悅濱等 用節點水齡量度給水管網的水質狀況，給水排水，2002.5
2. 伍悅濱等 給水管網系統性能的評價方法，中國給水排水，2003.4
3. 伍悅濱等Assessment on Reliability of Water Quality in Water Distribution Systems，哈爾濱工業大學學報（英文版），2004.10
4. 伍悅濱等 基于瞬變反問題分析的給水管網漏失數值模擬，哈爾濱工業大學學報，2005.11
5. 伍悅濱等 給水管網系統中的水力瞬態工況模擬，北京科技大學學報，2006.5
6. 伍悅濱等 Numerical simulation of three-dimensional flow field in quadrate stirred tanks，New Trends in Fluid Mechanics Research — Proceeding of the Fifth International Conference on Fluid Mechanics，2007.8
7. 伍悅濱等 Transient analysis of natural gas systems，Proceedings of the 5th International Symposium on Heating, Ventilation and Conditioning，2007.9
8. 伍悅濱等 松花江中下游造床流量分析，哈爾濱工業大學學報 ，2008.6
主講課程
研究生課程：《實驗的理論基礎》、《高等流體力學》、《流體力學及水力學專業新進展》
本科生課程：《水力學》、《工程流體力學》
目次
第1章緒論1
1.1流體力學及其發展史1
1.1.1流體力學的研究對象1
1.1.2連續介質模型1
1.1.3流體力學的研究方法1
1.1.4流體力學的發展史2
1.2作用在流體上的力4
1.2.1表面力4
1.2.2質量力4
1.3流體的主要物理性質5
1.3.1慣性5
1.3.2黏滯性5
1.3.3壓縮性和熱脹性8
1.3.4表面張力特性9
1.3.5汽化壓強9
思考題10
習題10
第2章流體靜力學12
2.1靜止流體中壓強的特性12
2.2流體平衡微分方程13
2.2.1流體平衡微分方程13
2.2.2平衡微分方程的全微分式14
2.2.3等壓面14
2.3重力場中流體靜壓強的分布規律14
2.3.1液體靜力學基本方程14
2.3.2氣體靜壓強的計算15
2.3.3壓強的度量15
2.3.4水頭、液柱高度和能量守恒16
2.3.5壓強的計量單位17
2.4流體的相對平衡18
2.4.1等加速直線運動容器中流體的平衡18
2.4.2等角速度旋轉容器中液體的平衡19
2.5液體作用在平面上的總壓力20
2.5.1解析法20
2.5.2圖算法21
2.6液體作用在曲面上的總壓力22
2.6.1曲面上的總壓力22
2.6.2壓力體23
2.6.3液體作用在潛體和浮體上的總壓力24
思考題26
習題26
第3章流體運動學29
3.1流體運動的描述方法29
3.1.1拉格朗日法29
3.1.2歐拉法30
3.2歐拉法的基本概念31
3.2.1流動的分類31
3.2.2流線32
3.2.3元流和總流34
3.2.4流量和斷面平均流速35
3.3連續性方程36
3.3.1連續性微分方程36
3.3.2連續性微分方程對總流的積分37
3.4流體微團運動的分析39
3.4.1微團運動的分解39
3.4.2微團運動的組成分析40
3.4.3有旋運動（有渦流）和無旋運動（無渦流）41
思考題43
習題43
第4章流體動力學基礎46
4.1理想流體運動微分方程46
4.2元流的伯努利方程47
4.2.1理想流體運動微分方程的伯努利積分47
4.2.2理想流體元流伯努利方程的物理意義和幾何意義48
4.2.3實際流體元流的伯努利方程49
4.3實際流體總流的伯努利方程49
4.3.1總流的伯努利方程49
4.3.2總流伯努利方程的應用條件和應用方法51
4.3.3有能量輸入或輸出的伯努利方程53
4.3.4兩斷面間有合流或分流的伯努利方程53
4.3.5恒定氣體總流的伯努利方程54
4.4總流的動量方程和動量矩方程56
4.4.1總流的動量方程57
4.4.2總流的動量矩方程60
4.5恒定平面勢流61
4.5.1速度勢（流速勢）61
4.5.2流函數62
4.5.3流網及其特征64
4.5.4幾種簡單的平面勢流66
4.5.5勢流疊加70
4.6不可壓縮黏性流體的運動微分方程76
4.6.1以應力表示的黏性流體運動微分方程76
4.6.2應力和變形速度的關系78
4.6.3不可壓縮黏性流體運動微分方程79
思考題80
習題80
第5章量綱分析和相似原理84
5.1量綱分析的意義和量綱和諧原理84
5.1.1量綱的概念84
5.1.2無量綱量85
5.1.3量綱和諧原理85
5.2量綱分析法86
5.2.1瑞利法86
5.2.2π定理87
5.2.3量綱分析方法的討論90
5.3相似理論基礎90
5.3.1相似概念91
5.3.2相似準則92
5.4相似定理94
5.4.1相似正定理94
5.4.2相似逆定理94
5.4.3相似第三定理95
5.5模型實驗95
5.5.1模型律的選擇95
5.5.2模型設計96
思考題98
習題98
第6章流動阻力和能量損失100
6.1流動阻力和能量損失的分類100
6.1.1能量損失的分類100
6.1.2能量損失的計算公式101
6.2實際流體的兩種流動狀態101
6.2.1兩種流態101
6.2.2流態的判別準則——臨界雷諾數103
6.3均勻流動方程式104
6.3.1均勻流動方程式105
6.3.2圓管過流斷面上切應力分布105
6.3.3阻力速度106
6.4圓管中的層流運動106
6.4.1流動特征106
6.4.2流速分布106
6.4.3圓管層流沿程水頭損失的計算107
6.5紊流理論基礎108
6.5.1層流向紊流的轉變108
6.5.2紊流運動的特征和時均法109
6.5.3紊流的半經驗理論111
6.5.4黏性底層113
6.6圓管紊流中的沿程水頭損失113
6.6.1尼古拉茲實驗113
6.6.2流速分布116
6.6.3λ的半經驗公式117
6.6.4工業管道和柯列勃洛克(Colebrook)公式117
6.6.5沿程阻力系數λ的經驗公式118
6.7非圓管的沿程水頭損失120
6.7.1水力半徑R121
6.7.2當量直徑de121
6.7.3非圓通道雷諾數122
6.7.4非圓管的沿程水頭損失122
6.8局部水頭損失123
6.8.1局部損失的一般分析123
6.8.2幾種典型的局部阻力系數125
6.8.3局部阻力之間的相互干擾128
6.8.4減少局部阻力的措施129
6.9恒定總流水頭線的繪制129
6.9.1總水頭線和測壓管水頭線130
6.9.2總壓線和全壓線132
思考題135
習題136
第7章邊界層和繞流運動140
7.1邊界層的基本概念140
7.2邊界層動量方程143
7.3曲面邊界層的分離現象與卡門渦街144
7.3.1曲面邊界層的分離現象144
7.3.2卡門渦街145
7.4繞流阻力和升力145
7.4.1繞流阻力的一般分析146
7.4.2懸浮速度147
7.4.3繞流升力的一般概念148
思考題149
習題149
第8章不可壓縮流體的管道流動150
8.1孔口出流150
8.1.1薄壁小孔口恒定自由出流150
8.1.2孔口淹沒出流152
8.1.3孔口的變水頭出流153
8.2管嘴出流154
8.2.1圓柱形外管嘴恒定出流154
8.2.2收縮斷面的真空155
8.2.3圓柱形外管嘴的正常工作條件155
8.2.4其他類型的管嘴出流156
8.3簡單管道156
8.3.1簡單短管的水力計算156
8.3.2簡單長管的水力計算160
8.4復雜管道161
8.4.1串聯管道162
8.4.2并聯管道162
8.4.3沿程均勻泄流管道163
8.5管網水力計算基礎165
8.5.1枝狀管網165
8.5.2環狀管網167
8.6有壓管道中的水擊169
8.6.1水擊現象169
8.6.2水擊壓強的計算171
8.6.3水擊波的傳播速度172
8.6.4防止水擊危害的措施173
思考題173
習題173
第9章明渠均勻流179
9.1概述179
9.1.1明渠流動的特點179
9.1.2明渠的分類180
9.2明渠均勻流的特征及其形成條件181
9.2.1明渠均勻流的特征181
9.2.2明渠均勻流的形成條件181
9.3明渠均勻流的水力計算182
9.3.1明渠均勻流的水力計算公式182
9.3.2明渠過流斷面的幾何要素183
9.3.3明渠水力**斷面和允許流速184
9.3.4明渠均勻流水力計算的基本問題186
9.4無壓圓管均勻流187
9.4.1無壓圓管均勻流的特征188
9.4.2過流斷面的幾何要素188
9.4.3無壓圓管的水力計算188
9.4.4輸水性能**充滿度189
9.4.5**設計充滿度、允許流速190
思考題191
習題191
第10章滲流192
10.1滲流的基本概念192
10.1.1水在土壤中的狀態192
10.1.2土壤的滲流特性與巖土分類192
10.1.3滲流模型193
10.1.4滲流的分類193
10.1.5流速水頭的處理193
10.2滲流基本定律193
10.2.1達西定律194
10.2.2達西定律的適用范圍194
10.2.3滲透系數的確定194
10.2.4無壓恒定漸變滲流的基本公式196
10.3井和集水廊道的滲流計算196
10.3.1普通完整井196
10.3.2自流完整井198
10.3.3集水廊道198
10.3.4大口井199
10.4井群的滲流計算199
10.4.1普通完整井的井群199
10.4.2自流完全井的井群200
思考題201
習題201
第11章氣體紊流射流203
11.1氣體自由射流的結構與特征203
11.1.1射流的結構203
11.1.2射流的基本特征203
11.2圓斷面射流的運動分析205
11.2.1主體段軸心速度um205
11.2.2主體段斷面流量Q205
11.2.3主體段斷面平均流速v1206
11.2.4主體段質量平均流速v2206
11.2.5起始段核心長度sn及核心收縮角θ206
11.2.6起始段流量Q206
11.2.7起始段斷面平均流速v1207
11.2.8起始段質量平均流速v2207
11.2.9公式小結208
11.3溫差射流與濃差射流208
11.3.1溫差射流的基本特征209
11.3.2圓斷面溫差射流運動分析209
11.3.3溫差、濃差射流公式小結210
11.4旋轉射流212
11.4.1旋轉射流概述212
11.4.2旋轉射流的流速分布212
11.4.3旋轉射流的壓強分布213
11.4.4旋轉強度213
11.4.5無因次流量QQ0及QhQ0214
11.5有限空間射流214
11.5.1射流結構214
11.5.2動力特征215
11.5.3半經驗公式215
11.5.4末端渦流區217
思考題217
習題217
第12章一元氣體動力學基礎219
12.1理想氣體一元恒定流動基本方程219
12.1.1連續性方程219
12.1.2狀態方程219
12.1.3動量方程219
12.1.4能量方程219
12.1.5理想氣體過程方程220
12.2聲速和馬赫數221
12.2.1聲速221
12.2.2馬赫數222
12.2.3滯止參數223
12.2.4氣流按不可壓縮處理的限度224
12.3變截面噴管中的等熵流動225
12.3.1流動參數與截面積的關系226
12.3.2通過收縮噴管的**流量227
12.4可壓縮氣體管道流動229
12.4.1等溫流動229
12.4.2絕熱流動232
思考題235
習題235
第13章流動要素量測236
13.1壓強量測236
13.1.1連通器原理236
13.1.2壓強量測儀器236
13.2流速量測239
13.2.1總壓管239
13.2.2應用畢托(Pitot)管量測點流速240
13.2.3圓柱體測速管241
13.2.4其他流速量測儀器241
13.3流量量測243
13.3.1體積流量計243
13.3.2文丘里流量計243
13.3.3孔板流量計與噴嘴流量計244
13.3.4非壓差式流量量測儀器245
13.4流動顯示與全流場測速法246
13.4.1流場顯示的示蹤法246
13.4.2現代圖像處理技術246
思考題247
習題247
第14章泵與風機的理論基礎249
14.1泵與風機的分類及應用249
14.1.1葉片式泵與風機249
14.1.2容積式泵與風機250
14.1.3其他類型的泵與風機250
14.2離心式泵與風機的構造特點及性能參數251
14.2.1離心式泵的基本構造251
14.2.2離心式風機的基本構造253
14.2.3離心式泵與風機的性能參數255
14.3離心式泵與風機的基本方程——歐拉方程256
14.3.1流體在葉輪中的運動256
14.3.2歐拉方程257
14.3.3葉片片數有限對歐拉方程的修正257
14.3.4理論揚程HT的組成258
14.4葉型對離心式泵與風機性能的影響259
14.4.1葉型對理論揚程HT大小的影響259
14.4.2葉型對理論揚程HT組成的影響260
14.5離心式泵與風機的理論和實際特性曲線260
14.5.1泵與風機的理論特性曲線261
14.5.2泵與風機的損失與效率262
14.5.3泵與風機的實際特性曲線263
14.5.4泵與風機實際特性曲線的試驗測定265
14.6相似律和比轉數265
14.6.1相似條件266
14.6.2相似律266
14.6.3相似律的應用267
14.6.4比轉數269
14.6.5比轉數的意義269
14.7泵與風機的選擇性能曲線圖和性能參數表271
14.7.1泵或風機的通用性能曲線圖271
14.7.2風機的選擇性能曲線圖和性能參數表271
14.7.3泵的綜合性能曲線圖和性能參數表272
14.8軸流式泵與風機273
14.8.1軸流式泵與風機構造及工作原理274
14.8.2軸流式泵與風機性能曲線的特點275
思考題275
習題276
第15章泵與風機的工作分析277
15.1管路特性曲線和工作點277
15.1.1管路特性方程和特性曲線277
15.1.2泵或風機的工作點278
15.2泵或風機的聯合工作279
15.2.1并聯工作279
15.2.2串聯工作280
15.3泵與風機的工況調節281
15.3.1改變管路特性曲線的調節方法281
15.3.2改變泵或風機特性曲線的調節方法282
15.3.3軸流式泵與風機的調節285
15.4泵與風機的選擇、安裝和運行287
15.4.1泵的汽蝕與安裝高度287
15.4.2泵與風機的選擇290
15.4.3泵與風機和管路系統的連接291
15.4.4泵與風機的啟動和運行292
15.5管道內的壓力分布293
15.5.1液體管道內的壓力分布293
15.5.2氣體管道內的壓力分布295
思考題296
習題296
習題答案298
附錄本書各章主要專業術語中、英文對照301
主要參考文獻304
1.1流體力學及其發展史1
1.1.1流體力學的研究對象1
1.1.2連續介質模型1
1.1.3流體力學的研究方法1
1.1.4流體力學的發展史2
1.2作用在流體上的力4
1.2.1表面力4
1.2.2質量力4
1.3流體的主要物理性質5
1.3.1慣性5
1.3.2黏滯性5
1.3.3壓縮性和熱脹性8
1.3.4表面張力特性9
1.3.5汽化壓強9
思考題10
習題10
第2章流體靜力學12
2.1靜止流體中壓強的特性12
2.2流體平衡微分方程13
2.2.1流體平衡微分方程13
2.2.2平衡微分方程的全微分式14
2.2.3等壓面14
2.3重力場中流體靜壓強的分布規律14
2.3.1液體靜力學基本方程14
2.3.2氣體靜壓強的計算15
2.3.3壓強的度量15
2.3.4水頭、液柱高度和能量守恒16
2.3.5壓強的計量單位17
2.4流體的相對平衡18
2.4.1等加速直線運動容器中流體的平衡18
2.4.2等角速度旋轉容器中液體的平衡19
2.5液體作用在平面上的總壓力20
2.5.1解析法20
2.5.2圖算法21
2.6液體作用在曲面上的總壓力22
2.6.1曲面上的總壓力22
2.6.2壓力體23
2.6.3液體作用在潛體和浮體上的總壓力24
思考題26
習題26
第3章流體運動學29
3.1流體運動的描述方法29
3.1.1拉格朗日法29
3.1.2歐拉法30
3.2歐拉法的基本概念31
3.2.1流動的分類31
3.2.2流線32
3.2.3元流和總流34
3.2.4流量和斷面平均流速35
3.3連續性方程36
3.3.1連續性微分方程36
3.3.2連續性微分方程對總流的積分37
3.4流體微團運動的分析39
3.4.1微團運動的分解39
3.4.2微團運動的組成分析40
3.4.3有旋運動（有渦流）和無旋運動（無渦流）41
思考題43
習題43
第4章流體動力學基礎46
4.1理想流體運動微分方程46
4.2元流的伯努利方程47
4.2.1理想流體運動微分方程的伯努利積分47
4.2.2理想流體元流伯努利方程的物理意義和幾何意義48
4.2.3實際流體元流的伯努利方程49
4.3實際流體總流的伯努利方程49
4.3.1總流的伯努利方程49
4.3.2總流伯努利方程的應用條件和應用方法51
4.3.3有能量輸入或輸出的伯努利方程53
4.3.4兩斷面間有合流或分流的伯努利方程53
4.3.5恒定氣體總流的伯努利方程54
4.4總流的動量方程和動量矩方程56
4.4.1總流的動量方程57
4.4.2總流的動量矩方程60
4.5恒定平面勢流61
4.5.1速度勢（流速勢）61
4.5.2流函數62
4.5.3流網及其特征64
4.5.4幾種簡單的平面勢流66
4.5.5勢流疊加70
4.6不可壓縮黏性流體的運動微分方程76
4.6.1以應力表示的黏性流體運動微分方程76
4.6.2應力和變形速度的關系78
4.6.3不可壓縮黏性流體運動微分方程79
思考題80
習題80
第5章量綱分析和相似原理84
5.1量綱分析的意義和量綱和諧原理84
5.1.1量綱的概念84
5.1.2無量綱量85
5.1.3量綱和諧原理85
5.2量綱分析法86
5.2.1瑞利法86
5.2.2π定理87
5.2.3量綱分析方法的討論90
5.3相似理論基礎90
5.3.1相似概念91
5.3.2相似準則92
5.4相似定理94
5.4.1相似正定理94
5.4.2相似逆定理94
5.4.3相似第三定理95
5.5模型實驗95
5.5.1模型律的選擇95
5.5.2模型設計96
思考題98
習題98
第6章流動阻力和能量損失100
6.1流動阻力和能量損失的分類100
6.1.1能量損失的分類100
6.1.2能量損失的計算公式101
6.2實際流體的兩種流動狀態101
6.2.1兩種流態101
6.2.2流態的判別準則——臨界雷諾數103
6.3均勻流動方程式104
6.3.1均勻流動方程式105
6.3.2圓管過流斷面上切應力分布105
6.3.3阻力速度106
6.4圓管中的層流運動106
6.4.1流動特征106
6.4.2流速分布106
6.4.3圓管層流沿程水頭損失的計算107
6.5紊流理論基礎108
6.5.1層流向紊流的轉變108
6.5.2紊流運動的特征和時均法109
6.5.3紊流的半經驗理論111
6.5.4黏性底層113
6.6圓管紊流中的沿程水頭損失113
6.6.1尼古拉茲實驗113
6.6.2流速分布116
6.6.3λ的半經驗公式117
6.6.4工業管道和柯列勃洛克(Colebrook)公式117
6.6.5沿程阻力系數λ的經驗公式118
6.7非圓管的沿程水頭損失120
6.7.1水力半徑R121
6.7.2當量直徑de121
6.7.3非圓通道雷諾數122
6.7.4非圓管的沿程水頭損失122
6.8局部水頭損失123
6.8.1局部損失的一般分析123
6.8.2幾種典型的局部阻力系數125
6.8.3局部阻力之間的相互干擾128
6.8.4減少局部阻力的措施129
6.9恒定總流水頭線的繪制129
6.9.1總水頭線和測壓管水頭線130
6.9.2總壓線和全壓線132
思考題135
習題136
第7章邊界層和繞流運動140
7.1邊界層的基本概念140
7.2邊界層動量方程143
7.3曲面邊界層的分離現象與卡門渦街144
7.3.1曲面邊界層的分離現象144
7.3.2卡門渦街145
7.4繞流阻力和升力145
7.4.1繞流阻力的一般分析146
7.4.2懸浮速度147
7.4.3繞流升力的一般概念148
思考題149
習題149
第8章不可壓縮流體的管道流動150
8.1孔口出流150
8.1.1薄壁小孔口恒定自由出流150
8.1.2孔口淹沒出流152
8.1.3孔口的變水頭出流153
8.2管嘴出流154
8.2.1圓柱形外管嘴恒定出流154
8.2.2收縮斷面的真空155
8.2.3圓柱形外管嘴的正常工作條件155
8.2.4其他類型的管嘴出流156
8.3簡單管道156
8.3.1簡單短管的水力計算156
8.3.2簡單長管的水力計算160
8.4復雜管道161
8.4.1串聯管道162
8.4.2并聯管道162
8.4.3沿程均勻泄流管道163
8.5管網水力計算基礎165
8.5.1枝狀管網165
8.5.2環狀管網167
8.6有壓管道中的水擊169
8.6.1水擊現象169
8.6.2水擊壓強的計算171
8.6.3水擊波的傳播速度172
8.6.4防止水擊危害的措施173
思考題173
習題173
第9章明渠均勻流179
9.1概述179
9.1.1明渠流動的特點179
9.1.2明渠的分類180
9.2明渠均勻流的特征及其形成條件181
9.2.1明渠均勻流的特征181
9.2.2明渠均勻流的形成條件181
9.3明渠均勻流的水力計算182
9.3.1明渠均勻流的水力計算公式182
9.3.2明渠過流斷面的幾何要素183
9.3.3明渠水力**斷面和允許流速184
9.3.4明渠均勻流水力計算的基本問題186
9.4無壓圓管均勻流187
9.4.1無壓圓管均勻流的特征188
9.4.2過流斷面的幾何要素188
9.4.3無壓圓管的水力計算188
9.4.4輸水性能**充滿度189
9.4.5**設計充滿度、允許流速190
思考題191
習題191
第10章滲流192
10.1滲流的基本概念192
10.1.1水在土壤中的狀態192
10.1.2土壤的滲流特性與巖土分類192
10.1.3滲流模型193
10.1.4滲流的分類193
10.1.5流速水頭的處理193
10.2滲流基本定律193
10.2.1達西定律194
10.2.2達西定律的適用范圍194
10.2.3滲透系數的確定194
10.2.4無壓恒定漸變滲流的基本公式196
10.3井和集水廊道的滲流計算196
10.3.1普通完整井196
10.3.2自流完整井198
10.3.3集水廊道198
10.3.4大口井199
10.4井群的滲流計算199
10.4.1普通完整井的井群199
10.4.2自流完全井的井群200
思考題201
習題201
第11章氣體紊流射流203
11.1氣體自由射流的結構與特征203
11.1.1射流的結構203
11.1.2射流的基本特征203
11.2圓斷面射流的運動分析205
11.2.1主體段軸心速度um205
11.2.2主體段斷面流量Q205
11.2.3主體段斷面平均流速v1206
11.2.4主體段質量平均流速v2206
11.2.5起始段核心長度sn及核心收縮角θ206
11.2.6起始段流量Q206
11.2.7起始段斷面平均流速v1207
11.2.8起始段質量平均流速v2207
11.2.9公式小結208
11.3溫差射流與濃差射流208
11.3.1溫差射流的基本特征209
11.3.2圓斷面溫差射流運動分析209
11.3.3溫差、濃差射流公式小結210
11.4旋轉射流212
11.4.1旋轉射流概述212
11.4.2旋轉射流的流速分布212
11.4.3旋轉射流的壓強分布213
11.4.4旋轉強度213
11.4.5無因次流量QQ0及QhQ0214
11.5有限空間射流214
11.5.1射流結構214
11.5.2動力特征215
11.5.3半經驗公式215
11.5.4末端渦流區217
思考題217
習題217
第12章一元氣體動力學基礎219
12.1理想氣體一元恒定流動基本方程219
12.1.1連續性方程219
12.1.2狀態方程219
12.1.3動量方程219
12.1.4能量方程219
12.1.5理想氣體過程方程220
12.2聲速和馬赫數221
12.2.1聲速221
12.2.2馬赫數222
12.2.3滯止參數223
12.2.4氣流按不可壓縮處理的限度224
12.3變截面噴管中的等熵流動225
12.3.1流動參數與截面積的關系226
12.3.2通過收縮噴管的**流量227
12.4可壓縮氣體管道流動229
12.4.1等溫流動229
12.4.2絕熱流動232
思考題235
習題235
第13章流動要素量測236
13.1壓強量測236
13.1.1連通器原理236
13.1.2壓強量測儀器236
13.2流速量測239
13.2.1總壓管239
13.2.2應用畢托(Pitot)管量測點流速240
13.2.3圓柱體測速管241
13.2.4其他流速量測儀器241
13.3流量量測243
13.3.1體積流量計243
13.3.2文丘里流量計243
13.3.3孔板流量計與噴嘴流量計244
13.3.4非壓差式流量量測儀器245
13.4流動顯示與全流場測速法246
13.4.1流場顯示的示蹤法246
13.4.2現代圖像處理技術246
思考題247
習題247
第14章泵與風機的理論基礎249
14.1泵與風機的分類及應用249
14.1.1葉片式泵與風機249
14.1.2容積式泵與風機250
14.1.3其他類型的泵與風機250
14.2離心式泵與風機的構造特點及性能參數251
14.2.1離心式泵的基本構造251
14.2.2離心式風機的基本構造253
14.2.3離心式泵與風機的性能參數255
14.3離心式泵與風機的基本方程——歐拉方程256
14.3.1流體在葉輪中的運動256
14.3.2歐拉方程257
14.3.3葉片片數有限對歐拉方程的修正257
14.3.4理論揚程HT的組成258
14.4葉型對離心式泵與風機性能的影響259
14.4.1葉型對理論揚程HT大小的影響259
14.4.2葉型對理論揚程HT組成的影響260
14.5離心式泵與風機的理論和實際特性曲線260
14.5.1泵與風機的理論特性曲線261
14.5.2泵與風機的損失與效率262
14.5.3泵與風機的實際特性曲線263
14.5.4泵與風機實際特性曲線的試驗測定265
14.6相似律和比轉數265
14.6.1相似條件266
14.6.2相似律266
14.6.3相似律的應用267
14.6.4比轉數269
14.6.5比轉數的意義269
14.7泵與風機的選擇性能曲線圖和性能參數表271
14.7.1泵或風機的通用性能曲線圖271
14.7.2風機的選擇性能曲線圖和性能參數表271
14.7.3泵的綜合性能曲線圖和性能參數表272
14.8軸流式泵與風機273
14.8.1軸流式泵與風機構造及工作原理274
14.8.2軸流式泵與風機性能曲線的特點275
思考題275
習題276
第15章泵與風機的工作分析277
15.1管路特性曲線和工作點277
15.1.1管路特性方程和特性曲線277
15.1.2泵或風機的工作點278
15.2泵或風機的聯合工作279
15.2.1并聯工作279
15.2.2串聯工作280
15.3泵與風機的工況調節281
15.3.1改變管路特性曲線的調節方法281
15.3.2改變泵或風機特性曲線的調節方法282
15.3.3軸流式泵與風機的調節285
15.4泵與風機的選擇、安裝和運行287
15.4.1泵的汽蝕與安裝高度287
15.4.2泵與風機的選擇290
15.4.3泵與風機和管路系統的連接291
15.4.4泵與風機的啟動和運行292
15.5管道內的壓力分布293
15.5.1液體管道內的壓力分布293
15.5.2氣體管道內的壓力分布295
思考題296
習題296
習題答案298
附錄本書各章主要專業術語中、英文對照301
主要參考文獻304
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