工程流體力學(上冊)（簡體書）

《工程流體力學(上冊)》由王保國、蔣洪德、馬暉揚、司鵠編著，是面向理工類專業本科生的一部內容齊全、涵蓋面廣、深入淺出、構思巧妙的《工程流體力學》教材，由北京理工大學、清華大學、中國科學技術大學和重慶大學的四位教授共同編著。全書分為上、下兩冊，共五篇18章。上冊包括前三篇，主要講述流體力學的基本方程與重要定理、流體的不可壓縮流動、可壓縮無黏流體的流動；下冊包括第四篇和第五篇，主要講述流體力學的工程應用、計算流體力學基礎。每一篇相對獨立完整，授課教師可根據自身專業特點及學時選講部分篇章或全部內容。*號章節為本科生拓展內容。
《工程流體力學(上冊)》可作為普通高等院校理工類專業本科生的教材，也可作為學生考研復習的輔導書，還可供相關工程技術人員參考。

《工程流體力學(上冊)》由王保國、蔣洪德、馬暉揚、司鵠編著，分五篇18章。第一篇(第1～6章)為流體力學的基本方程與重要定理，其中包括了靜力學、運動學、動力學的主要基本方程及一些重要定理，另外還將量綱分析與相似原理作為一章進行了詳細討論；第二篇(第7～10章)為流體的不可壓縮流動，其中包括無黏流、層流以及湍流流動；第三篇(第11、12章)為可壓縮無黏流體的流動，其中主要包括一維與二維流動；第四篇(第13～17章)為流體力學的工程應用，其中包括內流、外流、氣體射流與擴散、翼型與葉柵繞流、多相流以及非牛頓流體力學等；第五篇(第18章)為計算流體力學基礎，該篇雖僅有一章，卻概括了計算流體力學的最基本內容。

前言
第一篇 流體力學的基本方程與重要定理
第1章 流體力學的基本概念以及流體的基本物理性質
1.1 流體力學研究的基本任務及其發展概述
1.2 流動區域的劃分以及流動的幾種基本流態
1.3 流體的主要物理性質以及運輸系數
1.4 作用在流體微團上的體積力與表面力
1.5 牛頓流體、非牛頓流體以及本構方程
1.6 平衡態熱力學基本關系以及非平衡態熱力學基礎
習題

第2章 流場的張量表達以及流體靜力學基礎
2.1 基矢量與張量的并矢表示法
2.2 流場中張量的梯度、散度與旋度運算
2.3 一些重要的積分關系式
2.4 流體的靜力平衡方程以及靜止流場的基本特征
2.5 重力作用下靜止流體的壓強分布
2.6 靜止流體作用在物面上的總壓力
2.7 非慣性坐標系中流體的靜力平衡
習題

第3章 流體運動學
3.1 描述流體運動的兩種方法
3.2 流體微團的運動分析
3.3 有旋流場及一般性質
3.4 無旋流場及其一般性質
3.5 給定流場的散度與渦量求速度場
習題

第4章 流體動力學的基本方程
4.1 一般控制體以及Reynolds輸運定理
4.2 連續方程的積分與微分形式
4.3 動量方程的積分與微分形式
4.4 能量方程的積分與微分形式
4.5 動量矩方程的積分與微分形式
4.6 Newton流體力學的基本方程及初邊值條件
4.7 直角與圓柱坐標系下流體力學的基本方程組
習題

第5章 流體力學中的幾個重要定理與方程
5.1 Kelvin定理、Lagrange定理以及Helmholtz定理
5.2 Bernolli方程
5.3 非慣性系中的Bernoulli方程
5.4 渦動力學的基本方程組以及脹量與渦量間的耦合
習題

第6章 量綱分析與相似原理
6.1 量綱分析中的重要概念以及丌定理
6.2 流體力學中常使用的主要無量綱數
6.3 流場的力學相似以及相似條件
6.4 動力相似準則以及相似準則數
6.5 模型實驗以及動力相似準則的使用
習題
參考文獻

第二篇 流體的不可壓縮流動
第7章 無黏不可壓縮流體的運動
7.1 無黏不可壓縮流的基本方程
7.2 不可壓縮無黏無旋流動以及速度勢函數的一般性質
7.3 不可壓縮無黏平面或空間軸對稱流動
7.4 不可縮平面定常無旋運動的復勢方法及幾個重要定理
7.5 無黏不可壓縮流體的有旋流動及其主要性質
習題

第8章 黏性不可壓縮流體的流動
8.1 黏性流體運動的性質以及幾種基本的旋渦運動
8.2 黏性流體運動的相似律以及模型律的選擇與實現
8.3 黏性不可壓縮流的某些精確解以及Stokes第一、第二問題
8.4 小Reynolds數流動的兩種近似解法
8.5 Reynolds數不很小時的流動以及大Reynolds數下物體繞流的特性
8.6 滑動軸承內潤滑油的流動
習題

第9章 層流邊界層
9.1 邊界層各種厚度的定義及其數量級
9.2 邊界層微分方程
9.3 層流邊界層方程的相似解
9.4 邊界層方程的動量積分關系式解法
9.5 層流溫度邊界層的非耦合求解
習題

第10章 湍流邊界層
10.1 湍流的平均方法以及湍流運動的基本方程
10.2 湍流渦黏模式以及二階矩模式
10.3 湍流速度與溫度邊界層方程組及其封閉模式
10.4 基于實驗結果的平面湍流速度邊界層一般特征
10.5 繞平板湍流流動時速度與溫度邊界層的求解
習題
參考文獻

第三篇 可壓縮無黏流體的流動
第11章 可壓縮無黏流體的一維流動
11.1 可壓縮、無黏、非定常流動基本方程組的數學結構以及一維流動
11.2 聲速與Mach數
11.3 一維無黏流中常用的方程
11.4 幾種典型的定常一維流動
11.5 非定常一維均熵流動與分析
11.6 運動正激波與駐激波
習題

第12章 可壓縮無黏流體的二維流動
12.1 二維定常與非定常速度勢方程
12.2 小擾動線化理論
12.3 定常、有旋、非等熵流動的流函數方法
12.4 跨聲速Tricomi方程
12.5 跨聲速流函數方法及人工可壓縮性
12.6 二維跨聲速勢函數方程的數值解
12.7 亞聲速定常、無旋、均熵流動的速度圖法
12.8 繞流問題邊界條件的概述
12.9 膨脹波、壓縮波的形成以及Prandtl-Meyer流動
12.10 定常、無黏、無旋、等熵超聲速流的特征線法
12.11 定常、無黏、等熵、有旋超聲速流的特征線法
12.12 斜激波
習題
參考文獻
部分習題參考答案

第一篇 流體力學的基本方程與重要定理
流體力學作為力學的一個分支學科，既應注意物理上的描述，也應注意數學上的表達。因此，通常《流體力學》教程既要著重物理概念的闡述，也不應放棄數學表達上的嚴謹要求〔1-4〕，本書當然也應遵循這一特點。第一篇包括第1～6章，主要研究流體力學中常用的一些基本物理模型、基本概念、流場張量的表達、流體運動所遵循的基本方程組，以及流體力學中經常使用的一些重要定理等。顯然，本篇是全書的最基礎部分。
第1章 流體力學的基本概念以及流體的基本物理性質
由物理學知道，隨著能量狀態的不斷增加，物質形態分別處于固態、液態、氣態和等離子狀態。後三種狀態的物質都是流體。流體力學是經典力學中的一個分支，在經典力學中流體被看做連續介質，因此弄清楚流體的連續介質模型、掌握流體的基本物理屬性是十分重要的。
1.1 流體力學研究的基本任務及其發展概述
流體力學是一門基礎性很強、應用性很廣的力學分支學科，它是以流體為對象，研究流體宏觀運動規律的科學。通常，按照流體的可壓縮性可分為不可壓縮流體力學與可壓縮流體力學；按照流體的黏性特點可分為無黏流體力學與黏性流體力學；按照流體的本構關系可分為牛頓流體力學與非牛頓流體力學；按照流體流動中化學反應特點以及流體介質的特征又可以分為化學流體力學、電磁流體力學、生物流體力學、水力學、空氣動力學、氣體動力學、多相流體力學、滲流力學、環境流體力學等。由此可見流體力學是深深植根于航空航天、能源和動力工程、力學、物理和化學、建筑、采暖、水利、海洋、大氣、環境、安全工程、冶金、化工、生物等領域的一門基礎科學與應用科學，所以學好流體力學這門專業基礎課程是十分重要的。