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工程流体力学

1.1

内容提要
1.2

第二版前言
1.3

前　言
1.4

第一章　绪　论
1.4.1

1.1　流体力学的范畴及其发展简史
1.4.1.1

1.1.1　流体力学的范畴
1.4.1.2

1.1.2　流体力学的发展简史
1.4.2

1.2　作用在流体上的力
1.4.2.1

1.2.1　质量力
1.4.2.2

1.2.2　表面力
1.4.3

1.3　流体的物理属性和力学特性
1.4.3.1

1.3.1　易变形性
1.4.3.2

1.3.2　密度和可压缩性
1.4.3.3

1.3.3　黏性
1.4.3.4

1.3.4　非牛顿流体
1.4.3.5

1.3.5　表面张力
1.4.4

1.4　流体力学模型
1.4.4.1

1.4.1　连续介质模型
1.4.4.2

1.4.2　理想流体模型
1.4.4.3

1.4.3　不可压缩流体模型
1.4.5

1.5　研究流体运动的基本方法
1.4.5.1

1.5.1　理论分析法
1.4.5.2

1.5.2　实验研究法
1.4.5.3

1.5.3　数值计算法
1.4.6

1.6　流体力学的新兴领域
1.4.6.1

1.6.1　超临界流体
1.4.6.2

1.6.2　超流体
1.4.6.3

1.6.3　磁流体
1.5

第二章　流体静力学
1.5.1

2.1　压强及其性质
1.5.2

2.2　压强的单位和计算
1.5.2.1

2.2.1　压强的计算基准
1.5.2.2

2.2.2　压强的单位
1.5.2.3

2.2.3　液体静压强的计算
1.5.3

2.3　作用于平面和曲面的液体压力
1.5.3.1

2.3.1　作用于平面的液体压力
1.5.3.2

2.3.2　作用于曲面的液体压力
1.5.4

2.4　压强的测量
1.5.4.1

2.4.1　液柱式测压计
1.5.4.2

2.4.2　金属弹簧压力表
1.5.4.3

2.4.3　压力传感器
1.6

第三章　流体动力学基础
1.6.1

3.1　流体运动的基本概念
1.6.1.1

3.1.1　定常流动和非定常流动
1.6.1.2

3.1.2　迹线和流线
1.6.1.3

3.1.3　流管、流束和总流
1.6.1.4

3.1.4　过流断面及水力半径
1.6.1.5

3.1.5　过流断面的压强分布
1.6.2

3.2　质量守恒
1.6.3

3.3　动量守恒
1.6.4

3.4　机械能守恒
1.6.4.1

3.4.1　理想流体的机械能守恒
1.6.4.2

3.4.2　实际流体管流的机械能衡算
1.7

第四章　阻力损失及其计算
1.7.1

4.1　沿程阻力损失和局部阻力损失
1.7.2

4.2　流体流动形态
1.7.2.1

4.2.1　层流和湍流
1.7.2.2

4.2.2　雷诺数
1.7.3

4.3　湍流的基本特征
1.7.3.1

4.3.1　脉动速度和时均速度
1.7.3.2

4.3.2　湍流强度
1.7.3.3

4.3.3　湍流尺度
1.7.3.4

4.3.4　湍流黏度
1.7.4

4.4　黏性流体圆管中的层流运动
1.7.5

4.5　黏性流体在圆管中的湍流流动
1.7.5.1

4.5.1　边界层和黏性底层
1.7.5.2

4.5.2　圆管湍流的速度分布
1.7.6

4.6　沿程摩擦阻力系数计算
1.7.6.1

4.6.1　沿程摩擦阻力系数计算公式
1.7.6.2

4.6.2　摩擦系数曲线图
1.7.6.3

4.6.3　非圆形管的当量直径
1.7.7

4.7　局部阻力损失
1.7.7.1

4.7.1　局部阻力损失的计算
1.7.7.2

4.7.2　突然扩大与突然缩小
1.7.8

4.8　管路计算
1.7.8.1

4.8.1　简单管路
1.7.8.2

4.8.2　复杂管路
1.7.8.3

4.8.3　可压缩流体的管路计算
1.8

第五章　不可压缩流体流动
1.8.1

5.1　流体微团运动
1.8.1.1

5.1.1　描述流体流动的两种方法
1.8.1.2

5.1.2　流体微团运动
1.8.2

5.2　连续性方程
1.8.3

5.3　无旋流动
1.8.4

5.4　有旋流动
1.8.5

5.5　黏性流体的运动方程
1.8.5.1

5.5.1　N-S方程的建立
1.8.5.2

5.5.2　欧拉方程
1.8.5.3

5.5.3　运动方程的定解条件
1.8.5.4

5.5.4　N S方程的求解
1.9

第六章　典型流体流动
1.9.1

6.1　绕流
1.9.1.1

6.1.1　曲面边界层分离
1.9.1.2

6.1.2　绕流阻力
1.9.1.3

6.1.3　绕球体的流动
1.9.1.4

6.1.4　圆柱绕流
1.9.1.5

6.1.5　理想流体绕圆柱流动
1.9.2

6.2　射流
1.9.2.1

6.2.1　自由射流
1.9.2.2

6.2.2　受限射流
1.9.2.3

6.2.3　同轴射流
1.9.3

6.3　撞击流
1.9.3.1

6.3.1　撞击流基本原理
1.9.3.2

6.3.2　撞击流的分类
1.9.3.3

6.3.3　撞击流的工业应用
1.10

第七章　流体输送机械
1.10.1

7.1　泵与风机的类型
1.10.1.1

7.1.1　叶片式泵与风机
1.10.1.2

7.1.2　容积式泵与风机
1.10.2

7.2　离心泵的主要构件及性能参数
1.10.2.1

7.2.1　离心泵的主要构件
1.10.2.2

7.2.2　离心泵的性能参数
1.10.3

7.3　泵与风机的理论和实际特性曲线
1.10.3.1

7.3.1　泵与风机的理论特性曲线
1.10.3.2

7.3.2　泵与风机的损失与效率
1.10.3.3

7.3.3　泵与风机的实际特性曲线
1.10.4

7.4　泵的扬程与安装高度
1.10.4.1

7.4.1　泵的扬程计算
1.10.4.2

7.4.2　离心泵的安装高度
1.10.5

7.5　离心泵的流量调节和组合操作
1.10.5.1

7.5.1　离心泵的管路特性曲线
1.10.5.2

7.5.2　离心泵的工作点
1.10.5.3

7.5.3　流量调节
1.10.6

7.6　泵的选择与安装
1.10.6.1

7.6.1　泵的选型原则
1.10.6.2

7.6.2　泵的选型
1.10.7

7.7　气体输送机械
1.10.7.1

7.7.1　通风机
1.10.7.2

7.7.2　鼓风机
1.10.7.3

7.7.3　压缩机
1.10.7.4

7.7.4　真空泵
1.11

第八章　流体力学实验研究和测试方法
1.11.1

8.1　流动相似准则及其分析方法
1.11.1.1

8.1.1　流动相似原理
1.11.1.2

8.1.2　相似准则及其分析方法
1.11.2

8.2　流动可视化技术
1.11.2.1

8.2.1　氢气泡技术
1.11.2.2

8.2.2　空气泡技术
1.11.2.3

8.2.3　烟线技术
1.11.2.4

8.2.4　高速摄像技术
1.11.3

8.3　流量测量技术
1.11.3.1

8.3.1　孔板流量计
1.11.3.2

8.3.2　文丘里流量计
1.11.3.3

8.3.3　转子流量计
1.11.3.4

8.3.4　涡街流量计
1.11.4

8.4　流速测量技术
1.11.4.1

8.4.1　皮托管
1.11.4.2

8.4.2　热线风速仪
1.11.4.3

8.4.3　激光多普勒测速技术
1.11.4.4

8.4.4　粒子图像测速技术
1.11.4.5

8.4.5　激光诱导荧光技术
1.12

第九章　数值模拟方法及软件简介
1.12.1

9.1　计算流体力学概述
1.12.2

9.2　数值计算方法
1.12.3

9.3　湍流数值模拟
1.12.3.1

9.3.1　湍流理论简介
1.12.3.2

9.3.2　湍流模式理论
1.12.4

9.4　CFD的求解过程
1.12.5

9.5　常用的CFD商业软件应用示例
1.12.5.1

9.5.1　建立计算模型
1.12.5.2

9.5.2　利用Fluent进行求解计算
1.12.5.3

9.5.3　显示计算结果
1.12.6

习　题
1.13

附　录
1.13.1

Ⅰ　水的物理性质
1.13.2

Ⅱ　干空气的物理性质
1.13.3

Ⅲ　压强国际单位与工程单位换算关系
1.13.4

Ⅳ　工业管道的当量粗糙度
1.13.5

Ⅴ　管件和阀件的局部阻力系数
1.13.6

Ⅵ　某些流体在管道中的常用流速范围
1.13.7

Ⅶ　IS型单级单吸离心泵性能表
1.13.8

Ⅷ　饱和水蒸气(以温度为准)
1.13.9

Ⅸ　饱和水蒸气(以压强为准)
1.13.10

Ⅹ　Re≈10<span title="pagenumber_ebook=200,pagenumbe...
1.13.11

Ⅺ　三维物体的总阻力系数
1.13.12

Ⅻ　量纲分析方法
1.13.13

■　习题简要参考答案
1.14

参考文献

1.12.5.3 9.5.3　显示计算结果

9.5.3　显示计算结果

利用不同颜色显示速度分布、温度场、速度矢量图,分别如图9-8、图9-9、图9-10所示。

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图9-8　速度等高线图

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图9-9　温度分布图

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图9-10　速度矢量图

通过本章的学习可知,CFD有自己的原理、方法和特点。数值计算与理论分析、实验观测相互联系、相互促进,但不能完全替代,三者各有各的使用场合。在实际工作中,需要注意三者有机地结合,争取做到取长补短。