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第十章 可压缩流体的一元流动 1

10-1 小扰动波传播的物理过程 1

10-2 可压缩流体的一元定常流动 3

一、一元定常流动的基本方程 3

二、等熵一元定常流动基本方程的积分 4

三、完全气体的等熵一元定常流动 5

10-3 变截面喷管中的等熵流动 10

一、亚声整流与超声速流的区别 10

二、渐缩喷管中的流动 11

三、拉伐尔喷管中的流动 13

一、等载面绝热摩擦管道中的流动特征 15

10-4 等载面管中流体有摩擦与加热的流动特征 15

二、等截面加热管道中流动特征 17

10-5 正激波 18

一、正激波形成的物理过程 18

二、正激波上的基本方程 19

三、阮金--雨贡纽曲线 20

四、正激波前、后物理量之间的关系式 21

五、运动激波与激波反射 24

六、拉伐尔喷管中带有正激波的流动 27

10-6 可压缩理想流体的一元不定常流动 28

一、一元不定常流动的基本方程 28

二、特征线与黎曼不变量 28

三、简单波 31

四、活塞引起的无激波扰动 32

五、活塞引起的有激波扰动 37

六、特征线在固壁上的吸收和反射 39

习题 42

第十一章 可压缩流体的平面流动 44

11-1 运动流场中的小扰动传播特征 44

11-2 可压缩定常有势流动的基本方程 46

一、可压缩理想流体无旋流动的基本方程 46

二、可压缩理想流体平面无旋流动基本方程 47

11-3 平面无旋流动的小扰动理论 48

一、基本方程的线性化 48

二、边界条件的线性化 50

三、压力系数的线性化 51

11-4 亚声速流的小扰动 51

一、波形壁亚声速绕流 52

二、薄翼亚声速流的相似律 54

11-5 超声速流的小扰动 60

一、超声速小扰动绕流的通解 60

二、波形壁超声速绕流 62

三、薄翼超声速绕流 64

四、薄翼超声速绕流相似律 67

11-6 超声速流动中的特征线 69

一、特征线方程 69

二、特征线性质 71

三、特征线上马赫数变化规律 73

四、简单波 74

11-7 超声速气流的偏转流动 76

一、超声速气流膨胀性偏转流动 76

二、超声速气流压缩性偏转流动 78

11-8 斜激波 79

一、斜激波的形成 79

二、斜激波关系式 80

三、激波极曲线 82

四、弱斜激波 84

五、薄菱形翼型的升力和阻力 86

六、脱体激波 88

一、斜激波的反射和相交 90

七、超声速气流中总压的量测 90

11-9 波的反射和相交 90

二、膨胀波的反射和相交 92

三、平面超声速自由射流 93

习题 94

第十二章 粘性流体动力学基础 98

12-1 流动的粘性效应 98

一、圆柱绕流 98

二、二元翼型绕流 99

三、管内流动 100

12-2 层流与湍流 101

一、应力张量分析 103

12-3 广义牛顿粘性应力公式 103

二、变形速率张量 105

三、应力张量与变形速率张量的关系 105

12-4 粘性流体动力学基本方程 108

一、连续方程 109

二、运动方程 109

三、能量方程 110

四、关于粘性流体动力学方程组的封闭性 112

12-5 粘性流动的边界条件 115

一、流体边界面两侧的过渡关系 115

二、边界条件 118

一、基本方程和边界条件的无量纲化 119

12-6 粘性流体动力学的相似律 119

二、由无量纲方程和边界条件导出的相似律 125

12-7 不可压缩粘性流动的基本特性 127

一、粘性流动的有旋性 127

二、粘性流动的旋涡扩散性 128

三、粘性流动的能量耗散性 130

12-8 不可压缩粘性流体动力学若干解析解 130

一、圆管内的定常层流流动 131

二、平行平板间的定常层流流动 135

三、同轴环形空间的层流流动 137

四、无界平板在粘性流体中的突然运动 139

12-9 极慢粘性流动的近似解 142

一、滑动轴承的润滑理论 143

二、圆球绕流 146

习题 150

第十三章 湍流 153

13-1 湍流的统计平均法 153

一、湍流的随机性 153

二、时均法 154

三、体均法 155

四、概率平均法 155

五、三种平均法之间的关系及各态遍历假说 156

六、脉动值及其性质 157

二、湍流的平均动量方程--雷诺方程 159

一、湍流的连续性方程 159

13-2 湍流的基本方程 159

13-3 湍流流动的基本性质 162

一、湍流能量的输运性 162

二、湍流流动的耗散性 166

三、湍流流动的有旋性 166

四、若干典型条件下的湍流的特点 168

13-4 湍流的量纲分析法 169

一、湍流特征物理量及湍流雷诺数 169

二、湍流流场中的应力及能量耗散的量纲分析 169

13-5 混合长度理论 171

一、混合长度理论的基本思想 171

二、光滑壁面附近的完全发展湍流的速度分布 173

三、粗糙壁面附近完全发展湍流速度分布 178

四、对混合长度理论的评论 180

13-6 管内湍流流动 180

一、圆管内的速度分布 180

二、圆管内的流动损失 182

三、非圆管中的流动损失 189

四、局部流动损失 189

习题 190

第十四章 边界层理论 194

14-1 边界层概念 194

一、边界层名义厚度的量级估计 195

14-2 边界层特征 195

二、边界层排挤厚度δ1 196

三、动量损失厚度δ2 197

四、能量损失厚度δ3 197

14-3 不可压缩层流动界层基本方程和边界条件 198

一、平壁面层流边界层基本方程 198

二、边界层的边界条件和起始条件 200

三、边界层壁面阻力系数 202

14-4 平壁面层流动边界层的勃拉修斯解 202

一、勃拉修斯解 203

二、结果分析 205

14-5 平面射流湍流边界层 207

一、基本方程和边界条件 207

二、求解 209

14-6 边界层动量积分关系式 214

一、边界层动量积分关系式 214

二、零压梯度平壁面层流边界层 217

三、零压梯度平壁面湍流边界层 219

四、零压梯度平壁面混合边界层 221

14-7 边界层流动的分离与压差阻力 223

一、边界层流动的分离 223

二、物体的压差阻力 225

习题 228

二、边界条件和它的线性化 230

一、基本方程 230

15-1 基本方程和边界条件 230

第十五章 重力波 230

三、初始条件 232

15-2 平面驻波 233

一、无限深水城中的平面驻波 234

二、等深度水域中的驻波 237

15-3 平面进行波 238

一、无限深水域中的平面进行波 238

二、等深度水域中的平面进行波 241

15-4 两种液体分界面上的平面进行波 243

15-5 波群和群速度 245

15-6 盖尔斯特涅尔摆线波 248

一、质点的轨迹与波的压力分布 248

二、摆线波的性质 250

15-7 波的能量 254

一、重力波的能量 254

二、能量的转移 257

15-8 波阻 258

15-9 浅水中的重力波 264

一、浅水运动的基本方程 264

二、长波 266

三、水激波--涨潮波，水跃 270

四、水坝的破坏问题 272

15-10 考特威--德佛里斯方程和孤立波 275

一、考特威--德佛里斯方程 275

二、孤立波 279

附录 281

Ⅰ 常见流体的密度和重度 281

Ⅱ 不同温度下水、空气和水银的密度 281

Ⅲ 普通液体的表面张力(20℃，与空气交界) 281

Ⅳ 标准大气 282

Ⅴ 常见气体的粘性系数 283

Ⅵ 水的粘性系数 283

Ⅶ 空气的粘性系数 283

Ⅷ 常见气体的比热cp 284

Ⅸ 完全气体的等熵流(γ=1.4) 284

Ⅹ 完全气体正激波前、后关系(γ=1.4) 290

Ⅺ 完全气体的普朗特--迈耶函数v 293

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