高等工程流体力学
2006-7
西安交通大学出版社
张鸣远
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作者长期在西安交通大学讲授研究生的流体力学课程，深感国内外流体力学的专著和教科书虽多，其中不乏经典和优秀者，但适合用作低年级工科研究生的基础流体力学的教材还不多。考虑到工科教学的特点，工科研究生的教材应在透彻讲解流体力学基本微分方程组的基础上，偏重于联系工程实际，应用基本理论解决各类流体力学问题，而不片面追求理论体系的完整和抽象的理论推导；选材上注意与本科生教材有恰当的分工和衔接，避免不必要的重复；内容应涵盖理想和粘性流体，可压缩与不可压缩流动，层流与紊流，而不侧重于某一个特定的领域。
《高等工程流体力学》的编写目的是为低年级工科研究生提供一本基础流体力学教材。在透彻讲述流体力学基本微分方程组的基础上，偏重于联系工程实际，应用基本理论解决各类流体力学问题。全书共有四部分十二章：第一部分“流体力学的基本方程”，分三章，介绍流体力学的基本概念，流体力学的控制方程组以及一些相关的重要定理；第二部分“理想不可压缩流体的流动”，分三章，介绍平面势流，空间轴对称势流和理想流体中的旋涡运动；第三部分“粘性不可压缩流体的流动”，分四章，介绍纳维一斯托克斯方程的精确解，小雷诺数流动，层流边界层流动和紊流；第四部分“理想可压缩流体的流动”，分两章，介绍一维流动和平面流动。《研究生创新教育系列教材：高等工程流体力学》选材上与本科生教材有恰当的分工和衔接，行文上既注意有严格的理论推导，又注意叙述深入浅出，便于读者自学。书中有较多的例题和练习题，供读者参考。 《研究生创新教育系列教材：高等工程流体力学》可作能源动力、机械、化工、环境工程、水利、力学等专业的研究生教材，也可供相关专业的教师、工程技术人员阅读和参考。
前言第一部分 流体力学的基本方程第1章 流体力学的基本概念1.1 拉格朗日参考系与欧拉参考系1.2 迹线、流线和脉线1.3 物质导数1.4 速度分解定理1.4.1 速度分解定理，应变率张量和旋转率张量1.4.2 立变率张量及旋转率张量各分量的物理意义1.5 有旋运动的基本概念1.6 物质积分的随体导数--雷诺输运定理1.7 应力张量1.8 本构方程1.8.1 牛顿流体的本构方程1.8.2 粘性系数第2章 流体力学的基本方程2.1 连续方程2.2 动量方程2.3 能量方程2.4 牛顿流体的基本方程组2.5 边界条件第3章 流体力学的几个重要定理3.1 开尔文定理3.2 伯努利方程3.3 非惯性系中的伯努利方程3.4 涡量动力学方程第二部分 理想不可压缩流体的流动第4章 平面势流4.1 速度势函数与流函数4.2 复位势和复速度4.3 基本流动4.3.1 均匀流4.3.2 点源（汇）4.3.3 点涡4.3.4 绕角流动4.3.5 偶极子4.4 圆柱绕流4.4.1 无环量圆柱绕流4.4.2 有环量圆柱绕流4.5 布拉修斯公式4.6 镜像法4.6.1 平面定理--以实轴为边界4.6.2 平面定理--以虚轴为边界4.6.3 圆定理4.7 保角变换4.8 茹柯夫斯基变换4.8.1 椭圆绕流4.8.2 平板绕流和库塔条件4.9 茹柯夫斯基翼型4.1 0施瓦兹一克里斯托弗尔变换4.1 1自由射流第5章 空间轴对称势流5.1 速度势函数和斯托克斯流函数5.2 速度势函数方程的解5.3 基本流动5.4 半无穷体绕流5.5 圆球绕流5.6 旋转体无攻角绕流5.7 巴特勒球定理5.8 达朗贝尔佯谬5.9 奇点对物体的作用力5.1 0虚拟质量第6章 理想流体的旋涡运动6.1 涡量场和散度场的诱导速度场6.2 直线涡丝和圆形涡丝6.2.1 直线涡丝6.2.2 圆形涡丝6.3 卡门涡街6.4 涡层第三部分 粘性不可压缩流体的流动第7章 纳维一斯托克斯方程的精确解7.1 定常的平行剪切流动7.1.1 库埃特流动7.1.2 泊肃叶流动7.2 非定常的平行剪切流动7.2.1 突然加速无界平板附近的流动7.2.2 无界振动平板附近的流动7.2.3 平行壁面间的振荡流动7.3 平面圆周运动7.3.1 两旋转圆筒间的流动7.3.2 无限长直涡丝诱导的流动7.4 几种非线性流动的精确解7.4.1 平面滞止区域的流动7.4.2 收缩形和扩张形通道内的流动7.4.3 多孔壁上的流动第8章 小雷诺数流动8.1 斯托克斯近似8.2 绕圆球的缓慢流动8.3 奥辛近似8.4 滑动轴承内润滑油的流动8.5 通过多孔介质的缓慢流动第9章 层流边界层流动9.1 边界层的几个厚度9.2 边界层方程9.3 顺流平板边界层9.4 边界层方程的相似解9.5 绕楔形物体的流动9.6 动量积分方程9.7 卡门一波尔豪森近似9.8 边界层分离9.9 层流边界层的稳定性第10章 紊流10.1 紊流概述及紊流的统计平均10.1.1 紊流的基本特性10.1.2 紊流的统计平均10.2 紊流的基本方程10.2.1 时均流动的连续性方程和运动方程10.2.2 雷诺应力方程及紊动能方程10.3 紊流统计理论和各向同性紊流10.3.1 紊流脉动量的关联10.3.2 各向同性紊流分析10.3.3 科尔莫高洛夫局部各向同性假设与紊能谱的一3／5幂次律10.4 紊流模型及紊流的数值模拟10.4.1 代数涡粘性模型10.4.2 标准k-e模型10.4.3 雷诺应力模型和代数应力模型10.4.4 高级数值模拟简介10.5 平壁上的紊流运动10.6 圆管紊流10.7 平面紊动射流第四部分 理想可压缩流体的流动第11章 理想可压缩流体的一维流动11.1 小扰动在静止流体中的传播11.1.1 小扰动传播方程和音速11.1.2 小扰动传播的特征线和黎曼不变量11.1.3 活塞问题11.2 有限振幅波的传播11.2.1 有限振幅波传播的特征线和黎曼不变量11.2.2 简单波11.2.3 激波的形成11.3 正激波11.4 激波管11.5 一维定常等熵流动第12章 理想可压缩流体的平面流动12.1 势流流动12.2 小扰动理论12.2.1 势流方程的线性化12.2.2 边界条件的线性化12.2.3 压强系数的线性化12.3 波形壁绕流12.3.1 亚音速流动12.3.2 超音速流动12.4 普朗特一葛劳渥特法则12.5 超音速流动的埃克特理论12.6 斜激波12.7 普朗持一迈耶流动附录A 矢量分析和场论附录B 笛卡尔张量附录C 正交曲线坐标系附录D 流体力学基本方程组附录E 复变函数练习题答案参考书目主题词索引
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