内容简介
《高等流体力学》详细讲述了流体力学的基本理论，《高等流体力学》共九章，主要介绍了流体运动的基本概念、流体动力学积分形式和微分形式的基本方程面流动势/流函数解法的基本理论、流体的旋涡运动、层流及湍流的基本理论、边界层理论和计算流体力学基础等。《高等流体力学》各章选择的有的代表，有助于学基本概念的理解。
目录
目录 第1章流体微团运动分析1 1.1流体微团运动的几何分析1 1.1.1线变形、角变形和旋转1 1.1.2变形率张量和涡量张量4 1.1.3亥姆霍兹速度分解定理及流动分类6 1.2涡量场及其质8 1.2.1涡量及涡量场8 1.2.2涡线、涡管、涡通量、环量8 1.2.3涡管强度守恒定理10 1.2.4封闭流体线的速度环量对于时间的变化率11 1.3无旋流动与速度势11 1.3.1速度势11 1.3.2速度势与环量的关系12 1.3.3加速度有势15 思考题及6 第2章流体动力学积分形式的基本方程17 2.1质点导数17 2.1.1拉格朗日场中的质点导数17 2.1.2欧拉描述中的质点导数18 2.1.3流动输运方程19 2.2积分形式的连续方程21 2.3积分形式的动量方程22 2.4积分形式的动量矩方程23 2.5积分形式的能量方程24 2.6基本方程的其他形式26 2.6.1欧拉型基本方程的另一种形式26 2.6.2非惯系中的动量方程与动量矩方程27 2.7欧拉型积分形式基本方程的应用30 2.7.1不可压缩流体对弯管管壁的作用力30 2.7.2不可压缩射流冲击挡板31 2.7.3叶栅中翼型升力的库塔-茹科夫斯基定理33 思考题及4 第3章流体动力学微分形式的基本方程36 3.1黏流体的本构方程36 3.1.1运动流体中的应力张量36 3.1.2变形速率张量38 3.1.3本构方程39 3.2气体状态方程40 3.3牛顿型流体的运动方程：纳维-斯托克斯方程41 3.3.1纳维-斯托克斯方程41 3.3.2不可压缩牛顿型流体的连续方程和运动方程42 3.3.3不可压缩牛顿流体的能量方程43 3.3.4定解条件44 3.4N-S方程组的封闭讨论45 3.5流体动力学基本方程和边界条件的无量纲化45 3.5.1流体力学基本方程的无量纲化45 3.5.2边界条件的无量纲化47 3.6流体动力学基本方程的数学质47 思考题及8 第4面流动势、流函数解法的基本理论50 4.1不可压无旋流动的势函数方程50 4.1.1势函数方程50 4.1.面势流的解51 4.2散度旋度已知的可压缩有旋流动方程52 4.2.1基本方程52 4.2.2基本方程的求解途径52 4.2.3点源54 4.2.4泊松方程的特解55 4.2.5线源55 4.2.6面源56 4.3无旋流动的基本方程56 4.3.1兰姆型方程56 4.3.2理想正压流体在有势场中运动的两个积分式57 4.3.3柯西-拉格朗日积分58 4.面流动的流函数及其质58 4.4.1流函数的定义58 4.4.2不可面流动的流函数及其质59 4.4.3不可压理想流面无旋流动速度势与流函数的关系62 4.5不可压理想流面无旋流动的流函数方程及其叠加法63 4.5.面不可压缩无旋流动的流函数方程及其定解条件63 4.5.面不可压缩无旋流动的复势与复速度64 4.5.面不可压缩无旋流动的基本解及其复势表达式65 4.6不可压缩流体绕圆柱的定常无旋流动72 4.6.1无环量圆柱绕流72 4.6.2有环量圆柱绕流76 4.7布拉休斯公式79 4.8茹科夫斯基翼型绕流81 4.8.1物体绕流的保角变换方法的基本思想81 4.8.2复势与复速度88 4.8.3库塔-茹科夫斯基假定89 4.8.4茹科夫斯基翼型上的升力91 思考题及5 第5章流体的旋涡运动96 5.1无黏流和黏流旋涡基本方程96 5.1.1无黏流运动方程96 5.1.2黏流兰姆型运动方程97 5.1.3涡的拉#与弯曲99 5.2开尔文定理及拉格朗日定理100 5.2.1开尔文定理100 5.2.2拉格朗日定理100 5.2.3关于旋涡的形成与消失101 5.3亥姆霍兹定理101 5.3.1涡线的保持定理101 5.3.2涡管强度保持定理102 5.4旋涡的形成和伯耶克纳斯定理102 5.4.1伯耶克纳斯定理场中旋涡的形成102 5.4.2质量力无势时旋涡的形成105 5.4.3黏流体中旋涡的扩散105 5.4.4涡旋场和散度场所感应的速度场107 5.5叶轮机械中的旋涡流动112 5.5.1轴流叶轮112 5.5.2离心叶轮113 思考题及14 第6章黏流体层流流动116 6.1黏流动的基本质116 6.1.1黏流动的有旋116 6.1.2黏流动中旋涡的扩散117 6.1.3黏流动中能量的耗散119 6.2黏流体运动的相似律120 6.2.1相似定律120 6.2.2相似准则122 6.2.3相似理论的应用125 6.3黏不可压流动解析解127 6.3.行定常流动中的速度分布127 6.3.2同轴旋转圆筒间的定常流动132 6.3.行非定常流动133 6.3.4缓慢流动似解134 6.4剪切似138 6.4.1剪切层概念138 6.4.2二维流动中的薄剪切似143 6.4.3轴对称和三维流动中的薄剪切似149 思考题及51 第7章边界层理论153 7.1层流边界层153 7.1.1剪切层的相似概念153 7.1.2法沃克纳-斯坎(Falkner-Skan)变换154 7.1.3层流边界层的相似解156 7.1.4布拉休斯解157 7.1.5非相似层流边界层的计算方法161 7.1.6二维可压缩定常层流边界层165 7.2二板边界层微分方程172 7.3温度边界层176 7.4边界层转捩180 7.4.1流动稳定的一般理论180 7.4.2二行剪切流的线稳定理论183 7.4.3三维波动188 7.4.4非线稳定理论191 7.4.5二维混合层的失稳和转捩过程193 7.4.6二维边界层的转捩196 7.4.7影响边界层转捩的其他因素198 7.4.8边界层转捩的预估201 7.5边界层分离202 7.5.1分离发生的必要条件203 7.5.2分离发生的机理204 7.5.3分离流动举例206 7.5.4与分离有关的计算问题207 思考题及08 第8章黏流体湍流运动209 8.1湍流的基本概念209 8.1.1湍流的现象及特209 8.1.2湍流能量级联传递过程214 8.1.3湍流输运214 8.1.4湍流的特征尺度214 8.1.5湍流的统均方法217 8.2湍均运动的基本方程219 8.2.1连续方程219 8.2.2动量方程219 8.2.3能量方程222 8.3湍流统计理论简述226 8.3.1湍流的Kolmogorov理论227 8.3.2湍流的拟序结构228 8.3.3湍流的间歇231 8.3.4湍流的谱分析232 8.4湍流模型235 8.4.1代数模型235 8.4.2湍流动能运输方程模型238 8.5湍流边界层243 8.5.1湍流边界层的物理特征243 8.5.2光滑表面上均速度分布249 8.5.3粗糙表面上均速度分布255 8.5.板湍流边界层的简单估算方法257 8.5.5有压力梯度的湍流边界层解法261 8.5.6耦合湍流边界层方程266 8.5.7零压力梯度耦合二维湍流边界层似估算271 8.5.8有压力梯度的耦合二维湍流边界层解法276 8.6湍流实验测量278 思考题及80 第9章计算流体力学基础281 9.1概述281 9.2网格生成技术282 9.2.1网格分类282 9.2.2数值模拟对网格的要求283 9.2.3网格适用分析284 9.2.4网格生成方法285 9.3控制方程离散与求解296 9.3.1离散方法概述296 9.3.2控制方程的通用形式297 9.3.3通用控制方程离散298 9.3.4基于同位网格的SIMPLE算法305 9.3.5离散方程的求解308 9.3.6误差来源及控制308 9.4数值模拟方法简介309 9.4.1湍流的直接数值模拟310 9.4.2大涡数值模拟方法310 思考题及13 参考文献314