內(nèi) 容 簡 介

本書為前言

在編寫過程中，本書注重概念的講解，，對于渦旋流動、勢流、湍流、翼型和葉柵理論的概念論述比較深入;同時，從工程應(yīng)用角度出發(fā)，書中內(nèi)容自成體系;此外，為了加深對內(nèi)容的理解，每章后均附有一定數(shù)量的習(xí)題，供教學(xué)使用和讀者自我檢查。

全書共分9章，第1、2、3、8、9章由吳玉林、劉樹紅編寫，第4、5、6章由周雪漪、陳慶光編寫，第7章由左志鋼編寫，全書由劉樹紅、左志鋼統(tǒng)稿并整理、補(bǔ)充和改寫。本書可作為流體機(jī)械、葉輪動力機(jī)械、建筑機(jī)械、化工工程、礦山工程、石油和天然氣工程各專業(yè)的本科生和研究生的教學(xué)及科研參考書，以及供上述專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

在編寫過程中，得到編者所在的清華大學(xué)熱能工程系和水利工程系的前輩和同事們的支持，也得到其他高校有關(guān)教師的幫助，在此表示衷心的感謝!

對于書中存在的缺點和錯誤，敬請讀者批評指正。

編 者2011年10月

第1章 基本概念1

1.1 流體力學(xué)的發(fā)展1

1.2 兩種基本流態(tài)--層流和湍流5

1.3 流體的傳輸性質(zhì)9

1.4 應(yīng)變率張量和應(yīng)力張量12

1.5 廣義牛頓定律19

習(xí)題22第2章 流體力學(xué)的基本方程23

2.1 表述流體運動的方法23

2.2 連續(xù)方程26

2.3 運動方程27

2.4 能量方程31

2.5 狀態(tài)方程35

2.6 納維-斯托克斯方程的解析解35

2.6.1 平行流動36

2.6.2 緩慢流動的納維-斯托克斯方程的近似解40

2.6.3 滑動軸承內(nèi)油膜的流動44

習(xí)題46第3章 渦旋運動48

3.1 渦旋運動的基本概念48

3.2 黏性流動中渦的傳輸方程52

3.2.1 黏性流動中渦的傳輸方程52

3.2.2 黏性流動速度環(huán)量和渦通量的變化53

3.3 無黏性流動中渦的傳輸方程55

3.3.1 開爾文定理55

3.3.2 拉格朗日渦保持性定理56

3.3.3 海姆霍茲渦面和渦管保持性定理57

3.3.4 海姆霍茲渦管強(qiáng)度保持性定理58

3.4 渦旋在不可壓無黏性流動中引起的速度場59

3.4.1 渦旋場感生的速度場59

3.4.2 渦線感生的速度場--比奧-薩瓦爾公式61

3.4.3 直渦線感生的速度場62

3.5 常見的渦旋運動64

3.5.1 渦對64

3.5.2 卡門渦街67

3.5.3 蘭金組合渦68

3.6 渦旋運動的產(chǎn)生、擴(kuò)散和衰減72

3.6.1 無黏性非正壓流體中渦旋運動的產(chǎn)生72

3.6.2 無黏性與體積力無勢流體中渦旋運動的產(chǎn)生73

3.6.3 黏性流體中渦旋運動的產(chǎn)生、擴(kuò)散和衰減74

3.7 流體機(jī)械的渦旋流動78

3.7.1 軸流式葉輪中的二次流動和渦旋78

3.7.2 離心式葉輪中的二次流動和渦旋79

3.7.3 葉輪中的二次流動和渦旋的分析80

3.7.4 葉輪機(jī)械中的旋轉(zhuǎn)渦帶81

習(xí)題84第4章 無黏性不可壓縮流體的無旋運動87

4.1 無黏性不可壓縮流體的無旋運動的基本方程87

4.1.1 無黏性不可壓縮流體的無旋運動的速度勢函數(shù)和

基本方程87

4.1.2 速度勢函數(shù)和無旋運動的性質(zhì)90

4.2 平面運動的流函數(shù)92

4.2.1 平面運動92

4.2.2 不可壓縮流體平面運動的流函數(shù)93

4.3 平面定常無旋運動的復(fù)勢97

4.3.1 復(fù)勢98

4.3.2 平面基本流動的復(fù)勢99

4.4 軸對稱無黏性不可壓縮流體的無旋運動--軸對稱勢流106

4.4.1 不可壓縮軸對稱流動的流函數(shù)及其性質(zhì)108

4.4.2 軸對稱勢流的勢函數(shù)110

4.5 基本流動111

4.5.1 直線均勻流動111

4.5.2 源、匯流動112

4.5.3 偶極子流動113

4.6 平行流和偶極子的疊加及圓球繞流問題114

4.7 平行流和源匯連續(xù)分布的疊加、回轉(zhuǎn)體無沖角繞流問題116

習(xí)題118第5章 翼型繞流120

5.1 翼型的幾何特性和流體動力特性120

5.2 翼型的動力特性122

5.3 物體繞流的保角變換方法128

5.3.1 無分離流動保角變換方法的基本思想128

5.3.2 物面變換129

5.3.3 流動變換134

5.4 儒可夫斯基翼型繞流137

5.4.1 復(fù)勢與復(fù)速度137

5.4.2 不同環(huán)量的流譜139

5.4.3 庫塔-儒可夫斯基假定: 翼型環(huán)量的確定141

5.4.4 儒可夫斯基翼型上的升力142

5.5 任意柱形物體不脫體繞流問題142

5.5.1 變換函數(shù)143

5.5.2 復(fù)勢、復(fù)速度143

5.5.3 任意柱形物體繞流環(huán)量的確定144

5.5.4 勃拉休斯合力公式145

5.5.5 任意翼型的儒可夫斯基升力定理146

5.6 薄翼理論--奇點分布法148

5.6.1 小沖角薄翼繞流問題148

5.6.2 誘導(dǎo)(擾動)流速150

5.6.3 翼型基本方程152

5.6.4 薄翼的動力特性154

5.6.5 薄翼繞流舉例155

5.7 有限翼展機(jī)翼、誘導(dǎo)阻力159

5.7.1 有限翼展機(jī)翼繞流的流動情況159

5.7.2 下洗誘導(dǎo)流速和誘導(dǎo)阻力160

5.7.3 升力系數(shù)曲線的展弦比換算162

習(xí)題164第6章 葉柵繞流166

6.1 概述166

6.1.1 葉柵的幾何參數(shù)166

6.1.2 葉柵分類167

6.1.3 葉柵繞流問題的提法168

6.2 葉柵的繞翼型環(huán)量169

6.2.1 葉柵進(jìn)出口的水流參數(shù)169

6.2.2 平面直列移動葉柵的繞翼型環(huán)量170

6.2.3 平面環(huán)列轉(zhuǎn)動葉柵的繞翼型環(huán)量172

6.2.4 環(huán)量與柵前流動方向間的關(guān)系172

6.3 流體繞直列葉柵流動時對翼型的作用力173

6.3.1 理想流體繞直列葉柵流動時對翼型的作用力173

6.3.2 實際流體繞直列葉柵流動時對翼型的作用力176

6.3.3 葉柵效率177

6.4 葉柵特征方程178

6.4.1 不動葉柵的特征方程式178

6.4.2 運動葉柵的特征方程式181

6.5 直列平板葉柵繞流的保角變換法183

6.5.1 來流速度平行于平板葉柵的無環(huán)量繞流183

6.5.2 來流速度垂直于平板葉柵的無環(huán)量繞流185

6.5.3 純環(huán)量繞流186

6.5.4 平板葉柵的任意繞流187

6.5.5 平板葉柵中環(huán)量的確定187

6.6 葉柵的動力特性系數(shù)188

6.6.1 葉柵的動力特性系數(shù)188

6.6.2 直列平板葉柵的升力修正系數(shù)189

6.6.3 任意翼型葉柵的升力修正系數(shù)191

6.7 用奇點法求解直列薄翼葉柵繞流191

6.7.1 無限單渦列的誘導(dǎo)流場192

6.7.2 直列薄翼葉柵上分布渦的誘導(dǎo)流場193

習(xí)題197第7章 風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)輪空氣動力學(xué)199

7.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡介199

7.2 風(fēng)力機(jī)葉片空氣動力學(xué)201

7.3 理想風(fēng)力機(jī)的一維動量理論206

7.4 經(jīng)典葉素動量理論212

7.5 其他問題216

習(xí)題217第8章 湍流基本理論218

8.1 湍流的基本特征218

8.2 湍流平均運動的連續(xù)方程和動量方程223

8.3 湍流能量方程228

8.4 湍流的半經(jīng)驗理論和零方程模型234

8.5 ?k-ε?模型和應(yīng)力模型239

習(xí)題243第9章 內(nèi)部流動245

9.1 圓管流動245

9.2 非圓截面的管流和彎曲管流259

9.3 渠道湍流264

習(xí)題266附錄A 常用物性參數(shù)表268參考文獻(xiàn)271