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| 內容簡介： |
全书（上、下册）内容涵盖了流体力学的基本原理和方程，列举了大量工程实例，通过强调物理背景、提供精彩的图片，学生可对流体力学有一个直观的理解并认识到流体力学是如何应用于工程实践的。全书共 15章，包括引言与基本概念、流体的性质、压强与流体静力学、流体运动学、伯努利方程与能量方程、流动系统的动量分析、量纲分析与模型化、内流、流体流动的微分分析、纳维 -斯托克斯方程的近似解、外流、可压缩流动、明渠流动、叶轮机械、计算流体力学导论。
本书可作为高等工科院校相关专业的流体力学教材，也可供相关专业科研和工程技术人员参考。
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| 目錄：
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前言
第 9 章 流体流动的微分分析1
9.1 引言 2
9.2 质量守恒—连续性方程 2
9.3 流函数12
9.4 线性微分动量方程—柯西方程 20
9.5 纳维 - 斯托克斯方程 24
9.6 流体流动问题的微分分析 29
小结52
参考文献和阅读建议 52
应用展示：无滑移边界条件 52
习题53
第 10 章 纳维 - 斯托克斯方程的近似解 67
10.1 引言 67
10.2 动量方程的无量纲化69
10.3 蠕变流的近似解71
10.4 无黏流的近似解75
10.5 无旋流的近似解79
10.6 边界层的边似解101
小结134
参考文献和阅读建议 135
应用展示：液滴的形成 135
习题136
第 11 章 外流：阻力和升力 149
11.1 引言 149
11.2 阻力和升力 151
11.3 摩擦阻力和压差阻力155
11.4 常见几何体的阻力系数158
11.5 平板上的平行流164
11.6 圆柱绕流和球体绕流168
11.7 升力 172
小结184
应用展示：减阻技术 185
参考文献和阅读建议 186
习题186
第 12 章 可压缩流动 199
12.1 滞止参数199
12.2 一维等熵流 202
12.3 喷管中的等熵流动 208
12.4 激波和膨胀波215
12.5 无摩擦但存在热交换的管流（瑞利流）226
12.6 绝热摩擦管流（法诺流）235
应用展示：激波 边界层干扰 243
小结244
参考文献和阅读建议 245
习题245
第 13 章 明渠流动255
13.1 明渠流动的分类255
13.2 弗劳德数和波速258
13.3 比能 262
13.4 质能守恒方程264
13.5 明渠均匀流 266
13.6 最佳水力截面271
13.7 缓变流276
13.8 急变流和水跃284
13.9 流动控制与测量289
小结297
参考文献和阅读建议 299
习题299
第 14 章 叶轮机械 311
14.1 分类与术语 311
14.2 泵313
14.3 泵的相似律 342
14.4 涡轮机350
14.5 涡轮机相似律369
应用展示：旋转燃油雾化器 374
小结375
参考文献和阅读建议 376
习题376
第 15 章 计算流体力学导论 391
15.1 简介及基本原理391
15.2 层流 CFD 计算404
15.3 湍流数值计算412
15.4 传热 CFD 424
15.5 可压缩流动的 CFD 计算 431
15.6 明渠流动的 CFD 计算438
小结440
应用展示：虚拟胃441
参考文献和阅读建议 442
习题442
附录 特性参数表与曲线图 448
表 A-1 物质的摩尔质量、气体常数以及
理想气体比热容 449
表 A-2 沸点和冰点属性 450
表 A-3 饱和水属性451
表 A-4 饱和制冷剂 ?134a 属性 452
表 A-5 饱和氨属性453
表 A-6 饱和丙烷属性 454
表 A-7 液体的属性455
表 A-8 液态金属的属性 456
表 A-9 1atm 下的空气属性457
表 A-10 1atm 下的气体属性458
表 A-11 高空大气参数 460
图 A-12 圆管中充分发展流动的摩擦系数莫
迪图461
表 A-13 理想气体一维等熵可压缩流气动函
数表（ k = 1.4） 462
表 A-14 理想气体一维正激波函数表
（ k = 1.4） 463
表 A-15 理想气体的瑞利流函数表
（ k = 1.4） 464
表 A-16 理想气体的法诺流函数表
（ k = 1.4） 465
数据表 466
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| 內容試閱：
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背景情况
流体力学是一门涉及从微观生物系统到汽车、飞机和宇宙飞船的推
进等广泛领域，具有无限实际应用价值的令人激动和着迷的学科。它历
来是对本科生最具有挑战性的科目之一 , 因为在解决流体力学问题的过
程中仅懂得一些理论知识是不够的，还需要具有物理直觉和经验。本书
的目的是通过对概念的仔细诠释，并通过运用大量的实例、示意图、图
片和照片，建立一座跨越理论知识和实际应用之间鸿沟的桥梁。
流体力学是一门成熟的学科，已经建立了基本的或近似的方程，这
些方程可以从许多入门的教科书中找到。这些教科书形式各异，对这些
内容的安排不尽相同。一本易读的流体力学教科书的内容应该是从简单
到复杂循序渐进的，每一章都建立在前面章节的基础上。用这种方法可
以有效地学习通常认为具有挑战性的问题。流体力学本质上是一门高度
可视化的科目，学生可以通过视觉途径较快地领会内容。因此，一本好
的流体力学教科书应该提供高质量的图片和照片，用可视化方法帮助学
生理解数学表达式的含义和物理意义。
目标
全书试图为三、四年级的工程类本科生提供一部适合学习第一门流
体力学课程的教科书，并假设这些学生在数学、物理、工程力学和热力
学方面已具备足够的基础。全书的目标如下：
? 涵盖流体力学的基本原理和方程。
? 列举大量真实世界中的各种工程实例，让学生认识到流体力学是
如何应用于工程实践的。
? 通过强调物理背景、提供精彩的图片和可视化辅助手段，学生可
对流体力学有一个直观的理解。
全书包含了大量让教师在讲解某一主题时能灵活运用的素材。例
如，航空和航天工程的教师可能会强调势流、阻力和升力、可压缩流
动、叶轮机械和计算流体力学等，机械和土木工程的教师可能选择管
流、明渠流动等。全书内容覆盖了足够的宽度，同时可以满足这两个领
域的需要。
第4版新增内容
在整体布局和表达顺序方面与旧版没有明显改变，一个明显的变化
是全书新增了精彩的图片。
全书添加了四个新的小节。在第 1 章中，添加了“均匀与非均匀流”
和“方程求解器”；在第 11 章中，添加了特邀作者宾夕法尼亚州立大学
的 Azar Eslam Panah 的“自然界中的飞行”，还将宾夕法尼亚州立大学
特邀作者 Alex Rattner 的“两相流的计算流体力学方法”添加至第 15 章；
在第 8 章中，强调了显式丘吉尔关系式可作为隐式科尔布鲁克关系式的
替代形式。
全书添加了两个新颖的应用实例：第 4 章添加了宾夕法尼亚州立大
学 Rui Ni 的“闻食物：人类的气道”，第 8 章添加了宾夕法尼亚州立大
学 Michael McPhail 和 Michael Krane 的“彩色粒子阴影测速 加速度测
量”。
全书修改了大量的章末习题，许多问题被新的问题所替换，同时还
替换了几个例题。
宗旨与目的
全书的宗旨与尤努斯· A. 森哲尔主编的其他教科书的宗旨相同：
? 用一种简单而精确的方法直接与未来的工程师沟通。
? 引导学生清楚地理解和坚实地掌握流体力学的基本原理。
? 鼓励创造性思维，对流体力学形成深刻理解和直观感觉。
? 让学生带着兴趣和热情而不是仅仅为解题去读这本书。
我们的宗旨是：实践是最好的学习方法。因此，全书所做的特殊努
力是对学过的内容（包括每一章和之前的章节）不断巩固。例如，有很
多例题和章末的习题是理解型的，目的是让学生回顾过去章节学过的概
念。
全书展现了一些由 CFD 生成的例子，并设立了“计算流体力学导
论”一章。我们的目的不是为了教 CFD 的数值算法—这更适合在一门
单独的课程中教授。相反，我们的意图是向本科生介绍 CFD 作为工程工
具的能力和局限性。我们使用 CFD 结果的方式，与使用风洞实验结果
几乎一样（即加强学生对流动现象的物理认识，提供一种流动可视化手
段来解释流体的流动行为）。在网站上发布有上百道 FlowLab CFD 习题，
教师有足够的机会在整个课程中向学生介绍 CFD 的基础知识。
内容与安排
全书共 15 章，从流体与流动的基本概念开始，到计算流体力学导
论结束。
? 第 1 章 介绍流体的基本概念、流动分类、控制体和系统表示法、
量纲、单位、有效数字和解题技巧。
? 第 2 章 介绍流体的性质，如密度、蒸气压、比热比、声速、黏
度和表面张力。
? 第 3 章 涉及压强和流体静力学，包括液体压强计和气压计、作
用在淹没表面的静压强、浮力和稳定性、以刚体形式运动的流
体。
? 第 4 章 为流体运动学，包括描述流动的拉格朗日法和欧拉法、
流动类型、流动可视化、涡量和有旋性、雷诺输运定理。
? 第 5 章 为质量、动量和能量守恒定律，强调对质量守恒方程、
伯努利方程和能量方程的正确使用，以及这些方程的工程应用。
? 第 6 章 将雷诺输运定理应用于线动量和角动量，强调有限控制
体动量分析的实际工程应用。
? 第 7 章 介绍量纲齐次性概念、量纲分析的白金汉定理、动力相
似、重复量方法（该方法在本书和许多其他科学和工程领域中得
到应用）。
? 第 8 章 介绍管道流动、层流与湍流的区别、管中摩擦损失、管
网中的局部损失、如何选择泵和风机与管网匹配、用于测量流量
和
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