物理流体力学

内容简介

本书把流体力学看成牛顿第二定律对流体连续介质的应用，尽可能用熟悉的物理概念和现象作类比，启发式讲述流体力学的基本概念和基本思想，不追求过深的数学分析。对于理想流体，主要内容包括欧拉方程、伯努利方程、涡量方程、无旋流动的拉普拉斯方程、布拉休斯定理、二维机翼升力理论、表面张力重力波和声波等。对于黏性流体，主要内容包括纳维斯托克斯方程及其严格解、涡量方程、流体热传导方程、斯托克斯阻力公式、黏性流体的振荡运动和普朗特边界层理论等。本书内容丰富，讲解了大量流体力学的应用，配有较多的例题和习题，并且例题的解答很详细，比较难的习题给出了解答提示。 本书可以用作物理、数学和力学专业本科生的教材和教学参考书，也可以用作工科相关专业本科生的教学参考书，以及供相关专业的研究生参考用书。

目录

第1章流体力学的基本概念

1.1概论

1.2流体的性质

1.2.1流体具有易流动性

1.2.2流体中的不可逆过程

1.2.3流体分类

1.2.4流体运动分类

1.2.5连续介质近似

习题

1.3局域平衡假设与局域热力学方程

习题

1.4拉格朗日描写和欧拉描写

1.4.1牛顿力学中的质点运动的描述

1.4.2拉格朗日描写

1.4.3欧拉描写

1.4.4两种方法的优缺点

1.4.5从拉格朗日描写转换到欧拉描写

1.4.6从欧拉描写转换到拉格朗日描写

1.4.7轨迹

1.4.8流线

1.4.9定常流动

习题

1.5涡量与速度环量

1.5.1流体的涡旋运动的描述

1.5.2磁感应线、磁感应面、磁感应管与磁通量

1.5.3涡线、涡面、涡管与涡通量

1.5.4速度环量

习题

1.6连续性方程与流函数

1.6.1拉格朗日描写下的连续性方程

1.6.2欧拉描写下的连续性方程

1.6.3不可压缩流体的二维流动与流函数

1.6.4不可压缩流体的轴对称流动与斯托克斯流函数

习题

1.7涡旋感生的速度与毕奥萨伐尔定律

1.7.1类比

1.7.2涡丝感生的速度

1.7.3兰金组合涡

1.7.4涡层感生的速度

习题

第2章理想流体运动方程

2.1欧拉方程

2.1.1为什么理想流体的研究是有用的？

2.1.2欧拉方程的推导

2.1.3边界条件

2.1.4绝热运动方程

2.1.5等熵运动

2.1.6作等熵运动的理想流体的欧拉方程

2.1.7流体的状态

习题

2.2静力学方程

2.2.1静力学方程的推导

2.2.2阿基米德定律

2.2.3星体静力学平衡方程

习题

2.3表面张力现象与拉普拉斯公式

2.3.1表面张力现象

2.3.2拉普拉斯公式

2.3.3曲率半径公式

习题

2.4伯努利方程

2.4.1伯努利方程的推导

2.4.2理想气体的绝热运动

2.4.3小孔出流

2.4.4虹吸现象

2.4.5皮托管

2.4.6文丘里管

2.4.7U形管中水的振荡

习题

2.5涡量方程、流函数方程与速度环量守恒定理

2.5.1涡量方程

2.5.2不可压缩理想流体的涡量方程

2.5.3二维流动的流函数方程

2.5.4轴对称流动的流函数方程

2.5.5希尔球涡

2.5.6速度环量守恒定理

习题

2.6动量平衡方程

2.6.1质点系的动量定理

2.6.2拉格朗日描写下的理想流体的动量平衡方程

2.6.3欧拉描写下的理想流体的动量平衡方程

2.6.4作用在弯管上的力

习题

2.7能量平衡方程

2.7.1 质点系的动能定理与功能原理

2.7.2拉格朗日描写下的理想流体的能量平衡方程

2.7.3不可压缩理想流体的任一部分的功能原理

2.7.4欧拉描写下的理想流体的能量平衡方程

第3章理想流体的无旋运动

3.1理想流体无旋运动的出现条件

3.1.1无旋运动的定义

3.1.2什么情况下理想流体的运动是无旋的