粘性流體力學（國防科工委十五規(guī)劃教材）

第1章?粘性流體運動概述
1.1?流體的粘性1
1.2?雷諾實驗及相似原理2
1.3?圓管層流流動——HagenPoiseuille流動5
1.4?位流理論與實驗結果的比較14
習題15
第2章?粘性流體力學基礎
2.1?應力及其符號規(guī)定，應力張量17
2.1.1?應力和應力張量17
2.1.2?微元矩形六面體表面上的應力及符號規(guī)則17
2.1.3?過一固定點處任一截面上的應力18
2.1.4?剪應力互等定理19
2.2?應力的坐標轉換方程式21
2.2.1?空間應力的坐標轉換方程式21
2.2.2?平面應力的坐標轉換方程式23
2.3?應變率張量24
2.3.1?流體微團運動的分解24
2.3.2?直線應變率與剪切應變率25
2.3.3?轉動角速度27
2.4?應變率的坐標轉換方程式28
2.4.1?平面應變率的坐標轉換方程式29
2.4.2?空間應變率的坐標轉換方程式30
2.5?應力與應變率之間的關系32
2.5.1?三個假設（斯托克斯假設）32
2.5.2?平面應力與應變率之間的關系33
2.5.3?空間應力與應變率之間的關系37
2.6?應力與應變率間關系的驗證38
2.7?納維斯托克斯運動微分方程40
2.7.1?一般情況下的納維斯托克斯方程40
2.7.2?不可壓流的納維斯托克斯方程41
2.7.3?不可壓粘流問題的邊界條件42
2.7.4?可壓縮粘性流動問題42
2.8?粘性不可壓流的相似律42
2.8.1?兩個粘性不可壓流場完全相似的必要與充分條件43
2.8.2?相似準則45
2.9?兩組相似流場間空氣動力特性間的關系46
2.10?一些相似準則的物理意義48
2.10.1?計及粘性力的相似準則——雷諾數(shù)Re48
2.10.2?計及重力時的相似準則——弗勞德數(shù)Fr50
2.10.3?壓力相似時的相似準則——歐拉數(shù)Eu51
2.10.4?非定常流動的相似準則——斯特勞哈爾數(shù)Sr51
2.11?粘性不可壓層流問題解法概述52
2.12?直圓管中的定常、不可壓層流問題53
習題58
第3章?平面流動的邊界層方程及其解
3.1?邊界層概念的提出60
3.2?平面不可壓層流邊界層微分方程61
3.2.1?邊界層流動圖畫61
3.2.2?二維平板的邊界層微分方程式62
3.2.3?二維微彎曲面的邊界層方程式65
3.2.4?定常層流邊界層問題解法概述66
3.3?平板邊界層的Blasius解67
3.4?可壓流邊界層73
3.4.1?溫度邊界層及氣動熱73
3.4.2?高速、高溫對邊界層的影響76
3.4.3?可壓層流邊界層的兩個特解——完全氣體定常流的CroccoBusemann關系式83
3.4.4?可壓湍流邊界層的兩個特解85
習題86
第4章?求解平面定常流邊界層方程的近似方法
4.1?概述88
4.2?平板邊界層89
4.2.1?動量積分關系式89
4.2.2?平板層流邊界層93
4.2.3?關于連續(xù)介質的范圍96
4.2.4?平板湍流邊界層97
4.3?曲面邊界層的分離現(xiàn)象99
習題101
第5章?湍流的產生
5.1?概述103
5.1.1?湍流的科學發(fā)現(xiàn)103
5.1.2?湍流的主要特征、種類和研究方法105
5.2?湍流的測量方法106
5.2.1?熱線風速計107
5.2.2?示蹤粒子顯示法108
5.3?穩(wěn)定性理論112
5.4?湍流的產生——層流邊界層的轉捩117
習題120
第6章?湍流理論和湍流擬序結構
6.1?引言121
6.2?湍流統(tǒng)計理論和模式理論122
6.2.1?湍流的平均值運算、關聯(lián)函數(shù)和高階矩122
6.2.2?納維斯托克斯方程和雷諾方程125
6.2.3?不可壓流的雷諾應力方程及湍流動能方程126
6.2.4?可壓縮湍流的統(tǒng)計方程128
6.2.5?湍流模式理論130
6.3?湍流擬序結構132
6.3.1?湍流擬序結構概況132
6.3.2?湍流邊界層的擬序結構133
6.3.3?壁湍流的渦結構138
6.3.4?自由剪切層的擬序結構141
6.3.5?展望144
習題145
第7章?邊界層理論的應用——SCT的減阻
7.1?引言146
7.2?超聲速商用運輸機的減阻問題146
7.2.1?未來超聲速商用運輸機的性能指標147
7.2.2?超聲速運輸機的層流化148
7.2.3?影響超聲速轉換的因素及控制方法150
7.2.4?超聲速轉捩的理論計算151
7.2.5?超聲速層流風洞153
7.2.6?超聲速層流的飛行試驗155
7.2.7?結論156
7.3?高速飛行器氣動熱的工程估算156
7.3.1?邊界層外緣條件的確定156
7.3.2?可壓縮粗糙湍流邊界層的工程計算方法157
習題160
第8章?粘性流動的數(shù)值計算
8.1?引言161
8.2?有限差分法介紹164
8.2.1?差分網格劃分164
8.2.2?幾種差商近似164
8.2.3?差分格式166
8.2.4?差分方程的相容性、穩(wěn)定性、收斂性以及Lax等價定理170
8.3?流體力學控制方程組的數(shù)學性質與雙曲型方程的求解171
8.3.1?偏微分方程的分類及其意義171
8.3.2?雙曲型方程的求解?172
8.4?目前CFD計算方法介紹176
8.4.1?迎風格式和中心格式的比較176
8.4.2?中心格式的發(fā)展176
8.4.3?迎風格式的發(fā)展177
8.4.4?計算格式的新進展178
8.5?數(shù)值計算實例178
習題180
參考文獻