工程流體力學泵與風機（第二版）

第1章緒論1
1.1流體力學及其發(fā)展史1
1.1.1流體力學的研究對象1
1.1.2連續(xù)介質(zhì)模型1
1.1.3流體力學的研究方法1
1.1.4流體力學的發(fā)展史2
1.2作用在流體上的力4
1.2.1表面力4
1.2.2質(zhì)量力4
1.3流體的主要物理性質(zhì)5
1.3.1慣性5
1.3.2黏滯性5
1.3.3壓縮性和熱脹性8
1.3.4表面張力特性9
1.3.5汽化壓強9
思考題10
習題10
第2章流體靜力學12
2.1靜止流體中壓強的特性12
2.2流體平衡微分方程13
2.2.1流體平衡微分方程13
2.2.2平衡微分方程的全微分式14
2.2.3等壓面14
2.3重力場中流體靜壓強的分布規(guī)律14
2.3.1液體靜力學基本方程14
2.3.2氣體靜壓強的計算15
2.3.3壓強的度量15
2.3.4水頭、液柱高度和能量守恒16
2.3.5壓強的計量單位17
2.4流體的相對平衡18
2.4.1等加速直線運動容器中流體的平衡18
2.4.2等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體的平衡19
2.5液體作用在平面上的總壓力20
2.5.1解析法20
2.5.2圖算法21
2.6液體作用在曲面上的總壓力22
2.6.1曲面上的總壓力22
2.6.2壓力體23
2.6.3液體作用在潛體和浮體上的總壓力24
思考題26
習題26
第3章流體運動學29
3.1流體運動的描述方法29
3.1.1拉格朗日法29
3.1.2歐拉法30
3.2歐拉法的基本概念31
3.2.1流動的分類31
3.2.2流線32
3.2.3元流和總流34
3.2.4流量和斷面平均流速35
3.3連續(xù)性方程36
3.3.1連續(xù)性微分方程36
3.3.2連續(xù)性微分方程對總流的積分37
3.4流體微團運動的分析39
3.4.1微團運動的分解39
3.4.2微團運動的組成分析40
3.4.3有旋運動（有渦流）和無旋運動（無渦流）41
思考題43
習題43
第4章流體動力學基礎46
4.1理想流體運動微分方程46
4.2元流的伯努利方程47
4.2.1理想流體運動微分方程的伯努利積分47
4.2.2理想流體元流伯努利方程的物理意義和幾何意義48
4.2.3實際流體元流的伯努利方程49
4.3實際流體總流的伯努利方程49
4.3.1總流的伯努利方程49
4.3.2總流伯努利方程的應用條件和應用方法51
4.3.3有能量輸入或輸出的伯努利方程53
4.3.4兩斷面間有合流或分流的伯努利方程53
4.3.5恒定氣體總流的伯努利方程54
4.4總流的動量方程和動量矩方程56
4.4.1總流的動量方程57
4.4.2總流的動量矩方程60
4.5恒定平面勢流61
4.5.1速度勢（流速勢）61
4.5.2流函數(shù)62
4.5.3流網(wǎng)及其特征64
4.5.4幾種簡單的平面勢流66
4.5.5勢流疊加70
4.6不可壓縮黏性流體的運動微分方程76
4.6.1以應力表示的黏性流體運動微分方程76
4.6.2應力和變形速度的關系78
4.6.3不可壓縮黏性流體運動微分方程79
思考題80
習題80
第5章量綱分析和相似原理84
5.1量綱分析的意義和量綱和諧原理84
5.1.1量綱的概念84
5.1.2無量綱量85
5.1.3量綱和諧原理85
5.2量綱分析法86
5.2.1瑞利法86
5.2.2π定理87
5.2.3量綱分析方法的討論90
5.3相似理論基礎90
5.3.1相似概念91
5.3.2相似準則92
5.4相似定理94
5.4.1相似正定理94
5.4.2相似逆定理94
5.4.3相似第三定理95
5.5模型實驗95
5.5.1模型律的選擇95
5.5.2模型設計96
思考題98
習題98
第6章流動阻力和能量損失100
6.1流動阻力和能量損失的分類100
6.1.1能量損失的分類100
6.1.2能量損失的計算公式101
6.2實際流體的兩種流動狀態(tài)101
6.2.1兩種流態(tài)101
6.2.2流態(tài)的判別準則——臨界雷諾數(shù)103
6.3均勻流動方程式104
6.3.1均勻流動方程式105
6.3.2圓管過流斷面上切應力分布105
6.3.3阻力速度106
6.4圓管中的層流運動106
6.4.1流動特征106
6.4.2流速分布106
6.4.3圓管層流沿程水頭損失的計算107
6.5紊流理論基礎108
6.5.1層流向紊流的轉(zhuǎn)變108
6.5.2紊流運動的特征和時均法109
6.5.3紊流的半經(jīng)驗理論111
6.5.4黏性底層113
6.6圓管紊流中的沿程水頭損失113
6.6.1尼古拉茲實驗113
6.6.2流速分布116
6.6.3λ的半經(jīng)驗公式117
6.6.4工業(yè)管道和柯列勃洛克(Colebrook)公式117
6.6.5沿程阻力系數(shù)λ的經(jīng)驗公式118
6.7非圓管的沿程水頭損失120
6.7.1水力半徑R121
6.7.2當量直徑de121
6.7.3非圓通道雷諾數(shù)122
6.7.4非圓管的沿程水頭損失122
6.8局部水頭損失123
6.8.1局部損失的一般分析123
6.8.2幾種典型的局部阻力系數(shù)125
6.8.3局部阻力之間的相互干擾128
6.8.4減少局部阻力的措施129
6.9恒定總流水頭線的繪制129
6.9.1總水頭線和測壓管水頭線130
6.9.2總壓線和全壓線132
思考題135
習題136
第7章邊界層和繞流運動140
7.1邊界層的基本概念140
7.2邊界層動量方程143
7.3曲面邊界層的分離現(xiàn)象與卡門渦街144
7.3.1曲面邊界層的分離現(xiàn)象144
7.3.2卡門渦街145
7.4繞流阻力和升力145
7.4.1繞流阻力的一般分析146
7.4.2懸浮速度147
7.4.3繞流升力的一般概念148
思考題149
習題149
第8章不可壓縮流體的管道流動150
8.1孔口出流150
8.1.1薄壁小孔口恒定自由出流150
8.1.2孔口淹沒出流152
8.1.3孔口的變水頭出流153
8.2管嘴出流154
8.2.1圓柱形外管嘴恒定出流154
8.2.2收縮斷面的真空155
8.2.3圓柱形外管嘴的正常工作條件155
8.2.4其他類型的管嘴出流156
8.3簡單管道156
8.3.1簡單短管的水力計算156
8.3.2簡單長管的水力計算160
8.4復雜管道161
8.4.1串聯(lián)管道162
8.4.2并聯(lián)管道162
8.4.3沿程均勻泄流管道163
8.5管網(wǎng)水力計算基礎165
8.5.1枝狀管網(wǎng)165
8.5.2環(huán)狀管網(wǎng)167
8.6有壓管道中的水擊169
8.6.1水擊現(xiàn)象169
8.6.2水擊壓強的計算171
8.6.3水擊波的傳播速度172
8.6.4防止水擊危害的措施173
思考題173
習題173
第9章明渠均勻流179
9.1概述179
9.1.1明渠流動的特點179
9.1.2明渠的分類180
9.2明渠均勻流的特征及其形成條件181
9.2.1明渠均勻流的特征181
9.2.2明渠均勻流的形成條件181
9.3明渠均勻流的水力計算182
9.3.1明渠均勻流的水力計算公式182
9.3.2明渠過流斷面的幾何要素183
9.3.3明渠水力最優(yōu)斷面和允許流速184
9.3.4明渠均勻流水力計算的基本問題186
9.4無壓圓管均勻流187
9.4.1無壓圓管均勻流的特征188
9.4.2過流斷面的幾何要素188
9.4.3無壓圓管的水力計算188
9.4.4輸水性能最優(yōu)充滿度189
9.4.5最大設計充滿度、允許流速190
思考題191
習題191
第10章滲流192
10.1滲流的基本概念192
10.1.1水在土壤中的狀態(tài)192
10.1.2土壤的滲流特性與巖土分類192
10.1.3滲流模型193
10.1.4滲流的分類193
10.1.5流速水頭的處理193
10.2滲流基本定律193
10.2.1達西定律194
10.2.2達西定律的適用范圍194
10.2.3滲透系數(shù)的確定194
10.2.4無壓恒定漸變滲流的基本公式196
10.3井和集水廊道的滲流計算196
10.3.1普通完整井196
10.3.2自流完整井198
10.3.3集水廊道198
10.3.4大口井199
10.4井群的滲流計算199
10.4.1普通完整井的井群199
10.4.2自流完全井的井群200
思考題201
習題201
第11章氣體紊流射流203
11.1氣體自由射流的結(jié)構(gòu)與特征203
11.1.1射流的結(jié)構(gòu)203
11.1.2射流的基本特征203
11.2圓斷面射流的運動分析205
11.2.1主體段軸心速度um205
11.2.2主體段斷面流量Q205
11.2.3主體段斷面平均流速v1206
11.2.4主體段質(zhì)量平均流速v2206
11.2.5起始段核心長度sn及核心收縮角θ206
11.2.6起始段流量Q206
11.2.7起始段斷面平均流速v1207
11.2.8起始段質(zhì)量平均流速v2207
11.2.9公式小結(jié)208
11.3溫差射流與濃差射流208
11.3.1溫差射流的基本特征209
11.3.2圓斷面溫差射流運動分析209
11.3.3溫差、濃差射流公式小結(jié)210
11.4旋轉(zhuǎn)射流212
11.4.1旋轉(zhuǎn)射流概述212
11.4.2旋轉(zhuǎn)射流的流速分布212
11.4.3旋轉(zhuǎn)射流的壓強分布213
11.4.4旋轉(zhuǎn)強度213
11.4.5無因次流量QQ0及QhQ0214
11.5有限空間射流214
11.5.1射流結(jié)構(gòu)214
11.5.2動力特征215
11.5.3半經(jīng)驗公式215
11.5.4末端渦流區(qū)217
思考題217
習題217
第12章一元氣體動力學基礎219
12.1理想氣體一元恒定流動基本方程219
12.1.1連續(xù)性方程219
12.1.2狀態(tài)方程219
12.1.3動量方程219
12.1.4能量方程219
12.1.5理想氣體過程方程220
12.2聲速和馬赫數(shù)221
12.2.1聲速221
12.2.2馬赫數(shù)222
12.2.3滯止參數(shù)223
12.2.4氣流按不可壓縮處理的限度224
12.3變截面噴管中的等熵流動225
12.3.1流動參數(shù)與截面積的關系226
12.3.2通過收縮噴管的最大流量227
12.4可壓縮氣體管道流動229
12.4.1等溫流動229
12.4.2絕熱流動232
思考題235
習題235
第13章流動要素量測236
13.1壓強量測236
13.1.1連通器原理236
13.1.2壓強量測儀器236
13.2流速量測239
13.2.1總壓管239
13.2.2應用畢托(Pitot)管量測點流速240
13.2.3圓柱體測速管241
13.2.4其他流速量測儀器241
13.3流量量測243
13.3.1體積流量計243
13.3.2文丘里流量計243
13.3.3孔板流量計與噴嘴流量計244
13.3.4非壓差式流量量測儀器245
13.4流動顯示與全流場測速法246
13.4.1流場顯示的示蹤法246
13.4.2現(xiàn)代圖像處理技術246
思考題247
習題247
第14章泵與風機的理論基礎249
14.1泵與風機的分類及應用249
14.1.1葉片式泵與風機249
14.1.2容積式泵與風機250
14.1.3其他類型的泵與風機250
14.2離心式泵與風機的構(gòu)造特點及性能參數(shù)251
14.2.1離心式泵的基本構(gòu)造251
14.2.2離心式風機的基本構(gòu)造253
14.2.3離心式泵與風機的性能參數(shù)255
14.3離心式泵與風機的基本方程——歐拉方程256
14.3.1流體在葉輪中的運動256
14.3.2歐拉方程257
14.3.3葉片片數(shù)有限對歐拉方程的修正257
14.3.4理論揚程HT的組成258
14.4葉型對離心式泵與風機性能的影響259
14.4.1葉型對理論揚程HT大小的影響259
14.4.2葉型對理論揚程HT組成的影響260
14.5離心式泵與風機的理論和實際特性曲線260
14.5.1泵與風機的理論特性曲線261
14.5.2泵與風機的損失與效率262
14.5.3泵與風機的實際特性曲線263
14.5.4泵與風機實際特性曲線的試驗測定265
14.6相似律和比轉(zhuǎn)數(shù)265
14.6.1相似條件266
14.6.2相似律266
14.6.3相似律的應用267
14.6.4比轉(zhuǎn)數(shù)269
14.6.5比轉(zhuǎn)數(shù)的意義269
14.7泵與風機的選擇性能曲線圖和性能參數(shù)表271
14.7.1泵或風機的通用性能曲線圖271
14.7.2風機的選擇性能曲線圖和性能參數(shù)表271
14.7.3泵的綜合性能曲線圖和性能參數(shù)表272
14.8軸流式泵與風機273
14.8.1軸流式泵與風機構(gòu)造及工作原理274
14.8.2軸流式泵與風機性能曲線的特點275
思考題275
習題276
第15章泵與風機的工作分析277
15.1管路特性曲線和工作點277
15.1.1管路特性方程和特性曲線277
15.1.2泵或風機的工作點278
15.2泵或風機的聯(lián)合工作279
15.2.1并聯(lián)工作279
15.2.2串聯(lián)工作280
15.3泵與風機的工況調(diào)節(jié)281
15.3.1改變管路特性曲線的調(diào)節(jié)方法281
15.3.2改變泵或風機特性曲線的調(diào)節(jié)方法282
15.3.3軸流式泵與風機的調(diào)節(jié)285
15.4泵與風機的選擇、安裝和運行287
15.4.1泵的汽蝕與安裝高度287
15.4.2泵與風機的選擇290
15.4.3泵與風機和管路系統(tǒng)的連接291
15.4.4泵與風機的啟動和運行292
15.5管道內(nèi)的壓力分布293
15.5.1液體管道內(nèi)的壓力分布293
15.5.2氣體管道內(nèi)的壓力分布295
思考題296
習題296
習題答案298
附錄本書各章主要專業(yè)術語中、英文對照301
主要參考文獻304