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目录1

绪论1

第1章 流体的宏观模型和物理属性8

1.1 流体的连续介质假设8

1.2 流体的主要物理性质9

1.2.1 惯性9

1.2.2 压缩性和膨胀性10

1.2.3 粘性11

1.2.4 液体的表面张力和毛细现象15

1.3 非牛顿流体16

1.4 习题17

第2章 流体静力学20

2.1 流体静压强及其特性20

2.1.1 流体静压强20

2.1.2 静止流体中应力的特征20

2.2 欧拉平衡微分方程22

2.2.1 平衡微分方程22

2.2.2 平衡微分方程的全微分23

2.2.3 等压面的概念23

2.3 流体静压强的分布规律24

2.3.1 静压强基本方程24

2.3.2 测压管高度26

2.4.1 计算标准27

2.4 压强的计算标准和度量单位27

2.4.2 度量单位28

2.5 作用于平面的液体压力29

2.5.1 解析法29

2.5.2 图算法31

2.6 作用于曲面的液体压力33

2.6.1 曲面上的液体总压力33

2.6.2 压力体35

2.7 相对静止状态下流体的压力36

2.7.1 等加速直线运动容器中液体的平衡36

2.7.2 等角速度旋转容器中的液体平衡37

2.8 习题39

第3章 流体动力学基础49

3.1 流体运动的描述方法49

3.1.1 拉格朗日法49

3.1.2 欧拉法50

3.2 流场的基本概念51

3.2.1 恒定流与非恒定流52

3.2.2 流线和迹线52

3.2.3 元流和总流53

3.2.4 过流断面53

3.2.5 一元流、二元流及三元流54

3.3 流体运动的连续性方程55

3.3.1 恒定流的连续性方程55

3.3.2 三维流动的连续性方程56

3.4 理想流体运动的微分方程式57

3.5 伯努利积分及能量方程59

3.5.1 理想流体运动微分方程的积分59

3.5.2 重力作用下理想流体的伯努利方程60

3.5.3 总流的伯努利方程62

3.5.4 粘性流体总流的伯努利方程64

3.6 动量方程65

3.7 习题68

4.1.1 流动阻力和能量损失的分类72

4.1.2 能量损失的计算公式72

4.1 沿程损失和局部损失72

第4章 流动阻力和能量损失72

4.2 层流、紊流与雷诺数73

4.2.1 雷诺实验73

4.2.2 两种流态的判别标准75

4.2.3 流态分析76

4.2.4 粘性底层77

4.3 圆管中的层流运动77

4.3.1 均匀流基本方程77

4.3.2 圆管层流的速度分布、沿程损失79

4.4 圆管中的紊流运动81

4.4.1 紊流运动的特征81

4.4.2 紊流切应力、普朗特混合长度理论82

4.4.3 圆管紊流流速分布84

4.5 管路中的沿程阻力85

4.5.1 沿程阻力系数及其影响因素的分析85

4.5.2 尼古拉兹实验86

4.5.3 沿程阻力系数λ的计算公式88

4.6 管路中的局部阻力92

4.6.1 局部水头损失发生的原因93

4.6.2 弯管的局部损失95

4.6.3 三通的局部损失95

4.6.4 圆管突然扩大的局部水头损失96

4.6.5 各种管路配件的局部阻力系数98

4.7.1 边界层的基本概念99

4.7 边界层的基本概念及绕流阻力99

4.7.2 边界层的分离100

4.7.3 物体的绕流阻力101

4.8 习题104

第5章 孔口管嘴出流与管路水力计算109

5.1 孔口出流109

5.1.1 小孔口出流109

5.1.2 大孔口出流111

5.2 管嘴出流111

5.2.1 管嘴出流流量公式111

5.2.2 圆柱形管嘴内的真空度112

5.2.3 其他类型管嘴出流113

5.3.1 短管计算114

5.3 简单管路114

5.3.2 长管计算116

5.4 管路的串联和并联117

5.4.1 串联管道117

5.4.2 并联管道118

5.4.3 管网119

5.5 习题121

第6章 明渠恒定均匀流125

6.1 明渠均匀流的特性及其计算公式125

6.1.1 明渠的类型125

6.1.2 明渠均匀流形成的条件及其特性128

6.1.3 明渠均匀流的计算公式128

6.1.4 水力最佳断面130

6.1.5 渠道允许流速131

6.2 简单断面明渠均匀流的水力计算132

6.2.1 验算渠道的输水能力132

6.2.2 确定渠道底坡132

6.2.3 确定渠道的断面尺寸133

6.3 无压圆管均匀流的水力计算136

6.3.1 无压圆管均匀流水力的最佳充满度136

6.3.2 无压圆管均匀流的水力计算139

6.4 粗糙系数变化及复式断面明渠均匀流的水力计算141

6.4.1 粗糙系数变化的明渠均匀流的水力计算141

6.4.2 复式断面明渠均匀流的水力计算142

6.5 习题143

7.1 堰流的定义及类型146

7.1.1 堰流的定义146

7.1.2 堰流的类型146

第7章 堰流146

7.2 堰流的水力计算148

7.2.1 薄壁堰的水力计算149

7.2.2 实用堰的水力计算151

7.2.3 宽顶堰的水力计算161

7.3 习题168

8.1 渗流的基本概念170

8.1.1 多孔介质与渗流170

第8章 渗流170

8.1.2 渗流基本定律172

8.2 渗流在井流中的应用174

8.2.1 潜水完整井175

8.2.2 承压完整井176

8.2.3 因次分析和相似原理177

8.2.4 相似准则179

8.3 岩土工程中的渗流问题182

8.3.1 岩体与土体渗流的区别182

8.3.2 岩体的渗流问题183

8.4 习题185

9.1.2 实验设备及测量仪器186

9.1.1 实验目的186

9.1 水静力学实验186

第9章 水力学实验186

9.1.3 实验原理187

9.1.4 实验方法与步骤188

9.1.5 注意事项188

9.1.6 资料整理与结果分析189

9.1.7 思考题189

9.2 不可压缩恒定流能量方程实验190

9.2.1 实验目的190

9.2.2 实验基本原理190

9.2.3 实验设备及测量仪器190

9.2.6 资料整理与成果分析191

9.2.5 注意事项191

9.2.4 实验方法和步骤191

9.2.7 思考题192

9.3 文丘里流量计实验192

9.3.1 实验目的192

9.3.2 实验设备及测量仪器193

9.3.3 实验基本原理193

9.3.4 实验方法与步骤193

9.3.5 注意事项194

9.3.6 资料整理与结果分析194

9.3.7 思考题194

9.4.4 实验方法与步骤195

9.4.3 实验原理及计算公式195

9.4 雷诺实验195

9.4.2 实验设备及测量仪器195

9.4.1 实验目的195

9.4.5 注意事项196

9.4.6 资料整理与结果分析196

9.4.7 思考题196

9.5 动量方程实验196

9.5.1 实验目的196

9.5.2 实验装置197

9.5.3 实验原理197

9.5.6 思考题198

9.5.5 资料整理与结果分析198

9.5.4 实验方法与步骤198

9.6 管流的沿程阻力实验199

9.6.1 实验目的199

9.6.2 实验设备及测量仪器199

9.6.3 实验基本原理199

9.6.4 实验步骤200

9.6.5 注意事项200

9.6.6 资料整理与结果分析200

9.6.7 思考题201

参考文献202