定 價(jià):178 元
叢書名:普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材普通高等院校工程實(shí)踐系列規(guī)劃教材
- 作者:(德)歐特爾等著
- 出版時(shí)間:2008/6/1
- ISBN:9787030220912
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:TQ93
- 頁碼:620
- 紙張:膠版紙
- 版次:31
- 開本:B5
德國(guó)科學(xué)家普朗特于1942年出版了其名著《流體力學(xué)概論》。隨后,其學(xué)生奧斯瓦提奇等增補(bǔ)修訂出版了該書的第六至第九版。德國(guó)流體力學(xué)教授歐特爾等又進(jìn)一步增補(bǔ)、修訂,出版了第十版和第十一版。本書為第十一版的中譯本。歐特爾等保留了普朗特名著第一版的內(nèi)容作為本書前六章的主要內(nèi)容,第七至第十四章則介紹了當(dāng)代流體力學(xué)發(fā)展的不同分支;并將書名由《流體力學(xué)概論》改為《普朗特流體力學(xué)基礎(chǔ)》。
與一般流體力學(xué)論著強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)理論不同,普朗特的名著(本書前四章)盡可能地避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析,著重物理直觀,旨在闡明流體力學(xué)的基本概念及問題的力學(xué)本質(zhì),培養(yǎng)讀者的獨(dú)立思考能力。歐特爾等撰寫的后十章也體現(xiàn)了普朗特的風(fēng)格和意圖。后十章中有些內(nèi)容可在普朗特的原著中以某種形式看到,但絕大部分是最近六十年來流體力學(xué)不同分支最新發(fā)展的總結(jié)。
本書的內(nèi)容豐富,物理概念清晰,論述深入精辟,并強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用,旨在為初學(xué)者、高年級(jí)大學(xué)生及航空、水利、氣象等相關(guān)流體力學(xué)發(fā)展方向的工程技術(shù)人員提供流體力學(xué)的導(dǎo)引。
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目錄
中譯本序
譯者前言
第一章引言 1
第二章液體和氣體的特性 13
2.1 液體的特性 13
2.2 應(yīng)力狀態(tài) 14
2.3 液體的壓力 16
2.4氣體的特性 21
2.5 氣休的壓力 2
2.6 大氣壓和液壓的交巨作用 26
2.7 在其他力場(chǎng)中的干衡 28
2.8 表面張力(毛細(xì)現(xiàn)象) 31
2.9 習(xí)題 34
第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)
3.1 表示運(yùn)動(dòng)的方法 37
3.2 流動(dòng)的加速 40
3.3 流動(dòng)拓?fù)鋵W(xué) 42
3.4 習(xí)題 47
第四章流體動(dòng)力學(xué) 50
4.1 元就性流體動(dòng)力學(xué) 50
4.1.1 連續(xù)性和伯努利方程 50
4.1.2 伯努利方程的推論 53
4.1.3 壓強(qiáng)的測(cè)量 60
4.1.4 間斷陽和游渦的形成 61
4.1.5 位勢(shì)流 64
4.1.6 翼型的升力和馬格努斯效應(yīng) 75
4.1.7 定常流動(dòng)的動(dòng)量平衡定理 77
4.1.8 自由液體表麗的波 85
4.1.9 斗題 92
4.2 教性流體動(dòng)力學(xué) 96
4.2.1 粘性(內(nèi)摩擦),納維-斯托克斯方程 96
4.2.2 動(dòng)力相似性,雷諾數(shù) 100
4.2.3 層流邊界層 102
4.2.4 揣流的形成 104
4.2.5 充分發(fā)展的捐流 113
4.2.6 流動(dòng)分禹和游渦的形成 120
4.2.7 二次流 126
4.2.8 和性起主導(dǎo)作用的流動(dòng) 128
4.2.9 管子和渠道中的流動(dòng) 134
4.2.10 流體中垣動(dòng)物體的阻力 139
4.2.11 非牛頓介質(zhì)中的流動(dòng) 147
4.2.12 習(xí)題 151
4.3 氣體動(dòng)力學(xué) 156
4.3.1 壓強(qiáng)的傳播,聲速 156
4.3.2 定?蓵r(shí)縮流動(dòng) 160
4.3.3 能量守恒定理 164
4.3.4 正激波理論 165
4.3.5 繞角的流動(dòng),自由射流 168
4.3.6 小擾動(dòng)流動(dòng) 171
4.3.7 繞冀型的流動(dòng) 175
4.3.8 習(xí)題 180
第五章流體力學(xué)基本方程 184
5.1 連續(xù)方程 184
5.2 納維斯托克斯方程 185
5.2.1 層流流動(dòng) 185
5.2.2 揣流流動(dòng)的雷諾方程 192
5.3 能量方程 196
5.3.1 層流流動(dòng) 196
5.3.2 揣流流動(dòng) 200
5.4守恒律基本方程 201
5.4.1 基本方程的層次結(jié)構(gòu) 201
5.4.2 納維-斯托克斯方程 202
5.4.3 蛻化的模型方程 206
5.4.4 揣流的雷諾方程 212
5.4.5 多相流動(dòng) 214
5.4.6 帶有反應(yīng)的流動(dòng) 216
5.5 擾動(dòng)的微分方程 218
5.6 習(xí)題 222
第六章空氣動(dòng)力學(xué) 228
6.1 空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 28 6.1.1 鳥的飛衍和技術(shù)模擬 29
6.1.2 翼型和機(jī)翼 30
6.1.3 翼型和機(jī)翼理論 237
6.1.4 空氣動(dòng)力設(shè)備 252
6.2 跨聲速空氣動(dòng)力學(xué) 253
6.2.1 后掠機(jī)翼 255
6.2.2 激波一邊界層相互作用 258
6.2.3 流動(dòng)分離 263
6.3 超聲速空氣動(dòng)力學(xué) 265
6.3.1 三角機(jī)翼 265
6.4 習(xí)題 272
第七章浦流流動(dòng) 277
7.1 揣流流動(dòng)基礎(chǔ) 277
7.2 揣流的卅始 278
7.2.1 線性穩(wěn)定性 278
7.2.2 非線性穩(wěn)定性 280
7.2.3 非正態(tài)穩(wěn)定性 281
7.3 充分發(fā)展的湍流 282
7.3.1 混合長(zhǎng)度的概念 282
7.3.2 湍流混合 284
7.3.3 湍流中的能量關(guān)系 285
7.4 湍流的分類 286
7.4.1 自由湍流 286
7.4.2 沿邊界的流動(dòng) 288
7.4.3 旋轉(zhuǎn)和分層流,帶有曲率極響的流動(dòng) 291
7.4.4 風(fēng)洞中的湍流 293
7.4.5 二維湍流 296
7.5 湍流的新發(fā)展 300
7.5.1 實(shí)驗(yàn)方法 300
7.5.2 小尺度湍流 30l
7.5.3 慣性區(qū)和耗散區(qū)中的間隙性 302
7.5.4 湍流的計(jì)算 303
7.5.5 展望 305
第八章流體力學(xué)不穩(wěn)定性 306
8.1 流體力學(xué)不穩(wěn)定性的基礎(chǔ) 306
8.1.1 流體力學(xué)不穩(wěn)定性的實(shí)例 306
8.1.2 穩(wěn)定性的定義 311
8.1.3 局部擾動(dòng) 314
8.2 分層流不穩(wěn)定性 315
8.2.1 瑞利-貝納爾對(duì)流 315
8.2.2 馬蘭貢尼對(duì)流 325
8.2.3 擴(kuò)散對(duì)流 328
8.3 流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性 333
8.3.1 泰勒不穩(wěn)定性 333
8.3.2 格特勒不穩(wěn)定性 338
8.4剪切流不穩(wěn)定性 339
8.4.1 邊界層流動(dòng) 340
8.4.2 托爾明-施里希廷不穩(wěn)定和橫流不穩(wěn)定性 345
8.4.3 開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性? 359
8.4.4 尾跡流 361
第九章對(duì)流傳熱和傳質(zhì) 364
9.1 傳熱和傳質(zhì)的基礎(chǔ) 364
9.1.1 自由和強(qiáng)迫對(duì)流 364
9.1.2 熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流 366
9.1.3 擴(kuò)散和對(duì)流 367
9.2 自由對(duì)流 368
9.2.1 垂直平板上的對(duì)流. 368
9.2.2 水平圓柱處的對(duì)流 372
9.3 強(qiáng)迫對(duì)流 373
9.3.1 i苦流 373
9.3.2 邊界層流動(dòng) 377
9.3.3 流動(dòng)中的物體 382
9.4熱交換和質(zhì)量交換 383
9.4.1 平極處的質(zhì)量交換 383
第十章多相流 386
10.1 多相流的基礎(chǔ) 386
10. 1.1定義 387
10.1.2 流態(tài) 389
10.1.3 流態(tài)圖 389
10.2 流動(dòng)模型 392
10.2.1 維雙流體模型 392
10.2.2 混什模型 395
10.2.3 漂移流模型 397
10.2.4 泡和滴 399
10.2.5 噴穿流 401
10.3 水力元件中的壓強(qiáng)損失和體積分?jǐn)?shù) 405
10.3.1 水平自管中的摩擦損失 405
10.3.2 加速度損失 409
10.4 密度波的傳播速度和臨界質(zhì)量通量 412
10.4.1 密度波 412
10.4.2 臨界質(zhì)量通量 414
10.4.3 氣穴 420
10.5 兩相流中的不穩(wěn)定性 423
第+一章帶反應(yīng)的流動(dòng) 428
11.1 帶反應(yīng)流動(dòng)的基礎(chǔ) 428
11.1.1 速率律和反應(yīng)階 428
11.1.2 前向和逆向反應(yīng)的關(guān)系 429
11.1.3 基本反應(yīng)和反應(yīng)分子性 430
11.1.4 迷卒系數(shù)與溫度的關(guān)系 432
11.1.5 反應(yīng)系數(shù)與壓強(qiáng)的關(guān)系 434
11.1.6 反應(yīng)歷程的特性 435
1 1. 2 層流反應(yīng)流動(dòng) 441
11.2.1 預(yù)混火焰的結(jié)構(gòu) 441
11.2.2 預(yù)混火焰的火焰速度 443
11.2.3 靈敏皮分析 445
11.2.4 非預(yù)混的逆流火餡 446
11.2.5 非預(yù)混射流的火焰 448
11.2.6 快速化學(xué)反應(yīng)的非預(yù)混火焰 448
11.2.7 用等離子體凈化廢氣 450
11.2.8 腐蝕反應(yīng)器中的流動(dòng) 451
11.2.9 非均質(zhì)的催化 453
1 1. 3 湍流反應(yīng)流動(dòng) 454
11.3.1 綜述和概念 454
11.3.2 直接數(shù)值模擬 455
11.3.3 湍流模型 456
11.3.4 平均反應(yīng)迷 4458
11.3.5 渦-破裂模型 462
11.3.6 大渦模擬(LES) 463
11.3.7 揣流非預(yù)混火焰 463
11.3.8 揣流預(yù)混火解 472
1 1.4 高超聲速流 478
11.4.1 再入大氣飛行中的物理-化學(xué)現(xiàn)象 478
11.4.2 化學(xué)非平衡 479
11.4.3 熱非平衡 481
11.4.4 再入飛行器上的表面反應(yīng) 484
第十二章大氣及海洋中的流動(dòng) 486
12.1 大氣及海洋流動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí) 486
12.1.1 引言 486
12.1.2 旋轉(zhuǎn)系中的基本方和 486
12.1.3 地轉(zhuǎn)流動(dòng) 489
12. 1.4 渦 490
12.1.5 埃克曼層 493
12.1.6 普朗特層 496
12.2 大氣中的流動(dòng) 498
12.2.1 熱風(fēng)系統(tǒng) 499
12.2.2 熱對(duì)流 501
12.2.3 重力波 503
12.2.4 渦 506
12.2.5 全球大氣環(huán)流 511
12.3 海洋中的流動(dòng) 513
12.3.1 風(fēng)驅(qū)動(dòng)的流動(dòng) 513
12.3.2 水波 515
12.4大氣及海洋流動(dòng)的應(yīng)用問題 517
12.4.1 大氣預(yù)報(bào) 517
12.4.2 溫室效應(yīng)及氣候預(yù)測(cè)519
12.4.3 臭氧洞 522
第十三章血液循環(huán)中的生物流體力學(xué) 525
13.1 生物流體力學(xué)基礎(chǔ) 525
13.1.1 呼吸系統(tǒng) 527
13.1.2 血被循環(huán) 529
13.1.3 血被流變學(xué) 533
13.2 心臟中的流動(dòng) 535
13.2.1 心臟的生理學(xué)與解剖學(xué) 535
13.2.2 心臟的結(jié)構(gòu) 537
13.2.3 心臟撤發(fā)的生理學(xué) 541
13.2.4 心臟中的流動(dòng) 543
13.2.5 心臟瓣膜 547
13.3 咀管中的流動(dòng) 550
13.3.1 非定常管流 553
13.3.2 非定常的動(dòng)脈流動(dòng) 555
13.3.3 動(dòng)脈支 557
第+四章熱力渦輪機(jī)械 559
14.1 熱力渦輪機(jī)械的基本原理 559
14.2 軸流式壓氣機(jī) 562
14.2.1 流量系數(shù),壓強(qiáng)系數(shù),反力度562
14.2.2 設(shè)計(jì)方法 566
14.2.3 業(yè)聲速壓氣機(jī) 568
14.2.4 跨聲速壓氣機(jī) 571
14.3 離心式壓氣機(jī) 574
14.3.1 離心式壓氣機(jī)中流動(dòng)的物理現(xiàn)象 574
14.3.2 流量系數(shù),壓強(qiáng)系數(shù),以及效率 578
14.3.3 滑移系數(shù) 580
14.4燃燒空 581
14.4.1 有傳熱效應(yīng)的流動(dòng) 581
14.4.2 燃燒空的幾何形狀 583
14.5 渦輪機(jī) 584
14.5.1 基本原理 584
14.5.2 效率,流量系數(shù),功系數(shù),以及反力度 585
14.5.3 沖擊式與反力式渦輪級(jí) 586
中外人名對(duì)照表 589
索引 594
參考文獻(xiàn) 607
第一章 引言
現(xiàn)代流體力學(xué)的發(fā)展與其奠基者普朗特(L.Prandtl)是密不可分的。正是他于1904年發(fā)表的那篇關(guān)于小黏性流體運(yùn)動(dòng)的著名論文提出了邊界層理論。在其后十年中,他發(fā)表的翼型理論的論文奠定了計(jì)算摩擦阻力、傳熱以及流動(dòng)分離等的基礎(chǔ)。他提出了以普朗特混合長(zhǎng)度表示湍流動(dòng)量交換的湍流模型的基本概念。他關(guān)于氣體動(dòng)力學(xué)方面所做的工作重新塑造了這一研究領(lǐng)域,如對(duì)可壓縮流的普朗特一格勞特(Glauert)修正、激波和膨脹波理論,以及噴管中超聲速流的第一張照片等。他還將流體力學(xué)的方法應(yīng)用于氣象學(xué),并因在彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、流變學(xué)等方面的貢獻(xiàn)而成為這些領(lǐng)域中的先驅(qū)者。
普朗特在理論和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合上特別成功,總是用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證他的理論概念,因此他的實(shí)驗(yàn)都非常重要并精確,著名的擾流線實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)例子。正是通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)他發(fā)現(xiàn)了湍流邊界層和湍流對(duì)流動(dòng)分離的作用。擾流線不是簡(jiǎn)單地來自靈感,而是他對(duì)埃菲爾(Eiffel)球體阻力測(cè)量存在矛盾這一現(xiàn)象深思熟慮的結(jié)果。將擾流線放在不同位置上做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)就足以證實(shí)湍流的形成及其對(duì)流動(dòng)分離的影響。為進(jìn)行實(shí)驗(yàn),他進(jìn)一步發(fā)展了風(fēng)洞及相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備,如哥廷根風(fēng)洞和普朗特總壓管。他的科學(xué)結(jié)論常似來自直覺,所給出的數(shù)學(xué)推導(dǎo)僅用作物理解釋,但它確實(shí)給出精確的結(jié)果和簡(jiǎn)化的物理模型,按海森堡(W.Heisenberg)的說法,普朗特?zé)o需計(jì)算就能“看出”微分方程的解。
……