定 價: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踐系列規(guī)劃教材
- 作者:(德)歐特爾等著
- 出版時間:2008/6/1
- ISBN:9787030220912
- 出 版 社:科學出版社
- 中圖法分類:TQ93
- 頁碼:620
- 紙張:膠版紙
- 版次:31
- 開本:B5
德國科學家普朗特于1942年出版了其名著《流體力學概論》。隨后,其學生奧斯瓦提奇等增補修訂出版了該書的第六至第九版。德國流體力學教授歐特爾等又進一步增補、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容作為本書前六章的主要內容,第七至第十四章則介紹了當代流體力學發(fā)展的不同分支;并將書名由《流體力學概論》改為《普朗特流體力學基礎》。
與一般流體力學論著強調數(shù)學理論不同,普朗特的名著(本書前四章)盡可能地避免復雜的數(shù)學分析,著重物理直觀,旨在闡明流體力學的基本概念及問題的力學本質,培養(yǎng)讀者的獨立思考能力。歐特爾等撰寫的后十章也體現(xiàn)了普朗特的風格和意圖。后十章中有些內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不同分支最新發(fā)展的總結。
本書的內容豐富,物理概念清晰,論述深入精辟,并強調工程應用,旨在為初學者、高年級大學生及航空、水利、氣象等相關流體力學發(fā)展方向的工程技術人員提供流體力學的導引。
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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 在其他力場中的干衡 28
2.8 表面張力(毛細現(xiàn)象) 31
2.9 習題 34
第三章流體運動學
3.1 表示運動的方法 37
3.2 流動的加速 40
3.3 流動拓撲學 42
3.4 習題 47
第四章流體動力學 50
4.1 元就性流體動力學 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 壓強的測量 60
4.1.4 間斷陽和游渦的形成 61
4.1.5 位勢流 64
4.1.6 翼型的升力和馬格努斯效應 75
4.1.7 定常流動的動量平衡定理 77
4.1.8 自由液體表麗的波 85
4.1.9 斗題 92
4.2 教性流體動力學 96
4.2.1 粘性(內摩擦),納維-斯托克斯方程 96
4.2.2 動力相似性,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 流動分禹和游渦的形成 120
4.2.7 二次流 126
4.2.8 和性起主導作用的流動 128
4.2.9 管子和渠道中的流動 134
4.2.10 流體中垣動物體的阻力 139
4.2.11 非牛頓介質中的流動 147
4.2.12 習題 151
4.3 氣體動力學 156
4.3.1 壓強的傳播,聲速 156
4.3.2 定?蓵r縮流動 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,自由射流 168
4.3.6 小擾動流動 171
4.3.7 繞冀型的流動 175
4.3.8 習題 180
第五章流體力學基本方程 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 185
5.2.2 揣流流動的雷諾方程 192
5.3 能量方程 196
5.3.1 層流流動 196
5.3.2 揣流流動 200
5.4守恒律基本方程 201
5.4.1 基本方程的層次結構 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 214
5.4.6 帶有反應的流動 216
5.5 擾動的微分方程 218
5.6 習題 222
第六章空氣動力學 228
6.1 空氣動力學基礎 28 6.1.1 鳥的飛衍和技術模擬 29
6.1.2 翼型和機翼 30
6.1.3 翼型和機翼理論 237
6.1.4 空氣動力設備 252
6.2 跨聲速空氣動力學 253
6.2.1 后掠機翼 255
6.2.2 激波一邊界層相互作用 258
6.2.3 流動分離 263
6.3 超聲速空氣動力學 265
6.3.1 三角機翼 265
6.4 習題 272
第七章浦流流動 277
7.1 揣流流動基礎 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 混合長度的概念 282
7.3.2 湍流混合 284
7.3.3 湍流中的能量關系 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 288
7.4.3 旋轉和分層流,帶有曲率極響的流動 291
7.4.4 風洞中的湍流 293
7.4.5 二維湍流 296
7.5 湍流的新發(fā)展 300
7.5.1 實驗方法 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 湍流的計算 303
7.5.5 展望 305
第八章流體力學不穩(wěn)定性 306
8.1 流體力學不穩(wěn)定性的基礎 306
8.1.1 流體力學不穩(wěn)定性的實例 306
8.1.2 穩(wěn)定性的定義 311
8.1.3 局部擾動 314
8.2 分層流不穩(wěn)定性 315
8.2.1 瑞利-貝納爾對流 315
8.2.2 馬蘭貢尼對流 325
8.2.3 擴散對流 328
8.3 流體動力學不穩(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 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
第九章對流傳熱和傳質 364
9.1 傳熱和傳質的基礎 364
9.1.1 自由和強迫對流 364
9.1.2 熱傳導和熱對流 366
9.1.3 擴散和對流 367
9.2 自由對流 368
9.2.1 垂直平板上的對流. 368
9.2.2 水平圓柱處的對流 372
9.3 強迫對流 373
9.3.1 i苦流 373
9.3.2 邊界層流動 377
9.3.3 流動中的物體 382
9.4熱交換和質量交換 383
9.4.1 平極處的質量交換 383
第十章多相流 386
10.1 多相流的基礎 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 水力元件中的壓強損失和體積分數(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量通量 412
10.4.1 密度波 412
10.4.2 臨界質量通量 414
10.4.3 氣穴 420
10.5 兩相流中的不穩(wěn)定性 423
第+一章帶反應的流動 428
11.1 帶反應流動的基礎 428
11.1.1 速率律和反應階 428
11.1.2 前向和逆向反應的關系 429
11.1.3 基本反應和反應分子性 430
11.1.4 迷卒系數(shù)與溫度的關系 432
11.1.5 反應系數(shù)與壓強的關系 434
11.1.6 反應歷程的特性 435
1 1. 2 層流反應流動 441
11.2.1 預混火焰的結構 441
11.2.2 預混火焰的火焰速度 443
11.2.3 靈敏皮分析 445
11.2.4 非預混的逆流火餡 446
11.2.5 非預混射流的火焰 448
11.2.6 快速化學反應的非預混火焰 448
11.2.7 用等離子體凈化廢氣 450
11.2.8 腐蝕反應器中的流動 451
11.2.9 非均質的催化 453
1 1. 3 湍流反應流動 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 揣流非預混火焰 463
11.3.8 揣流預混火解 472
1 1.4 高超聲速流 478
11.4.1 再入大氣飛行中的物理-化學現(xiàn)象 478
11.4.2 化學非平衡 479
11.4.3 熱非平衡 481
11.4.4 再入飛行器上的表面反應 484
第十二章大氣及海洋中的流動 486
12.1 大氣及海洋流動的基礎知識 486
12.1.1 引言 486
12.1.2 旋轉系中的基本方和 486
12.1.3 地轉流動 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 498
12.2.1 熱風系統(tǒng) 499
12.2.2 熱對流 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 513
12.3.1 風驅動的流動 513
12.3.2 水波 515
12.4大氣及海洋流動的應用問題 517
12.4.1 大氣預報 517
12.4.2 溫室效應及氣候預測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 525
13.1 生物流體力學基礎 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 533
13.2 心臟中的流動 535
13.2.1 心臟的生理學與解剖學 535
13.2.2 心臟的結構 537
13.2.3 心臟撤發(fā)的生理學 541
13.2.4 心臟中的流動 543
13.2.5 心臟瓣膜 547
13.3 咀管中的流動 550
13.3.1 非定常管流 553
13.3.2 非定常的動脈流動 555
13.3.3 動脈支 557
第+四章熱力渦輪機械 559
14.1 熱力渦輪機械的基本原理 559
14.2 軸流式壓氣機 562
14.2.1 流量系數(shù),壓強系數(shù),反力度562
14.2.2 設計方法 566
14.2.3 業(yè)聲速壓氣機 568
14.2.4 跨聲速壓氣機 571
14.3 離心式壓氣機 574
14.3.1 離心式壓氣機中流動的物理現(xiàn)象 574
14.3.2 流量系數(shù),壓強系數(shù),以及效率 578
14.3.3 滑移系數(shù) 580
14.4燃燒空 581
14.4.1 有傳熱效應的流動 581
14.4.2 燃燒空的幾何形狀 583
14.5 渦輪機 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 586
中外人名對照表 589
索引 594
參考文獻 607
第一章 引言
現(xiàn)代流體力學的發(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)表的那篇關于小黏性流體運動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算摩擦阻力、傳熱以及流動分離等的基礎。他提出了以普朗特混合長度表示湍流動量交換的湍流模型的基本概念。他關于氣體動力學方面所做的工作重新塑造了這一研究領域,如對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。他還將流體力學的方法應用于氣象學,并因在彈性力學、塑性力學、流變學等方面的貢獻而成為這些領域中的先驅者。
普朗特在理論和實驗的結合上特別成功,總是用實驗來驗證他的理論概念,因此他的實驗都非常重要并精確,著名的擾流線實驗就是一個例子。正是通過這個實驗他發(fā)現(xiàn)了湍流邊界層和湍流對流動分離的作用。擾流線不是簡單地來自靈感,而是他對埃菲爾(Eiffel)球體阻力測量存在矛盾這一現(xiàn)象深思熟慮的結果。將擾流線放在不同位置上做兩個實驗就足以證實湍流的形成及其對流動分離的影響。為進行實驗,他進一步發(fā)展了風洞及相應的測量設備,如哥廷根風洞和普朗特總壓管。他的科學結論常似來自直覺,所給出的數(shù)學推導僅用作物理解釋,但它確實給出精確的結果和簡化的物理模型,按海森堡(W.Heisenberg)的說法,普朗特無需計算就能“看出”微分方程的解。
……