目 錄
第1篇 流 體 力 學(xué)
第1章 流體力學(xué)概述1
1.1 流體力學(xué)的范疇1
1.1.1 定義和特征1
1.1.2 連續(xù)介質(zhì)模型1
1.1.3 研究?jī)?nèi)容2
1.2 流體力學(xué)與生活、工程技術(shù)的關(guān)系2
1.2.1 流體力學(xué)與生活的關(guān)系2
1.2.2 流體力學(xué)與工程技術(shù)的關(guān)系3
1.3 流體力學(xué)的發(fā)展歷史3
1.4 流體力學(xué)的研究方法5
第2章 流體的屬性6
2.1 流體的基本屬性6
2.1.1 密度6
2.1.2 重度6
2.1.3 比容7
2.1.4 氣體的狀態(tài)方程7
2.2 流體的可壓縮性和膨脹性7
2.2.1 流體的可壓縮性7
2.2.2 流體的膨脹性7
2.3 流體的黏性8
2.3.1 黏性產(chǎn)生的原因8
2.3.2 牛頓內(nèi)摩擦定律9
2.3.3 理想流體和黏性流體10
2.4 液體的表面性質(zhì)12
2.4.1 表面張力12
2.4.2 毛細(xì)現(xiàn)象12
習(xí)題13
第3章 流體靜力學(xué)15
3.1 靜止壓強(qiáng)的特性15
3.2 靜止流場(chǎng)的基本方程16
3.2.1 流體平衡微分方程16
3.2.2 壓差方程17
3.3 重力場(chǎng)中靜止壓強(qiáng)的分布18
3.3.1 壓強(qiáng)方程18
3.3.2 壓強(qiáng)分布19
3.3.3 壓強(qiáng)測(cè)量19
3.4 慣性力場(chǎng)中的靜止流體22
3.4.1 勻加速直線運(yùn)動(dòng)22
3.4.2 等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)24
3.5 靜止流體作用在壁面上的力26
3.5.1 作用在平面上的力26
3.5.2 作用在曲面上的力28
3.5.3 浮力及浸沒(méi)物體的穩(wěn)定性30
習(xí)題31
第4章 流體動(dòng)力學(xué)35
4.1 流體運(yùn)動(dòng)的描述方法35
4.1.1 拉格朗日法35
4.1.2 歐拉法35
4.1.3 拉格朗日法與歐拉法的關(guān)系36
4.1.4 物理量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)(偏導(dǎo)數(shù)、全導(dǎo)數(shù)、隨體導(dǎo)數(shù)的物理意義)37
4.2 流場(chǎng)的分類(lèi)38
4.2.1 定常與非定常38
4.2.2 均勻與非均勻38
4.2.3 流動(dòng)的維數(shù)38
4.3 跡線、流線39
4.3.1 跡線39
4.3.2 流線39
4.4 流管、流束、流量、凈通量、平均流速與當(dāng)量直徑41
4.4.1 流管與流束41
4.4.2 流量與凈通量41
4.4.3 平均流速42
4.4.4 當(dāng)量直徑42
4.5 控制方程43
4.5.1 系統(tǒng)和控制體43
4.5.2 輸運(yùn)公式43
4.5.3 連續(xù)性方程45
4.5.4 動(dòng)量方程45
4.5.5 能量方程46
習(xí)題47
第5章 相似原理和量綱分析51
5.1 流動(dòng)的力學(xué)相似51
5.2 動(dòng)力相似準(zhǔn)則52
5.2.1 牛頓相似準(zhǔn)則52
5.2.2 重力相似準(zhǔn)則52
5.2.3 黏性力相似準(zhǔn)則53
5.2.4 壓力相似準(zhǔn)則53
5.2.5 表面張力相似準(zhǔn)則54
5.3 近似的模型實(shí)驗(yàn)54
5.4 量綱分析法56
習(xí)題58
第6章 黏性流體流動(dòng)60
6.1 流體的兩種狀態(tài)60
6.2 黏性流體流動(dòng)的邊界層61
6.3 管道進(jìn)口段黏性流體的流動(dòng)62
6.4 圓管中黏性流體的層流流動(dòng)63
6.5 圓管中黏性流體的紊流流動(dòng)66
6.5.1 紊流光滑管情況67
6.5.2 紊流粗糙管情況69
6.6 黏性流體的損失69
6.6.1 沿程損失計(jì)算69
6.6.2 局部損失計(jì)算71
習(xí)題74
第2篇 工程熱力學(xué)
第7章 工程熱力學(xué)概述77
7.1 熱力學(xué)簡(jiǎn)介77
7.2 熱力學(xué)及涉及領(lǐng)域77
7.3 工程熱力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容及方法78
7.3.1 工程熱力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容78
7.3.2 工程熱力學(xué)的研究方法78
第8章 工程熱力學(xué)基本概念79
8.1 熱力系統(tǒng)79
8.2 狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)80
8.2.1 狀態(tài)參數(shù)的特征80
8.2.2 溫度80
8.2.3 壓力80
8.2.4 比體積及密度82
8.3 平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖82
8.4 工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程83
8.4.1 準(zhǔn)平衡過(guò)程83
8.4.2 可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程84
8.5 過(guò)程功和熱量84
8.5.1 可逆過(guò)程的功84
8.5.2 有用功85
8.5.3 過(guò)程熱量85
8.6 熱力循環(huán)86
習(xí)題87
第9章 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用89
9.1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及表達(dá)式89
9.2 閉口系統(tǒng)中熱力學(xué)第一定律的表述89
9.2.1 熱力學(xué)能和總能89
9.2.2 閉口系統(tǒng)的能量方程式90
9.3 開(kāi)口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式91
9.3.1 推動(dòng)功和流動(dòng)功91
9.3.2 焓91
9.3.3 穩(wěn)定流動(dòng)的特征92
9.3.4 穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式92
9.4 技術(shù)功93
9.4.1 技術(shù)功的定義93
9.4.2 可逆過(guò)程中的技術(shù)功94
9.5 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的應(yīng)用95
9.5.1 熱交換器96
9.5.2 動(dòng)力機(jī)械96
9.5.3 管道96
9.5.4 絕熱節(jié)流96
習(xí)題97
第10章 理想氣體的性質(zhì)與熱力過(guò)程99
10.1 理想氣體的性質(zhì)99
10.1.1 理想氣體的概念99
10.1.2 理想氣體的狀態(tài)方程99
10.1.3 理想氣體的比熱容100
10.1.4 理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵104
10.2 混合理想氣體106
10.2.1 混合理想氣體的基本定律106
10.2.2 混合氣體的成分106
10.2.3 混合理想氣體的比熱容、熱力學(xué)能和焓107
10.3 理想氣體的熱力過(guò)程109
10.3.1 研究熱力過(guò)程的目的及一般方法109
10.3.2 理想氣體的基本熱力過(guò)程109
10.3.3 多變過(guò)程116
10.4 氣體的壓縮過(guò)程121
10.4.1 單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的工作原理121
10.4.2 多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻122
10.4.3 單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的實(shí)際過(guò)程123
10.5 氣體在噴管中的流動(dòng)過(guò)程127
10.5.1 穩(wěn)定流動(dòng)中的基本方程式127
10.5.2 噴管截面的變化規(guī)律128
10.5.3 噴管的計(jì)算129
習(xí)題133
第11章 熱力學(xué)第二定律136
11.1 自發(fā)過(guò)程的方向性與熱力學(xué)第二定律的表述136
11.1.1 自發(fā)過(guò)程的方向性136
11.1.2 熱力學(xué)第二定律的表述136
11.2 卡諾循環(huán)與卡諾定理137
11.2.1 卡諾循環(huán)137
11.2.2 卡諾定理138
11.3 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式140
11.3.1 克勞修斯不等式140
11.3.2 熵的導(dǎo)出142
11.3.3 不可逆過(guò)程的熵變143
11.4 孤立系統(tǒng)熵增原理145
11.4.1 孤立系統(tǒng)的熵增原理145
11.4.2 做功能力的損失147
習(xí)題148
第12章 水蒸氣的熱力性質(zhì)150
12.1 水的定壓加熱汽化過(guò)程150
12.2 水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)151
12.2.1 水蒸氣表151
12.2.2 水蒸氣圖154
12.3 水蒸氣的基本過(guò)程155
習(xí)題157
第13章 動(dòng)力循環(huán)159
13.1 蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)159
13.1.1 蘭金循環(huán)159
13.1.2 蘭金循環(huán)分析159
13.1.3 蒸汽參數(shù)對(duì)循環(huán)的影響161
13.1.4 提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)效率的其他措施162
13.2 活塞式內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)164
13.2.1 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)164
13.2.2 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)的分析165
13.2.3 活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較168
13.3 燃?xì)廨啓C(jī)裝置的循環(huán)169
13.3.1 燃?xì)廨啓C(jī)裝置簡(jiǎn)介169
13.3.2 燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱理想循環(huán)—布雷頓循環(huán)170
習(xí)題172
第14章 制冷循環(huán)174
14.1 空氣壓縮式制冷循環(huán)174
14.2 蒸汽壓縮式制冷循環(huán)176
14.3 吸收式制冷循環(huán)178
14.4 熱泵179
習(xí)題179
第3篇 傳 熱 學(xué)
第15章 傳熱學(xué)概述181
15.1 傳熱學(xué)研究?jī)?nèi)容181
15.1.1 傳熱學(xué)研究對(duì)象和任務(wù)181
15.1.2 傳熱學(xué)在科學(xué)技術(shù)和工程中的應(yīng)用181
15.2 熱量傳遞的三種基本方式182
15.2.1 熱傳導(dǎo)183
15.2.2 熱對(duì)流184
15.2.3 熱輻射185
15.2.4 傳熱過(guò)程186
15.2.5 傳熱熱阻188
15.3 傳熱學(xué)的研究方法189
習(xí)題190
第16章 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)192
16.1 概述192
16.1.1 熱傳導(dǎo)的物理機(jī)理192
16.1.2 熱傳導(dǎo)的基本定律192
16.1.3 導(dǎo)熱系數(shù)194
16.2 熱傳導(dǎo)微分方程195
16.2.1 熱傳導(dǎo)微分方程推導(dǎo)195
16.2.2 邊界條件和初始條件198
16.3 一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題200
16.3.1 平壁200
16.3.2 圓筒壁203
16.3.3 球殼206
16.4 肋片熱傳導(dǎo)問(wèn)題207
16.4.1 肋片的傳熱207
16.4.2 通過(guò)等截面直肋的熱傳導(dǎo)207
16.4.3 肋效率210
習(xí)題211
第17章 非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)212
17.1 非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)概述212
17.1.1 兩類(lèi)非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)212
17.1.2 非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)的數(shù)學(xué)描述213
17.2 零維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)—集中參數(shù)法215
17.2.1 集中參數(shù)法215
17.2.2 集中參數(shù)法的判別條件217
17.2.3 畢奧數(shù)BiV與傅里葉數(shù)FoV的物理意義218
17.3 典型一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題218
17.3.1 無(wú)限大平板的分析解219
17.3.2 分析解的討論220
17.3.3 諾謨圖221
17.3.4 分析解應(yīng)用范圍的推廣及討論223
習(xí)題224
第18章 對(duì)流傳熱225
18.1 對(duì)流傳熱概述225
18.1.1 局部和平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)225
18.1.2 傳熱微分方程式225
18.1.3 對(duì)流傳熱的影響因素226
18.1.4 對(duì)流傳熱現(xiàn)象的分類(lèi)227
18.1.5 對(duì)流傳熱的研究方法227
18.2 對(duì)流傳熱微分方程組229
18.2.1 連續(xù)性方程229
18.2.2 動(dòng)量微分方程229
18.2.3 能量微分方程230
18.2.4 對(duì)流傳熱問(wèn)題完整的數(shù)學(xué)描述231
18.3 邊界層與邊界層傳熱微分方程組232
18.3.1 流動(dòng)邊界層232
18.3.2 熱邊界層232
18.3.3 普朗特?cái)?shù)233
18.3.4 邊界層傳熱微分方程組234
18.4 對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)研究236
18.4.1 相似原理236
18.4.2 特征數(shù)的獲取方法237
18.4.3 特征數(shù)方程(實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式)238
18.4.4 特征長(zhǎng)度、定性溫度、特征速度240
18.5 單相對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式241
18.5.1 管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式241
18.5.2 流體外掠1