定 價：59 元
叢書名：國家級一流本科專業(yè)建設(shè)成果教材 吉林省特色高水平建設(shè)學(xué)科研究生教材
- 作者：蔡偉華 主編 李倩、李浩然、孫建闖 副主編
- 出版時間：2025/10/1
- ISBN：9787122490186
- 出 版 社：化學(xué)工業(yè)出版社
- 中圖法分類：O35
- 頁碼：199
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
《高等流體力學(xué)》共分8章，系統(tǒng)地介紹了流體力學(xué)的進(jìn)階理論與知識，具體包括流體力學(xué)的基本概念和基本方程、理想不可壓縮流體無旋流動、流體的旋渦運動、納維-斯托克斯方程的解析解、邊界層流動、湍流基本理論、可壓縮流體流動以及湍流高精度數(shù)值模擬方法等，為讀者進(jìn)一步理解和解決流體流動問題提供必要的基礎(chǔ)理論。
本書可作為能源動力、航空航天、機械、化工、環(huán)境工程、水利、土木工程、核科學(xué)與技術(shù)等非力學(xué)的工科專業(yè)低年級研究生和高年級本科生教學(xué)用書，并可供相關(guān)專業(yè)教師、科研人員和工程技術(shù)人員參考閱讀。
蔡偉華，東北電力大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。工作經(jīng)歷：2011.4-2019.8，哈爾濱工業(yè)大學(xué)；2013.11-2014.11，美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校；2019.8至今，東北電力大學(xué)。長期從事復(fù)雜流動研究與流體力學(xué)教學(xué)工作；2022年入選教育部長江學(xué)者獎勵計劃青年學(xué)者；2021年獲吉林省青年科技獎；2024年獲吉林省技術(shù)發(fā)明二等獎（排名二）；2016年獲黑龍江省自然科學(xué)一等獎（排名第五）；2014年，國家資源共享課主講教師。
第 1 章 流體力學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 描述流體運動的兩種方法 1
1.1.1 拉格朗日法 1
1.1.2 歐拉法 2
1.1.3 拉格朗日法與歐拉法的相互轉(zhuǎn)換 3
1.1.4 隨體導(dǎo)數(shù) 5
1.2 速度分解定理 7
1.3 應(yīng)力張量 9
1.3.1 運動流體中的應(yīng)力張量 9
1.3.2 應(yīng)力張量的對稱性 10
1.3.3 理想流體中的應(yīng)力 11
1.4 雷諾輸運定理 12
1.5 流體運動基本方程 14
1.5.1 流體動力學(xué)積分形式的基本方程 14
1.5.2 流體動力學(xué)微分形式的基本方程 16
第 2 章 理想不可壓縮流體無旋流動 20
2.1 基本方程組及其性質(zhì) 20
2.2 速度勢函數(shù)和流函數(shù) 23
2.2.1 勢流與速度勢 23
2.2.2 流函數(shù) 28
2.2.3 拉普拉斯方程 30
2.2.4 柯西-黎曼條件 31
2.2.5 流函數(shù)與速度勢的基本性質(zhì) 31
2.3 復(fù)位勢及平面基本流動 32
2.3.1 復(fù)位勢 32
2.3.2 平面基本流動 33
2.3.3 點源與點匯 34
2.3.4 偶極子 36
2.3.5 點渦 37
2.4 繞圓柱體的流動 39
2.4.1 無環(huán)量圓柱繞流 39
2.4.2 有環(huán)量圓柱繞流 40
2.4.3 半體繞流 41
2.4.4 卵形體繞流 42
第 3 章 流體的旋渦運動 49
3.1 旋渦運動的基本概念 49
3.1.1 渦線、渦面 50
3.1.2 渦管、渦束 50
3.1.3 旋渦強度 51
3.2 旋渦運動的基本特性和定理 51
3.2.1 速度環(huán)量 51
3.2.2 湯姆孫定理 54
3.2.3 亥姆霍茲定理 55
3.3 渦量動力學(xué)方程 58
3.4 由速度散度場和渦量場確定速度場 60
3.5 旋渦場感應(yīng)的速度場 62
3.5.1 無旋有源矢量場的解 62
3.5.2 有旋無源矢量場的解 63
3.5.3 ▽·A=0的物理意義 64
第 4 章 典型流動問題的解析解 68
4.1 無量綱形式流體動力學(xué)方程、相似準(zhǔn)則數(shù) 68
4.2 定常平行剪切流動 71
4.2.1 二維泊肅葉流動 72
4.2.2 庫埃特流動 73
4.2.3 哈根-泊肅葉流動 74
4.3 非定常平行剪切流動 77
4.3.1 平板突然起動 78
4.3.2 平板周期振蕩流 80
4.4 極低雷諾數(shù)流動 82
第 5 章 邊界層流動 90
5.1 邊界層的基本概念 90
5.1.1 邊界層的基本結(jié)構(gòu) 90
5.1.2 邊界層內(nèi)湍流猝發(fā)過程 92
5.1.3 邊界層的特征參數(shù) 92
5.2 二維邊界層微分方程 95
5.2.1 層流邊界層微分方程 95
5.2.2 湍流邊界層微分方程 97
5.3 二維邊界層動量積分方程 98
5.3.1 層流邊界層動量積分方程 98
5.3.2 湍流邊界層動量積分方程 99
5.4 平板層流邊界層的近似計算 101
第 6 章 湍流 109
6.1 湍流的基本概念 109
6.2 湍流的統(tǒng)計方法 113
6.2.1 隨機變量的概率和概率密度 113
6.2.2 時間平均法 114
6.2.3 空間平均法 115
6.2.4 系綜平均法 117
6.2.5 平均值和脈動值的運算關(guān)系式 118
6.2.6 湍流度 119
6.3 湍流的基本方程 119
6.3.1 連續(xù)性方程 120
6.3.2 雷諾時均方程 120
6.3.3 脈動量的運動方程 121
6.3.4 雷諾應(yīng)力的物理意義 121
6.4 湍流的其他相關(guān)方程 123
6.4.1 不可壓縮流體湍流平均運動的動能方程 123
6.4.2 雷諾應(yīng)力輸運方程和湍動能輸運方程 124
6.5 湍流的模式理論 129
6.5.1 渦黏假設(shè) 130
6.5.2 Prandtl 混合長度模型 131
6.5.3 一方程和兩方程模型 133
第 7 章 可壓縮流體流動基礎(chǔ) 140
7.1 可壓縮流體動力學(xué)基本概念 140
7.1.1 流體熱力學(xué)性質(zhì) 140
7.1.2 等熵過程 141
7.1.3 可壓縮流體流動基本方程 142
7.2 小擾動波在可壓縮流體中的傳播 143
7.3 激波 145
7.3.1 正激波 146
7.3.2 斜激波 151
第 8 章 湍流高級數(shù)值模擬基礎(chǔ) 158
8.1 數(shù)值模擬基本概念 158
8.1.1 網(wǎng)格生成技術(shù) 159
8.1.2 控制方程離散與求解 165
8.1.3 高級數(shù)值模擬方法簡介 168
8.2 直接數(shù)值模擬方法 170
8.2.1 直接數(shù)值模擬的空間分辨率 170
8.2.2 直接數(shù)值模擬的時間分辨率 171
8.2.3 初始條件和邊界條件 172
8.3 大渦數(shù)值模擬方法 175
8.3.1 脈動的過濾 176
8.3.2 大渦模擬控制方程和亞格子應(yīng)力 178
8.3.3 常用的亞格子應(yīng)力模型 179
附錄 A 場論基礎(chǔ) 184
附錄 B 笛卡爾張量及其基本運算 191
參考文獻(xiàn) 199
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