高等流体与气体动力学
出版时间:
2021-05
版次:
1
ISBN:
9787030659422
定价:
60.00
装帧:
平装
开本:
16开
纸张:
胶版纸
页数:
272页
字数:
424.000千字
10人买过
-
《高等流体与气体动力学》内容涉及气体动力学与黏性流体力学的重点知识。《高等流体与气体动力学》分为基础篇、气体动力学和黏性流体力学三部分。其中基础篇包括场论、张量、热力学及流体力学的基本概念和原理；气体动力学阐述可压缩流体的一维定常流动、二维定常流动及一维非定常流动中的基本规律；黏性流体力学介绍不可压缩黏性流体的基本方程与求解以及湍流基础知识。《高等流体与气体动力学》涉及激波、膨胀波、壅塞、凝结突跃等特殊流动现象及其原理，《高等流体与气体动力学》使用的研究方法包括控制体分析法、特征线法、线性化法及演绎法等。 目录
前言
主要符号表
绪论1
第1篇 基 础 篇
第1章 场论与张量初步7
1.1 场论基础7
1.1.1 场的定义与几何表示7
1.1.2 标量场的梯度8
1.1.3 矢量场的散度11
1.1.4 矢量场的旋度12
1.1.5 几种简单的矢量场14
1.1.6 哈密顿算子及其运算16
1.2 张量初步17
1.2.1 张量表示法和坐标变换17
1.2.2 单位张量21
1.2.3 矢量运算的张量表示22
1.2.4 张量运算25
1.2.5 二阶张量28
思考题30
习题31
第2章 热力学与流体力学基础33
2.1 热力学基础33
2.1.1 基本概念33
2.1.2 热力学**定律、焓38
2.1.3 热力学第二定律、熵40
2.1.4 完全气体的热力学特性44
2.2 流体力学基本原理48
2.2.1 流体的主要物理性质49
2.2.2 流体力学基本概念51
2.2.3 作用在流体上的力54
2.2.4 连续方程55
2.2.5 理想流体运动微分方程57
2.2.6 能量方程58
思考题60
习题61
第2篇 气体动力学
第3章 可压缩流体一维定常流动65
3.1 气体动力学基本方程65
3.1.1 理想完全气体模型65
3.1.2 可压缩流的特点66
3.1.3 气体动力学基本方程组66
3.2 一维定常等熵流动67
3.2.1 等熵流动的主要性质67
3.2.2 一维定常等熵流动基本方程69
3.2.3 参考状态与特征参数70
3.2.4 气体动力学函数73
3.3 气体中的波运动76
3.3.1 微弱扰动波76
3.3.2 正激波与斜激波83
3.4 变截面喷管中的流动90
3.4.1 变截面一维等熵流动90
3.4.2 收缩喷管92
3.4.3 缩放喷管（拉伐尔喷管）94
3.5 一维不等熵流动99
3.5.1 等截面摩擦管流99
3.5.2 等截面换热管流107
3.5.3 等截面变流量管流112
3.6 广义定常一维流概述114
思考题116
习题116
第4章 可压缩流体二维定常流动119
4.1 多维定常无旋流动控制方程119
4.1.1 无旋流动基本概念119
4.1.2 可压缩理想流体动力学基本方程组120
4.2 多维定常无旋流动的小扰动线性化理论122
4.2.1 小扰动理论的基本思想122
4.2.2 气体动力学基本方程的线性化123
4.2.3 线性化方程的分类125
4.2.4 边界条件的线性化127
4.2.5 压强系数的线性化128
4.3 绕波形壁面流动的二维精确解129
4.3.1 亚声速气流绕波形壁面流动129
4.3.2 超声速气流绕波形壁面流动133
4.3.3 绕波形壁面的亚声速流和超声速流的讨论136
4.4 平面定常超声速流的特征线法137
4.4.1 特征线理论概述137
4.4.2 平面定常超声速流的特征线141
4.4.3 特征线法求解平面定常超声速流场145
思考题151
习题151
第5章 可压缩流体一维非定常流动152
5.1 一维非定常等熵流动的数学分析152
5.1.1 一阶拟线性偏微分方程的特征线解法152
5.1.2 一维非定常等熵流动的基本方程153
5.1.3 一维非定常等熵流动的特征线方程154
5.2 微弱扰动波前后气流参数关系157
5.2.1 直管内活塞运动引起的扰动157
5.2.2 扰动波前后气流参数的变化159
5.3 微弱扰动波的反射和相交162
5.3.1 扰动波在闭口端的反射162
5.3.2 扰动波在开口端的反射164
5.3.3 扰动波的相交167
5.3.4 激波管简介169
思考题170
习题171
第3篇 黏性流体力学
第6章 黏性流体力学基础175
6.1 流体微团的运动分析175
6.1.1 速度分解定理175
6.1.2 变形率张量178
6.1.3 应力张量182
6.2 黏性流体的本构方程185
6.2.1 牛顿流体的本构方程186
6.2.2 非牛顿流体的近似本构方程190
6.3 黏性流体力学基本方程191
6.3.1 连续方程191
6.3.2 运动方程191
6.3.3 能量方程192
6.3.4 输运方程的普遍形式195
6.3.5 方程组定解条件197
6.4 黏性流体流动的基本特性198
6.4.1 黏性流体流动的有旋性198
6.4.2 旋涡的扩散性199
6.4.3 黏性流体能量的耗散性202
6.5 黏性流体流动基本方程的求解203
6.5.1 黏性流体流动基本方程的求解方法203
6.5.2 黏性流体平行定常流动中的解析解204
6.5.3 二维薄剪切层流动的近似解205
6.5.4 常用的数值解法207
思考题208
习题209
第7章 湍流基础211
7.1 湍流概述211
7.1.1 湍流现象211
7.1.2 湍流的发展历程212
7.1.3 湍流的基本特征213
7.1.4 湍流的分类与研究方法217
7.2 湍流的统计理论219
7.2.1 统计平均219
7.2.2 相关分析221
7.2.3 相关函数与湍流尺度222
7.3 不可压缩黏性流体湍流基本方程225
7.3.1 不可压缩黏性流体连续方程226
7.3.2 不可压缩黏性流体运动方程226
7.3.3 雷诺应力输运方程229
7.4 湍流能量的输运和耗散230
7.4.1 湍流时间平均流动能方程230
7.4.2 瞬时流动能方程231
7.4.3 湍流脉动动能方程232
7.4.4 湍流流动中能量平衡与转换关系233
7.4.5 均匀各向同性湍流的湍动能传递和耗散234
7.5 湍流模式理论236
7.5.1 一阶封闭模式236
7.5.2 不可压缩黏性流体的一方程模型240
7.5.3 不可压缩黏性流体的两方程模型241
7.5.4 雷诺应力模型244
7.5.5 各种湍流模型的对比245
7.6 湍流大涡模拟245
7.6.1 大涡模拟的基本思想245
7.6.2 过滤246
7.6.3 大涡模拟控制方程248
7.6.4 亚格子应力模型249
7.6.5 边界条件249
思考题252
习题252
习题答案253
参考文献257
附录258
主要符号表
英文符号
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内容简介:
《高等流体与气体动力学》内容涉及气体动力学与黏性流体力学的重点知识。《高等流体与气体动力学》分为基础篇、气体动力学和黏性流体力学三部分。其中基础篇包括场论、张量、热力学及流体力学的基本概念和原理；气体动力学阐述可压缩流体的一维定常流动、二维定常流动及一维非定常流动中的基本规律；黏性流体力学介绍不可压缩黏性流体的基本方程与求解以及湍流基础知识。《高等流体与气体动力学》涉及激波、膨胀波、壅塞、凝结突跃等特殊流动现象及其原理，《高等流体与气体动力学》使用的研究方法包括控制体分析法、特征线法、线性化法及演绎法等。
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目录:
目录
前言
主要符号表
绪论1
第1篇 基 础 篇
第1章 场论与张量初步7
1.1 场论基础7
1.1.1 场的定义与几何表示7
1.1.2 标量场的梯度8
1.1.3 矢量场的散度11
1.1.4 矢量场的旋度12
1.1.5 几种简单的矢量场14
1.1.6 哈密顿算子及其运算16
1.2 张量初步17
1.2.1 张量表示法和坐标变换17
1.2.2 单位张量21
1.2.3 矢量运算的张量表示22
1.2.4 张量运算25
1.2.5 二阶张量28
思考题30
习题31
第2章 热力学与流体力学基础33
2.1 热力学基础33
2.1.1 基本概念33
2.1.2 热力学**定律、焓38
2.1.3 热力学第二定律、熵40
2.1.4 完全气体的热力学特性44
2.2 流体力学基本原理48
2.2.1 流体的主要物理性质49
2.2.2 流体力学基本概念51
2.2.3 作用在流体上的力54
2.2.4 连续方程55
2.2.5 理想流体运动微分方程57
2.2.6 能量方程58
思考题60
习题61
第2篇 气体动力学
第3章 可压缩流体一维定常流动65
3.1 气体动力学基本方程65
3.1.1 理想完全气体模型65
3.1.2 可压缩流的特点66
3.1.3 气体动力学基本方程组66
3.2 一维定常等熵流动67
3.2.1 等熵流动的主要性质67
3.2.2 一维定常等熵流动基本方程69
3.2.3 参考状态与特征参数70
3.2.4 气体动力学函数73
3.3 气体中的波运动76
3.3.1 微弱扰动波76
3.3.2 正激波与斜激波83
3.4 变截面喷管中的流动90
3.4.1 变截面一维等熵流动90
3.4.2 收缩喷管92
3.4.3 缩放喷管（拉伐尔喷管）94
3.5 一维不等熵流动99
3.5.1 等截面摩擦管流99
3.5.2 等截面换热管流107
3.5.3 等截面变流量管流112
3.6 广义定常一维流概述114
思考题116
习题116
第4章 可压缩流体二维定常流动119
4.1 多维定常无旋流动控制方程119
4.1.1 无旋流动基本概念119
4.1.2 可压缩理想流体动力学基本方程组120
4.2 多维定常无旋流动的小扰动线性化理论122
4.2.1 小扰动理论的基本思想122
4.2.2 气体动力学基本方程的线性化123
4.2.3 线性化方程的分类125
4.2.4 边界条件的线性化127
4.2.5 压强系数的线性化128
4.3 绕波形壁面流动的二维精确解129
4.3.1 亚声速气流绕波形壁面流动129
4.3.2 超声速气流绕波形壁面流动133
4.3.3 绕波形壁面的亚声速流和超声速流的讨论136
4.4 平面定常超声速流的特征线法137
4.4.1 特征线理论概述137
4.4.2 平面定常超声速流的特征线141
4.4.3 特征线法求解平面定常超声速流场145
思考题151
习题151
第5章 可压缩流体一维非定常流动152
5.1 一维非定常等熵流动的数学分析152
5.1.1 一阶拟线性偏微分方程的特征线解法152
5.1.2 一维非定常等熵流动的基本方程153
5.1.3 一维非定常等熵流动的特征线方程154
5.2 微弱扰动波前后气流参数关系157
5.2.1 直管内活塞运动引起的扰动157
5.2.2 扰动波前后气流参数的变化159
5.3 微弱扰动波的反射和相交162
5.3.1 扰动波在闭口端的反射162
5.3.2 扰动波在开口端的反射164
5.3.3 扰动波的相交167
5.3.4 激波管简介169
思考题170
习题171
第3篇 黏性流体力学
第6章 黏性流体力学基础175
6.1 流体微团的运动分析175
6.1.1 速度分解定理175
6.1.2 变形率张量178
6.1.3 应力张量182
6.2 黏性流体的本构方程185
6.2.1 牛顿流体的本构方程186
6.2.2 非牛顿流体的近似本构方程190
6.3 黏性流体力学基本方程191
6.3.1 连续方程191
6.3.2 运动方程191
6.3.3 能量方程192
6.3.4 输运方程的普遍形式195
6.3.5 方程组定解条件197
6.4 黏性流体流动的基本特性198
6.4.1 黏性流体流动的有旋性198
6.4.2 旋涡的扩散性199
6.4.3 黏性流体能量的耗散性202
6.5 黏性流体流动基本方程的求解203
6.5.1 黏性流体流动基本方程的求解方法203
6.5.2 黏性流体平行定常流动中的解析解204
6.5.3 二维薄剪切层流动的近似解205
6.5.4 常用的数值解法207
思考题208
习题209
第7章 湍流基础211
7.1 湍流概述211
7.1.1 湍流现象211
7.1.2 湍流的发展历程212
7.1.3 湍流的基本特征213
7.1.4 湍流的分类与研究方法217
7.2 湍流的统计理论219
7.2.1 统计平均219
7.2.2 相关分析221
7.2.3 相关函数与湍流尺度222
7.3 不可压缩黏性流体湍流基本方程225
7.3.1 不可压缩黏性流体连续方程226
7.3.2 不可压缩黏性流体运动方程226
7.3.3 雷诺应力输运方程229
7.4 湍流能量的输运和耗散230
7.4.1 湍流时间平均流动能方程230
7.4.2 瞬时流动能方程231
7.4.3 湍流脉动动能方程232
7.4.4 湍流流动中能量平衡与转换关系233
7.4.5 均匀各向同性湍流的湍动能传递和耗散234
7.5 湍流模式理论236
7.5.1 一阶封闭模式236
7.5.2 不可压缩黏性流体的一方程模型240
7.5.3 不可压缩黏性流体的两方程模型241
7.5.4 雷诺应力模型244
7.5.5 各种湍流模型的对比245
7.6 湍流大涡模拟245
7.6.1 大涡模拟的基本思想245
7.6.2 过滤246
7.6.3 大涡模拟控制方程248
7.6.4 亚格子应力模型249
7.6.5 边界条件249
思考题252
习题252
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参考文献257
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