高等學校教材·流體力學文摘

第七章 理想不可壓縮流體無旋運動

（A）方程組及其基本性質(zhì)

7.1 引言，基本方程組

本章研究流體力學中比較簡單的一類問題——理想不可壓縮流體無旋運動。這是一種理想化了的近似模型，比真實流體的運動要容易處理得多。但是在具體研究這類問題以前首先必須回答這樣的問題，研究理想不可壓縮流體無旋運動有沒有實際意義？下面以繞流問題為例加以探討。所謂繞流問題通常指流體繞過物體時，在物體外部形成的流動，例如飛機、火車、汽車及建筑物外部的氣流，潛水艇周圍的水流等都是繞流問題?？紤]一架飛機在靜止空氣中常速飛行。坐在飛機上的人看，前方有均勻氣流駛來，掠過飛機流向后方。這時飛機主要部件機翼和機身都是均勻氣流的繞流問題。如果要求計算空氣對飛機的作用力，那么就需要流體力學知識來解決機翼和機身的繞流問題。這類問題就其本來面貌而言是相當復雜的，空氣是有粘性并且是可壓縮的，機翼和機身的形狀又很復雜，因此如果在理論上把這些因素通通考慮進去，其結果必然是“如墮煙海，找不到解決矛盾的方法”。正確的方法應該是具體問題具體分析，在復雜的問題中抓主要矛盾，略去次要因素。例如在繞流問題中，粘性與壓縮性等因素對于流動會有這樣或那樣的影響，但是對某一具體問題來說，它們不會是同等重要的。我們在分析問題時，可以先忽略次要因素，只考慮主要因素。次要因素可以作為修正因予另作考慮。

第七章 理想不可壓縮流體無旋運動

（A）方程組及其基本性質(zhì)

7.1 引言.基本方程組

7.2 速度勢函數(shù)及無旋運動的性質(zhì)

7.3 有界區(qū)域的唯一性定理

7.4 勢函數(shù)φ在無窮遠處的漸近展式

7.5 無界區(qū)域的唯一性定理

（B）理想不可壓縮流體平面定常無旋運動

7.6 平面運動及其流函數(shù)

7.7 復位勢及復速度

7.8 理想不可壓縮流體平面定常無旋運動問題的數(shù)學提法

7.9 基本流動

7.10 圓柱的無環(huán)量繞流問題

7.11 圓柱的有環(huán)量繞流問題

7.12 虛像法，映射定理和圓周定理

7.13 機翼的幾何參數(shù)及空氣動力特性曲線

7.14 保角映射方法，任意物體繞流問題，復位勢的一般表達式，環(huán)量的確定

7.15 舉力和力矩公式，茹柯夫斯基定理

7.16 橢圓和平板的繞流問題

7.17 茹柯夫斯基剖面

7.18 薄翼

7.19 具有自由流線的繞流和射流.對數(shù)速度平面

（C）理想不可壓縮流體定常無旋軸對稱運動

7.20 軸對稱運動及其流函數(shù)

7.21 軸對稱流動問題的數(shù)學提法

7.22 圓球繞流問題

7.23 回轉(zhuǎn)體的繞流問題

（D）理想不可壓縮流體定常空間運動

7.24 有限翼展機翼理論

（E）理想不可壓縮流體不定常無旋運動

7.25 附加質(zhì)量和不定常阻力

習題

第八章 理想不可壓縮流體波浪運動

8.1 基本方程組，邊界條件及初始條件

8.2 平面波的周期解，駐波，進波

8.3 群速

8.4 波能，波能轉(zhuǎn)移，波阻

8.5 長波理論

習題

第九章 粘性不可壓縮流體運動

（A）基本理論

9.1 粘性不可壓縮流體的運動方程組

9.2 粘性流體運動的一般性質(zhì)

9.3 相似律

9.4 層流和湍流

（B）層流運動

9.5 粘性不可壓縮流體方程組的討論，解題的幾種途徑

9.6 準確解

9.7 小雷諾數(shù)情形的近似解法，粘性流體繞圓球的運動

9.8 普朗特邊界層方程

9.9 半無窮長平板的層流邊界層

9.10 動量積分關系式方法

9.11 潤滑理論

（C）湍流運動

9.12 雷諾方程

9.13 普朗特混合長理論，無界固壁上的湍流運動

9.14 圓管內(nèi)的湍流運動

9.15 平板湍流邊界層

9.16 層流向湍流的過渡

習題

第十章 氣體動力學基礎

10.1 氣體動力學基本方程組

10.2 無量綱熱力學元素和無量綱速度之間的關系

10.3 小擾動在可壓縮流體中的傳播，音速

10.4 馬赫數(shù)，亞音速和超音速的原則差別

10.5 有限振幅波的傳播，激波的產(chǎn)生

10.6 正激波理論

10.7 管道中的擬一維定常運動

習題

附錄一

附錄二

附錄三

習題答案

《高等學校教材·流體力學(下)》是由北京大學出版社出版的。

《高等學校教材:工程流體力學(第3版)》各章節(jié)內(nèi)容既相互聯(lián)系，又相對獨立，適當取舍組合，可以用作能源動力類、機械類專業(yè)本科生教材，也可供建筑環(huán)境與能源應用工程、環(huán)境工程、化學工程、土木工程、水利工程、船舶與海洋工程等相關專業(yè)本科生和有關工程技術人員參考。

《高等學校精品課程創(chuàng)新教材:工程流體力學》是為機械工程專業(yè)編寫的工程流體力學課程教材，同時照顧到安全工程、土木工程、采礦工程等專業(yè)對工程流體力學課程內(nèi)容的需要?；趯I(yè)的實際需要，書中限于討論不可壓縮流體。

編者在多年教學過程中，積累了許多有益的經(jīng)驗，對教材的內(nèi)容進行合理的布局，以適應學校有關專業(yè)教學的需要。書中注重以下幾個方面：基本概念突出、公式推導明了、內(nèi)容安排深入淺出并具有啟發(fā)性、舉例及習題具有工程典型性。為了適應雙語教學的需要，在編寫教材的過程中，在重要的章節(jié)選擇了一些英語習題，進行教材編寫改革嘗試。

現(xiàn)代高等工程教育的任務，就是要為國家培養(yǎng)造就出一大批既具有寬廣、深厚、扎實的基礎理論和技術基礎知識，又具有創(chuàng)新性和創(chuàng)造性的21世紀的高級工程技術人才，以適應科學的發(fā)展與社會的進步對人才的要求。因此大學生在校學習期間，拓寬基礎知識面，打好堅實的理論基礎和技術基礎是十分重要的，也是十分必要的。

“工程流體力學”是一門基礎性很強，應用范圍也十分廣泛的技術基礎課程。它的研究領域隨著生產(chǎn)的發(fā)展，科學的進步在不斷地更新、深化和擴大，到目前為止可以說已滲透到國民經(jīng)濟和社會生產(chǎn)的各個領域。

本書是作者多年來從事“工程流體力學”、“液壓流體力學”課程的教學實踐基礎上編寫而成的?？勺鳛楦叩裙た茖W校（包括機械制造、鍛壓、鑄造、流體傳動及控制、汽車工程、環(huán)境工程、動力工程、港口機械、農(nóng)業(yè)機械、化學工程、儀器儀表、金屬材料及熱處理等專業(yè)）少學時的“工程流體力學”試用教材，也可供有關工程技術人員參考。

本書在編寫過程中力求概念清晰，由淺入深，加強基礎，理論聯(lián)系實際。除緒論外的各章均配有一定的例題和習題，并對書后全部習題進行了詳細解答，便于教學和自學。使用過程中可根據(jù)課時的多少，對課程內(nèi)容做適當刪減。

本書由燕山大學高殿榮和張偉主編。高殿榮編寫第一、五、六章；張偉編寫第二、三、九章；劉濤編寫第四章；陳東寧編寫第七章；鄭小軍編寫第八章；劉勁軍編寫第十章。全書由高殿榮統(tǒng)稿。在編寫的過程中，得到了燕山大學流體傳動及控制研究所全體老師的大力支持和幫助，在此一并表示感謝。

本書由燕山大學吳曉明主審。

因作者水平有限，書中疏漏在所難免，懇請各位專家、讀者批評指正。

編者