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第1章 绪论1

1.1流体力学的研究对象及应用领域1

1.2流体力学的研究方法2

1.2.1实验模拟方法2

1.2.2理论分析方法2

1.2.3数值计算方法3

1.3流体的连续介质模型3

1.3.1流体的概念3

1.3.2连续介质模型3

1.4流体的密度和重度4

1.5流体的压缩性和热膨胀性6

1.5.1气体状态方程6

1.5.2压缩性和热膨胀性6

1.5.3可压缩流体和不可压缩流体7

1.6流体的黏性7

1.6.1黏性的表现7

1.6.2黏性的度量8

1.6.3温度对黏性的影响8

1.6.4黏性流体和理想流体9

1.7作用在流体上的力10

本章小结14

思考题15

习题15

第2章 流体静力学17

2.1流体静力学方程17

2.2流体平衡的一些要求18

2.3平衡流体的等压面18

2.4重力场中不可压缩流体的静压分布20

2.5测压计21

2.5.1液柱式压力计原理21

2.5.2几种常用的液柱式压力计21

2.6静止流体对平板的作用力23

2.6.1总压力的大小23

2.6.2总压力的作用点24

2.7静止流体对曲面的作用力25

2.8流体的浮力28

2.8.1阿基米德原理29

2.8.2物体在液体中的平衡与稳定性30

本章小结32

思考题33

习题34

第3章 流体运动学37

3.1描述流体运动的两种方法37

3.1.1拉格朗日法（质点法）37

3.1.2欧拉法（空间点法）38

3.1.3欧拉法中的质点加速度公式39

3.1.4质点导数42

3.2流场的几何特征描述42

3.2.1定常流场和非定常流场42

3.2.2均匀流动和非均匀流动43

3.2.3一维流动、二维流动和三维流动43

3.2.4流线、驻点、极限流线44

3.2.5流体质点的迹线46

3.2.6流束、流面和流管47

3.2.7总流、过流截面与流量47

3.2.8条纹线48

3.3流体的连续性方程49

3.3.1微分形式的连续性方程49

3.3.2微分连续性方程在其他坐标系中的形式50

3.3.3积分形式的连续性方程51

3.4流体微团的运动分析52

3.4.1流体运动的分解52

3.4.2无旋流动与有旋流动56

3.5速度势函数与流函数的概念58

3.5.1速度势函数58

3.5.2流函数59

本章小结61

思考题62

习题62

第4章 理想流体动力学64

4.1欧拉运动微分方程64

4.2拉格朗日积分方程65

4.3伯努利积分方程67

4.3.1伯努利积分的建立67

4.3.2伯努利方程的意义69

4.3.3伯努利方程的应用70

4.4动量定理及动量矩定理77

4.4.1动量定理77

4.4.2动量矩定理78

4.4.3动量及动量矩方程的应用79

本章小结85

思考题87

习题87

第5章 旋涡理论92

5.1旋涡运动的基本概念92

5.1.1涡线、涡管、涡量、涡通量92

5.1.2速度环量93

5.1.3斯托克斯定理94

5.2汤姆逊定理96

5.3拉格朗日定理97

5.4亥姆霍兹定理98

5.5旋涡的诱导速度99

5.5.1点涡100

5.5.2诱导速度公式100

5.5.3毕奥-沙伐尔定理101

5.6兰金组合涡104

5.6.1速度分布104

5.6.2压力分布105

5.6.3有自由面的情形106

本章小结106

思考题108

习题108

第6章 势流理论111

6.1势流理论概述111

6.2二维流动和流函数112

6.3几种简单平面势流的基本解114

6.3.1直匀流114

6.3.2点源（汇）115

6.3.3点涡116

6.3.4偶极子117

6.3.5叠加的例子118

6.4绕圆柱体的无环量流动 达朗贝尔谬理119

6.4.1绕圆柱体无环量流动的势函数和流函数119

6.4.2圆柱表面的速度分布120

6.4.3圆柱表面的压力分布121

6.5绕圆柱体的有环量流动 马格努斯效应122

6.5.1绕圆柱体有环量流动的速度场123

6.5.2绕圆柱体有环量流动的压力分布124

6.6附加质量与附加惯性力126

6.7复变函数的简要复习129

6.7.1复数129

6.7.2复变函数129

6.8复势和复速度131

6.9布拉修斯公式132

6.10库塔-儒柯夫斯基定理133

6.10.1库塔-儒柯夫斯基定理133

6.10.2决定环量的后缘条件134

6.11保角变换方法及其应用135

6.11.1保角变换的概念和性质135

6.11.2几种简单的保角变换136

6.11.3儒柯夫斯基变换138

6.11.4平板无环量绕流140

6.11.5平板有环量绕流141

6.12映像法及其应用143

6.12.1直壁的干扰143

6.12.2圆形壁的干扰145

本章小结146

思考题147

习题148

第7章 波浪理论149

7.1小振幅波的基本方程与边界条件149

7.1.1基本方程150

7.1.2边界条件150

7.1.3小振幅波理论假设和边界条件的线性化151

7.2小振幅波及其运动参数152

7.2.1小振幅波的速度势152

7.2.2小振幅波的运动参数152

7.3流体质点的轨道运动154

7.3.1水波按水深的分类154

7.3.2流体质点的运动速度154

7.3.3中等深水波中质点的运动轨道155

7.3.4浅水波中质点的运动轨道156

7.3.5深水波中质点的运动轨迹156

7.4行波中的压力分布157

7.5波能及其传递158

7.5.1波能158

7.5.2波能的传递159

7.6浅水波159

7.6.1波峰守恒原理160

7.6.2浅水波的波数k、波长L和波速c160

7.6.3浅水系数H/ H0160

7.7波群和群速度162

7.8二维船波165

7.8.1兴波阻力165

7.8.2两个扰源引起的兴波阻力166

7.9三维船波——开尔文船波167

本章小结168

思考题169

习题170

第8章 黏性流体力学基础172

8.1黏性流体的运动方程式——纳维-斯托克斯方程172

8.2纳维-斯托克斯方程准确解举例176

8.2.1二维平板间黏性流体的无剪切压差流动176

8.2.2无限大平板间压差剪切定常黏性流动177

8.2.3无限长直圆管中的定常黏性流动180

8.3流体的流态及其判别182

8.4湍流流动及其特征183

8.4.1湍流的形成机理184

8.4.2湍流的特征185

8.5湍流模式理论186

8.5.1平均值、脉动值和湍流度186

8.5.2湍流的半经验理论187

本章小结190

思考题191

习题192

第9章 相似理论195

9.1流动相似的概念195

9.2特征量和无量纲量196

9.3流动相似的充要条件197

9.4相似参数的物理意义198

9.5相似理论及其应用199

9.5.1相似性定理199

9.5.2相似理论应用200

9.6量纲分析201

9.6.1指数法201

9.6.2 Ⅱ定理203

本章小结206

思考题207

习题208

第10章 黏性流体的一元流动210

10.1管道流动计算的基本方程式210

10.1.1黏性不可压流体的能量方程式210

10.1.2平均能量损失hw的计算211

10.2等径直圆管中的层流运动212

10.3等径直圆管中的湍流运动214

10.4管道中的沿程阻力和局部阻力系数216

10.4.1沿程阻力系数216

10.4.2局部阻力系数218

10.5孔口出流220

10.5.1孔口出流的分类220

10.5.2薄壁小孔口恒定自由出流220

10.5.3薄壁小孔口淹没出流221

10.5.4薄壁大孔口自由出流222

10.5.5薄壁孔口非恒定自由出流223

10.6管嘴出流224

10.6.1圆柱形外管嘴恒定出流224

10.6.2其他形式的管嘴226

10.7管道计算227

10.7.1管道系统的分类228

10.7.2简单管道计算228

10.7.3串联管道计算231

10.7.4并联管道计算231

本章小结233

思考题234

习题234

第11章 边界层理论237

11.1边界层的概念237

11.2边界层的基本微分方程——普朗特方程238

11.3平板层流边界层的精确解241

11.3.1布拉修斯解241

11.3.2边界层的速度分布和边界层的厚度244

11.3.3边界层排挤厚度δ和动量损失厚度θ245

11.3.4壁面摩擦系数Cf和摩擦阻力系数Cd246

11.4平板层流边界层的近似解247

11.4.1边界层的动量积分方程247

11.4.2平板层流边界层的近似解247

11.5平板湍流边界层计算248

11.6平板混合边界层计算250

11.6.1分段组合计算法250

11.6.2当量湍流边界层长度法252

11.7船体摩擦阻力的估算253

11.8曲面的边界层的分离254

11.8.1沿曲面的压力变化及其对边界层内流动的影响254

11.8.2边界层内速度剖面形状分析254

11.8.3边界层的分离254

11.9物体的形状阻力257

11.9.1钝体的压差阻力257

11.9.2无边界层分离的流线体的压差阻力258

11.10减小黏性阻力的措施259

本章小结263

思考题265

习题265

第12章 机翼理论267

12.1机翼的几何特征267

12.1.1机翼的翼型267

12.1.2机翼的平面图形268

12.2机翼升力产生的机理269

12.3求解翼型绕流的奇点法270

12.3.1翼剖面奇点法的理论思想270

12.3.2对称翼型绕流的数值解271

12.3.3薄翼理论272

12.4面元法275

12.4.1无升力体的面元法275

12.4.2升力体的面元法277

12.5机翼的流体动力特性278

12.5.1升力系数278

12.5.2阻力系数279

12.5.3俯仰力矩系数280

12.6有限翼展机翼281

12.6.1有限翼展机翼的流体运动特征281

12.6.2下洗力和诱导阻力281

12.6.3有限翼展机翼的升力线理论282

12.6.4展弦比换算式286

12.7小展弦比机翼288

本章小结289

思考题291

习题291

附录293

附录A矢量运算公式293

附录B场论公式293

附录C流体力学常用矢量公式294

参考文献296