應用流體力學(第2版)（簡體書）

《清華大學能源動力系列教材：應用流體力學（第2版）》為流體力學應用的教程，在介紹流體力學基本概念和基本方程的基礎上，主要論述了流體力學的應用專題，包括渦旋運動、平面和軸對稱無黏性不可壓縮流體的無旋運動--勢流理論、翼型和葉柵繞流理論和解法、風力機轉輪空氣動力學簡介、湍流基本理論和湍流模型的應用，以及幾種典型的內部流動的湍流特性。
《清華大學能源動力系列教材：應用流體力學（第2版）》可作為流體機械、葉輪動力機械、建築機械、化工工程、礦山工程、石油和天然氣工程的本科生和研究生的教學及科研參考書，也可作為上述專業工程技術人員的參考書。．

《清華大學能源動力系列教材:應用流體力學(第2版)》為流體力學應用的教程，在介紹流體力學基本概念和基本方程的基礎上，《清華大學能源動力系列教材:應用流體力學(第2版)》可作為流體機械、葉輪動力機械、建筑機械、化工工程、礦山工程、石油和天然氣工程的本科生和研究生的教學及科研參考書，也可作為上述專業工程技術人員的參考書。

第1章 基本概念
1.1　流體力學的發展
1.2　兩種基本流態：層流和湍流
1.3　流體的傳輸性質
1.4　應變率張量和應力張量
1.5　廣義牛頓定律
習題

第2章 流體力學的基本方程
2.1　表述流體運動的方法
2.2　連續方程
2.3　運動方程
2.4　能量方程
2.5　狀態方程
2.6　納維-斯托克斯方程的解析解
2.6.1　平行流動
2.6.2　緩慢流動的納維-斯托克斯方程的近似解
2.6.3　滑動軸承內油膜的流動
習題

第3章 渦旋運動
3.1　渦旋運動的基本概念
3.2　黏性流動中渦的傳輸方程
3.2.1　黏性流動中渦的傳輸方程
3.2.2　黏性流動速度環量和渦通量的變化
3.3　無黏性流動中渦的傳輸方程
3.3.1　開爾文定理
3.3.2　拉格朗日渦保持性定理
3.3.3　海姆霍茲渦面和渦管保持性定理
3.3.4　海姆霍茲渦管強度保持性定理
3.4　渦旋在不可壓無黏性流動中引起的速度場
3.4.1　渦旋場感生的速度場
3.4.2　渦線感生的速度場：比奧-薩瓦爾公式
3.4.3　直渦線感生的速度場
3.5　常見的渦旋運動
3.5.1　渦對
3.5.2　卡門渦街
3.5.3　蘭金組合渦
3.6　渦旋運動的產生、擴散和衰減
3.6.1　無黏性非正壓流體中渦旋運動的產生
3.6.2　無黏性與體積力無勢流體中渦旋運動的產生
3.6.3　黏性流體中渦旋運動的產生、擴散和衰減
3.7　流體機械的渦旋流動
3.7.1　軸流式葉輪中的二次流動和渦旋
3.7.2　離心式葉輪中的二次流動和渦旋
3.7.3　葉輪中的二次流動和渦旋的分析
3.7.4　葉輪機械中的旋轉渦帶
習題

第4章 無黏性不可壓縮流體的無旋運動
4.1　無黏性不可壓縮流體的無旋運動的基本方程
4.1.1　無黏性不可壓縮流體的無旋運動的速度勢函數和基本方程
4.1.2　速度勢函數和無旋運動的性質
4.2　平面運動的流函數
4.2.1　平面運動
4.2.2　不可壓縮流體平面運動的流函數
4.3　平面定常無旋運動的複勢
4.3.1　複勢
4.3.2　平面基本流動的複勢
4.4　軸對稱無黏性不可壓縮流體的無旋運動：軸對稱勢流
4.4.1　不可壓縮軸對稱流動的流函數及其性質
4.4.2　軸對稱勢流的勢函數
4.5　基本流動
4.5.1　直線均勻流動
4.5.2　源、匯流動
4.5.3　偶極子流動
4.6　平行流和偶極子的疊加及圓球繞流問題
4.7　平行流和源匯連續分佈的疊加、回轉體無沖角繞流問題
習題

第5章 翼型繞流
5.1　翼型的幾何特性和流體動力特性
5.2　翼型的動力特性
5.3　物體繞流的保角變換方法
5.3.1　無分離流動保角變換方法的基本思想
5.3.2　物面變換
5.3.3　流動變換
5.4　儒可夫斯基翼型繞流
5.4.1　複勢與複速度
5.4.2　不同環量的流譜
5.4.3　庫塔-儒可夫斯基假定： 翼型環量的確定
5.4.4　儒可夫斯基翼型上的升力
5.5　任意柱形物體不脫體繞流問題
5.5.1　變換函數
5.5.2　複勢、複速度
5.5.3　任意柱形物體繞流環量的確定
5.5.4　勃拉休斯合力公式
5.5.5　任意翼型的儒可夫斯基升力定理
5.6　薄翼理論：奇點分佈法
5.6.1　小沖角薄翼繞流問題
5.6.2　誘導（擾動）流速
5.6.3　翼型基本方程
5.6.4　薄翼的動力特性
5.6.5　薄翼繞流舉例
5.7　有限翼展機翼、誘導阻力
5.7.1　有限翼展機翼繞流的流動情況
5.7.2　下洗誘導流速和誘導阻力
5.7.3　升力係數曲線的展弦比換算
習題

第6章 葉柵繞流
6.1　概述
6.1.1　葉柵的幾何參數
6.1.2　葉柵分類
6.1.3　葉柵繞流問題的提法
6.2　葉柵的繞翼型環量
6.2.1　葉柵進出口的水流參數
6.2.2　平面直列移動葉柵的繞翼型環量
6.2.3　平面環列轉動葉柵的繞翼型環量
6.2.4　環量與柵前流動方向間的關係
6.3　流體繞直列葉柵流動時對翼型的作用力
6.3.1　理想流體繞直列葉柵流動時對翼型的作用力
6.3.2　實際流體繞直列葉柵流動時對翼型的作用力
6.3.3　葉柵效率
6.4　葉柵特徵方程
6.4.1　不動葉柵的特徵方程式
6.4.2　運動葉柵的特徵方程式
6.5　直列平板葉柵繞流的保角變換法
6.5.1　來流速度平行于平板葉柵的無環量繞流
6.5.2　來流速度垂直于平板葉柵的無環量繞流
6.5.3　純環量繞流
6.5.4　平板葉柵的任意繞流
6.5.5　平板葉柵中環量的確定
6.6　葉柵的動力特性係數
6.6.1　葉柵的動力特性係數
6.6.2　直列平板葉柵的升力修正係數
6.6.3　任意翼型葉柵的升力修正係數
6.7　用奇點法求解直列薄翼葉柵繞流
6.7.1　無限單渦列的誘導流場
6.7.2　直列薄翼葉柵上分佈渦的誘導流場
習題

第7章 風力機轉輪空氣動力學
7.1　風力發電機簡介
7.2　風力機葉片空氣動力學
7.3　理想風力機的一維動量理論
7.4　經典葉素動量理論
7.5　其他問題
習題

第8章 湍流基本理論
8.1　湍流的基本特徵
8.2　湍流平均運動的連續方程和動量方程
8.3　湍流能量方程
8.4　湍流的半經驗理論和零方程模型
8.5　k-ε模型和應力模型
習題

第9章 內部流動
9.1　圓管流動
9.2　非圓截面的管流和彎曲管流
9.3　渠道湍流
習題
附錄a 常用物性參數表
參考文獻．

3.湍流理論發展概況
在湍流理論發展中，布辛涅斯克（J.Boussinesq）于1877年首先提出渦團黏度的概念。雷諾于1893年提出了兩種流態——層流和湍流，并提出層流到湍流的轉換條件，即臨界雷諾數。1895年雷諾提出了描述湍流量的表示法，建立了時均運動的動量方程——雷諾方程。1921年泰勒（G.Taylor）提出了相關函數，把速度關聯看成是最主要的統計特征量。1924年L.V.Keller和A.A.Friedmann提出了湍流中任何階的相關函數的偏微分方程組，這個方程組是一個無窮方程組，方程總數小于未知數的數目，同雷諾方程一樣，此方程組不封閉。為了解決湍流封閉性問題，從兩個方面對湍流理論進行了研究。
第一主要致力于湍流大尺度分量的描述。大尺度分量與流動的邊界條件和外力性質有關，如湍流中動量和熱量的交換，這對于工程問題很重要。在這方面的研究中，曾對管流、渠道、自由湍流和邊界層做了很多試驗，并在試驗基礎上產生了湍流的半經驗理論。這類理論主要包括20世紀20—30年代產生的普朗特（Prandtl）混合長度理論、泰勒（Taylor）的渦量傳輸理論和卡門（Karman）的相似性理論。這些半經驗理論均基于湍流微團運動和分子運動的類比。