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第一章 基本方程1

1.1 输运定理1

1.2 动量方程3

1.3 连续性方程5

1.4 本构关系8

1.4.1 广义牛顿流体9

1.4.2 线性粘弹性体10

1.4.3 触变性11

1.5 状态方程14

1.6 能量方程14

第二章 不可压缩流体的准一维流动19

2.1 准一维流动方程19

2.2 明渠流动20

2.2.1 定常流21

2.2.2 水跃23

2.2.3 线性长波25

2.2.4 洪水波计算29

2.3 浅水非线性动力学波32

2.3.1 膨胀波32

2.3.2 涌波34

2.3.3 黎曼问题35

2.4 Boussinesq方程和KdV方程37

2.5 孤立波和椭圆余弦波39

第三章 势流理论基础43

3.1 动量方程的一次积分和伯努利方程43

3.1.1 不可压缩流体44

3.1.2 可压缩流体45

3.2 不可压缩流体的势流流动46

3.2.1 Green第三公式46

3.2.2 边界积分方程47

3.2.3 两类Green函数49

3.3 无界流场中绕无升力体的势流50

3.3.1 流动分解52

3.3.2 无界流场中无升力体上的力和力矩54

3.3.3 附加质量55

3.4 无界流场中绕升力体的势流58

3.5 单层势与双层势62

3.5.1 单层势62

3.5.2 双层势63

3.5.3 分片单双层势63

3.5.4 混合单双层势63

3.6 带自由面的势流问题64

3.7 基本的线性波浪66

3.8 直立柱体上的辐射问题69

3.8.1 辐射问题69

3.8.2 直立梁的振动模态71

3.8.3 广义流体动力73

3.9 交界面上的波浪76

3.9.1 密度不同的界面76

3.9.2 多孔底床上的波浪78

3.9.3 浮泥上的波浪81

第四章 地球流体力学基础84

4.1 地球流体的运动方程84

4.2 地转效应86

4.2.1 气旋87

4.2.2 位势涡度87

4.2.3 地转流和风88

4.2.4 Ekman漂流89

4.3 大尺度长波91

4.3.1 长波方程91

4.3.2 惯性重力长波93

4.3.3 Rossby波96

4.4 数值模式99

4.4.1 三维原始方程模式100

4.4.2 深度平均模式102

4.5 Lorenz方程与混沌104

第五章 分层流111

5.1 静力稳定性111

5.2 大洋中的内波113

5.3 定常、无粘、不可压缩分层流118

5.4 异重流124

第六章 流体动力声学129

6.1 基本知识129

6.2 Lighthill方程130

6.3 声辐射点源的基本解135

6.3.1 点声源135

6.3.2 偶极子源138

6.3.3 四极子源139

6.4 格林函数139

6.5 不均匀介质对声波的散射144

6.6 敞水螺旋桨桨叶负荷造成的声辐射146

6.7 Ffowcs Williams-Hawking（FW-H）方程148

6.8 流动发声与Powell方程151

第七章 气体动力学初阶154

7.1 气流的一些性质154

7.1.1 马赫数与特征曲面154

7.1.2 定常等熵气流参数的变化关系155

7.1.3 间断面与激波156

7.2 准一维的气体流动158

7.2.1 定常变断面管流158

7.2.2 不定常流160

7.2.3 激波管问题162

7.3 可压缩势流164

7.3.1 全势流方程164

7.3.2 小扰动的势流方程166

7.3.3 可压缩气体欧拉方程的紧凑写法167

7.4 定常薄物体绕流168

7.4.1 定常亚音速三维薄翼绕流168

7.4.2 细长旋成体的超音速绕流169

7.5 线性非定常流的基本解172

7.6 升力面非定常的空气动力学174

7.6.1 亚音速升力面175

7.6.2 超音速升力面176

7.7 跨音速流动特点177

第八章 湍流引论180

8.1 流动稳定性和湍流转变181

8.2 粘性平行流的线性稳定性184

8.3 弱非线性对二维稳定性的影响190

8.4 平行流稳定性的三维非线性理论192

8.5 湍流结构195

8.5.1 自由切变湍流195

8.5.2 壁面湍流196

8.6 湍流平均与数学描述198

8.6.1 湍流的统计概念198

8.6.2 Reynolds平均与RANS方程204

8.6.3 网格平均和大涡模拟206

8.6.4 相平均210

第九章 湍流模式212

9.1 RANS方程和Boussinesq的涡粘性假设212

9.2 零方程模式213

9.2.1 自由剪切层213

9.2.2 二维壁面边界层214

9.2.3 壁面湍流216

9.3 一方程模式217

9.4 两方程模式218

9.5 非线性模式220

9.6 雷诺应力模式222

9.6.1 微分应力模式222

9.6.2 代数应力模式225

9.7 壁面函数和壁面影响227

第十章 流动分离230

10.1 边界层与二维边界层的分离230

10.2 二维剖面的绕流234

10.2.1 翼型绕流234

10.2.2 钝体绕流237

10.3 离散涡法239

10.4 三维分离243

10.5 三维物体绕流249

10.5.1 后掠梯形翼的绕流249

10.5.2 三角翼的绕流249

10.5.3 细长旋成体的绕流251

10.5.4 三维钝体的绕流252

10.6 非定常涡流253

第十一章 环境流体力学255

11.1 单相混合流体的运动方程255

11.2 不可压缩流体中的传热问题258

11.2.1 二维平板边界层的强迫对流259

11.2.2 垂直平板（二维）的自然对流262

11.3 扩散理论264

11.4 浮力射流268

11.5 河流污染带与浮力湍流模式273

11.6 河水中的有机污染物与（BOD-DO）水质模型278

11.7 海上油膜的扩展和漂移279

第十二章 多相流体动力学基础284

12.1 颗粒动力学模型284

12.1.1 刚性球体小颗粒在均流中的绕流（Stokes公式）284

12.1.2 一个简单的推广287

12.1.3 刚性球体小颗粒在非均流中的受力291

12.1.4 分散颗粒群模型294

12.2 多相流体连续介质模型295

12.3 气固系统的一维定常流动298

12.3.1 变截面管中的准一维定常流动298

12.3.2 正激波弛豫300

12.4 二维水平管道中的颗粒输运302

12.5 液体小球等速下落307

12.6 单个球形空泡的运动311

12.7 气体泡状流314

12.8 一维气体泡状流317

12.8.1 定常流318

12.8.2 流的间断320

12.9 蒸汽泡状流320

附录324

［附录A］古典热力学的某些概念324

A.1 系统324

A.2 平衡状态324

A.3 状态变量324

A.4 状态方程325

A.5 热力学第一定律325

A.6 焓（enthalpy）326

A.7 热容C和比热容c326

A.8 热力学第二定律327

A.9 熵（entropy）328

［附录B］常用的一些矢量公式329

B.1 矢量积329

B.2 矢量算子——梯度、散度和旋度329

B.3 圆柱坐标系和球面坐标系330

B.4 圆柱坐标系和球面坐标系中的不可压缩流体的运动方程组331

参考文献332