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第一章 绪论1

第一节 概述2

一、流体力学的任务及研究对象2

二、流体力学的发展历史2

三、本课程的基本要求3

第二节 流体的连续介质模型4

第三节 流体的主要物理性质4

一、惯性4

二、黏滞性和理想流体模型5

三、压缩性和膨胀性7

四、表面张力及表面张力系数10

五、汽化压强10

第四节 作用在流体上的力11

一、表面力11

二、质量力11

小结12

思考题12

计算题12

第二章 流体静力学15

第一节 流体静压强及其特性16

一、流体静压强的定义16

二、流体静压强的特性16

第二节 重力作用下流体静压强的分布规律19

一、液体静力学的基本方程19

二、等压面20

三、气体压强计算20

四、绝对压强、相对压强、真空值21

五、液体静压强分布图22

六、测压管高度、测压管水头、真空度23

第三节 测量压强的仪器24

一、测压管24

二、水银测压计24

三、水银压差计25

四、真空测压计25

第四节 作用在平面上的静水总压力28

一、图解法28

二、解析法30

第五节 作用在曲面上的静水总压力34

一、静水总压力的水平分力34

二、静水总压力的垂直分力35

三、静水总压力的合力36

小结38

思考题38

计算题40

第三章 流体动力学理论基础45

第一节 描述流体运动的两种方法46

一、拉格朗日法46

二、欧拉法47

第二节 欧拉法的几个基本概念48

一、恒定流与非恒定流48

二、迹线与流线48

三、流管、元流、总流、过流断面、流量和断面平均流速50

四、均匀流与非均匀流52

五、一元流、二元流、三元流54

第三节 恒定一元流的连续性方程55

第四节 理想流体及实际流体恒定元流的能量方程56

一、理想流体恒定元流的能量方程57

二、理想流体元流能量方程的物理意义与几何意义58

三、实际流体恒定元流的能量方程60

第五节 实际流体恒定总流的能量方程61

一、实际流体恒定总流能量方程的推导61

二、总流能量方程各项的物理意义和几何意义62

三、应用能量方程的条件及注意事项63

第六节 总水头线和测压管水头线的绘制69

一、总水头线和测压管水头线的绘制原则69

二、水力坡度70

第七节 恒定气流能量方程71

第八节 恒定总流的动量方程73

一、动量方程的推导74

二、应用动量方程应注意的问题76

小结80

思考题80

计算题82

第四章 流动阻力及能量损失87

第一节 能量损失的物理概念及其分类88

第二节 流体运动的两种形态90

一、雷诺实验90

二、层流、紊流的判别标准——临界雷诺数92

三、雷诺数的物理意义93

第三节 均匀流沿程损失与切应力的关系94

第四节 圆管中的紊流98

一、紊流的基本概念98

二、圆管紊流流核与黏性底层100

三、沿程损失102

第五节 圆管中沿程阻力系数的变化规律及影响因素102

一、尼古拉兹实验曲线102

二、沿程阻力系数的各种计算方法104

第六节 非圆管的沿程损失107

一、非圆管有压流107

二、明渠流107

第七节 局部损失109

一、局部损失发生的原因109

二、局部损失的计算公式110

三、圆管突然扩大的局部损失及其系数111

四、各种管路配件及明渠的局部阻力系数113

小结117

思考题118

计算题119

第五章 孔口、管嘴出流和有压管路123

第一节 薄壁小孔口的恒定出流124

一、孔口出流的分类和特点124

二、薄壁小孔口的自由出流124

三、薄壁小孔口的淹没出流125

四、小孔口的收缩系数及流量系数126

第二节 管嘴的恒定出流127

一、圆柱形外管嘴的恒定出流127

二、圆柱形外管嘴的真空128

第三节 短管计算129

一、自由出流130

二、淹没出流132

三、水头线的绘制133

四、短管的计算问题134

五、气体管路139

第四节 长管计算140

一、简单管路140

二、串联管路144

三、并联管路145

四、分叉管路146

第五节 管网水力计算基础148

一、枝状管网的水力计算149

二、环状管网的水力计算150

小结151

思考题151

计算题153

第六章 明渠均匀流157

第一节 概述158

一、明渠的分类158

二、明渠均匀流的特征及产生条件159

第二节 明渠均匀流的计算公式160

第三节 明渠水力最优断面和允许流速161

一、水力最优断面161

二、渠道的允许流速163

第四节 明渠均匀流水力计算的基本问题164

第五节 无压圆管均匀流的水力计算170

一、无压圆管的水流特征170

二、无压管道的计算问题172

第六节 复式断面渠道的水力计算174

小结176

思考题176

计算题177

第七章 明渠非均匀流179

第一节 概述180

一、明渠非均匀流的产生原因180

二、明渠非均匀流的特征180

三、主要研究的问题181

第二节 断面单位能量和临界水深181

一、断面单位能量181

二、临界水深183

三、临界坡度185

第三节 缓流、急流、临界流及其判别准则185

一、临界水深判别法185

二、弗汝德数判别法186

第四节 水跃188

一、水跃的基本方程188

二、水跃函数的图形190

三、共轭水深的计算190

四、水跃的能量损失与长度192

第五节 明渠恒定非均匀渐变流的基本微分方程195

第六节 棱柱形渠道恒定非均匀渐变流水面曲线的分析196

一、水面曲线的类型197

二、水面曲线形状的定性分析198

三、水面曲线分析举例202

第七节 明渠水面曲线的计算205

一、计算公式206

二、分段求和法的计算步骤206

第八节 河道水面曲线的计算213

一、微分方程214

二、试算法215

三、图解法215

小结219

思考题219

计算题221

第八章 堰流及闸孔出流225

第一节 堰流的特点及其分类226

第二节 堰流的基本公式227

第三节 薄壁堰229

一、矩形堰229

二、三角形薄壁堰230

三、梯形堰231

第四节 实用堰231

第五节 宽顶堰232

一、流量系数233

二、侧收缩系数234

三、宽顶堰的淹没条件及淹没系数235

第六节 小桥孔径的水力计算237

一、小桥孔径的水力计算公式237

二、小桥孔径水力计算原则和步骤238

第七节 闸孔出流241

一、闸孔出流的水力特征241

二、闸孔出流的基本计算公式242

三、闸孔出流流量系数μ的计算公式243

四、含有淹没系数的流量系数μs的计算公式243

小结244

思考题244

计算题244

第九章 渗流247

第一节 概述248

一、渗流理论的实用意义248

二、地下水的状态248

三、渗透性质与岩土分类248

第二节 渗流基本定律249

一、渗流模型249

二、达西渗流定律250

第三节 地下水的均匀流和非均匀流252

一、恒定均匀流和非均匀渐变流的断面流速分布252

二、渐变渗流的基本微分方程和浸润曲线253

第四节 井和集水廊道257

一、潜水井（无压井）258

二、承压井260

三、井群261

小结262

思考题263

计算题263

第十章 流体力学中非线性方程的求根问题265

第一节 非线性方程数值计算方法266

一、二分法266

二、牛顿法268

三、fzero函数269

四、三种算法的特性270

第二节 流体力学中的高次方程求解271

一、梯形明渠求正常水深h0271

二、梯形明渠求临界水深272

三、棱柱体水平明渠共轭水深计算275

四、宽顶堰水力计算276

五、柯列布鲁克公式计算278

六、有压管道管径计算279

第三节 fzero函数求解广义非线性方程的根280

一、水面线计算函数281

二、fzero函数求解水面线实例282

小结287

附录A 各种不同粗糙面的粗糙系数n289

附录B 谢才系数C的数值290

附录C 梯形渠道水图计算图解292

部分计算题答案294

参考文献298