粘性流體力學（精）

《粘性流體力學（精）》是2005年出版的圖書，作者是章梓雄。

圖書簡介：
本書系統地講述以水為代表的不可壓縮粘性流體力學的基本理論。全書共分十二章。前五章為粘性流體力學的基本理論與方程。第六至第八章為紊流的基本理論與方程。第九至第十二章分別講述各種典型的紊流流動：射流、尾流、圓管紊流、紊流平板邊界層及明槽紊流。
本書可作為水利、水電、土木、環境、海洋、港口、海岸、船舶、機械及其他以流體特別是液體為對象的工程專業研究生粘性流體力學課程的教材或教學參考書。本書有助於廣大水力學教師提高理論修養，深入理解現代流體力學的基本內容。也可作為有關專業從事科研、教學及工程工作的科技人員的參考用書。

目錄

第一章粘性流動的基本概念與方程1

11粘性流體流動1

111引言1

112粘性流動舉例3

113流體的粘性10

12粘性流動的基本方程式13

121研究流體運動的兩種方法13

122雷諾輸運方程17

123連續方程19

124雷諾第二輸運方程20

125動量方程20

126能量方程26

127粘性流動中一點的偏應力張量27

128粘性流動基本方程式29

129變形速率張量30

1210本構方程36

1211納維斯托克斯方程39

1212納維斯托克斯方程的邊界條件和

初始條件41

13明槽流動的納維斯托克斯方程44

131不可壓縮粘性流體在無界流場內

的流動44

132納維斯托克斯方程中的壓強項改變為

流體動壓強45

133明槽水流納維斯托克斯方程47

14粘性流動的相似律48

15渦量方程49

第二章納維斯托克斯方程的解58

21平行流動58

211庫埃特流動59

212泊肅葉流動62

22運動平板引起的流動67

221突然加速平板引起的流動

(斯托克斯第一問題)67

222振動平板引起的流動(斯托

克斯第二問題)68

23平面駐點流動(希門茨流動)71

24重力作用下的平行流動77

25平行平面間的脈衝流動80

26奇異攝動法簡介82

27低雷諾數流動87

271斯托克斯方程88

272斯托克斯方程的一些基本解91

273繞過球體的均勻流動94

274奧辛近似98

28邊界層流動101

第三章邊界層微分方程式109

31邊界層的基本特徵109

32邊界層微分方程式114

321二維平面邊界層微分方程式115

322沿二維彎曲壁面及軸對稱曲面的

邊界層方程119

33邊界層厚度125

331邊界層位移厚度126

332邊界層動量損失厚度127

333邊界層能量損失厚度128

334舉例128

34邊界層方程的相似性解129

35邊界層的分離現象135

351分離現象135

352邊界層流速分布特點與分離現象137

第四章邊界層微分方程式的精確解143

41繞順流放置平板的邊界層流動143

42繞過楔形體的流動157

43繞過柱體的流動163

44順流放置平板的尾流169

45平面層流射流174

46圓形層流射流181

47二維管道進口段流動185

第五章邊界層微分方程式的近似解188

51邊界層動量積分方程式與能量積分

方程式188

52動量積分方程套用於順流放置的平

板邊界層流動191

53二維流動的卡門\|波豪森近似方法196

54邊界層方程近似解與精確解的比較206

第六章紊流211

61由層流到紊流的轉捩213

611圓管流動的轉捩213

612壁面邊界層流動的轉捩215

62層流穩定性理論217

621層流穩定性基本概念217

622奧爾佐默費爾德方程220

623奧爾佐默費爾德方程的主要特性223

624穩定性理論套用於順流放置的平板

邊界層流動224

625曲壁面層流邊界層的穩定性問題226

626影響層流穩定性的其它因素232

63猝發現象237

64紊流的統計平均方法243

641時間平均法(時均法)244

642空間平均法246

643統計平均法(系綜平均法)247

644各態遍歷假設249

第七章紊流的基本方程255

71紊流連續方程和雷諾方程255

72紊流能量方程259

721紊流瞬時流動的總能量方程259

722紊流時均的總能量方程261

723紊流時均流動部分的能量方程263

724紊流脈動部分的能量方程264

725能量方程的積分形式265

73紊流的渦量方程，旋渦的拉伸268

74紊流計算模型的偏微分方程式274

741紊流脈動動能方程(κ方程)275

742紊流能量耗散率方程(ε方程)279

75紊流的半經驗理論280

751渦粘性模型280

752混摻長度理論282

753渦量傳遞理論286

754卡門相似性理論288

755普適流速分布律291

76紊流的基本特性297

第八章紊流擴散與離散299

81分子擴散的費克定律300

82移流擴散方程301

821移流擴散方程301

822擴散方程303

83隨機遊動與分子擴散305

84紊流擴散309

841泰勒紊流擴散理論309

842歐拉法紊流擴散方程313

85剪下流中的離散316

第九章紊動射流及尾流321

91射流及尾流321

92紊動射流及尾流的厚度和中心流速

的沿程變化323

921恆定射流326

922尾流327

93平面紊動射流330

931微分方程解330

932動量積分解334

94圓形紊動射流337

941圓形紊動射流的流速分布337

942圓射流的紊動特性339

95單獨物體後的平面尾流343

951平面尾流的流速分布343

952平面尾流的紊動特性346

第十章圓管紊流351

101圓管中的流速分布律352

102圓管紊流的阻力359

103粗糙圓管364

1031管道流動按粗糙的分區365

1032粗糙圓管的流速分布367

1033粗糙圓管的阻力規律373

1034實用管道374

104管流的紊動特性375

1041管流中脈動流速與紊流切應力376

1042圓管紊流的斷面能量平衡380

1043圓管紊流的頻譜387

第十一章紊流平板邊界層391

111紊流平板邊界層的流速分布與分區

結構391

112紊流平板邊界層的紊動特性398

113紊流平板邊界層的能量平衡404

114紊流平板邊界層厚度和阻力410

115粗糙平板紊流邊界層415

第十二章明槽紊流422

121明槽紊流的分區結構與流速分布423

1211二維明槽均勻紊流理論分析423

1212分區結構與流速分布428

122明槽紊流的阻力432

123明槽紊流的紊動特性434

1231渦粘度與混摻長度434

1232紊流度436

1233明槽紊流的能量平衡443

124粗糙壁面明槽紊流445

1241粗糙壁面的理論零點446

1242粗糙壁面明槽紊流的流速分布448

1243粗糙壁面明槽紊流的紊流度分布449

1244河流中的紊流452

參考書目457

附錄場論與張量基本運算知識459

1. 標量，向量與張量459

2. 場459

3. 標量場的梯度460

4. 向量場的散度461

5. 向量場的旋度461

6. 高斯公式462

7. 張量的表示法，二階張量463

8. 單位張量δ和置換張量εijk467

9. 二階對稱張量與二階反對稱張量468

10. 並矢468

11. 二階張量的代數運算468

12. 雅可比行列式470

名詞索引473

人名索引485