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工程流体力学

工程流体力学

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  • 商品货号:20170503031
  • 所属系列:全国高等院校土木与建筑专业创新规划教材
    商品重量:0克
    作者:齐清兰
    出版社:清华大学出版社
    图书书号/ISBN:9787302450733
    出版日期:20170401
    开本:16开
    图书页数:308
    图书装订:平装
    版次:1
    印张:19.25
    字数:465000
    所属分类:TB126
  • 上架时间:2017-05-03
    商品点击数:355
  • 定价:¥43元
    本店售价:¥43元
    注册用户:¥43元
    vip:¥41元
    黄金等级:¥39元
    用户评价: comment rank 5
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内容简介:

商品附加资源

 内容简介

本书是根据高等院校土建类的铁道、道路、桥梁、隧道与地下工程、市政工程、工业与民用建筑、给水排水等专业的“工程流体力学”课程教学基本要求而编写的。全书共分十章,系统地阐述了流体静力学和流体动力学的理论基础,流动阻力及能量损失,孔口、管嘴出流和有压管路,明渠均匀流和明渠非均匀流,堰流及闸孔出流,渗流,流体力学中非线性方程的求根问题等内容,在总体编排上充分考虑知识的系统性以及新技术的应用。每章正文前有导读,正文中包括大量的例题,每章后还附有针对性较强的思考题及习题。

  本书内容精炼、体系完整、实用性强、力求创新,除了作为高等院校土建类各专业的教材外,也可以作为全国注册土木工程师考试的参考书,同时可供有关专业的工程技术人员参考。

前    言

  本书是根据高等学校土建类的铁道、道路、桥梁、隧道与地下工程、市政工程、工业与民用建筑、给水排水等专业的工程流体力学课程教学基本要求而编写的。本书坚持基本理论必需、够用为度,突出重点、难点和讲究实用。在总体编排上考虑知识的系统全面,而在知识点的介绍上又有相对的独立性,语言通俗易懂,例证丰富。主要特点如下。

1. 遵循必需、够用的原则

  搭建最基础的理论体系,以能够满足一般的实际工程需要为基本宗旨。传统教材中有些理论性较强的内容与实际工程应用联系不密切,例如三维流体平衡微分方程、N-S方程等,这些内容过于理论化,对于土建类的本科生不需要进一步学习。

2. 坚持简明推导的原则

  本教材的理论推导部分均用最简明直接的形式导出,更加通俗易懂,便于掌握。传统教材的知识体系大都建立在三元流基础之上,因此一些基本方程式的推导也必须由三元流入手,例如,传统教材中流体静力学基本方程由三维流体平衡微分方程导出,而本教材是直接由柱状隔离体的平衡关系导出。

3. 科学设计学习体系

  每章之前有导读,可帮助读者理清本章学习内容与前后章节的关系以及本章的知识脉络,把握本章的重点、难点内容。每章后有大量的思考题和习题,思考题和习题不只局限于对基础理论的简单理解,更侧重于理论联系实际,进一步培养学习者用基本理论解决实际工程问题的能力。

4. 引入MATLAB数值计算方法

  传统教材只介绍用图解法和试算法解决复杂的高次方程求解问题,过程烦琐且精度较低。MATLAB作为一个高效的数值计算平台被引入到本书中,实现了理论计算与数值计算的对接。

  本书共分九章,内容包括绪论,流体静力学,流体动力学理论基础,流动阻力及能量损失,孔口、管嘴出流和有压管路,明渠均匀流,明渠非均匀流,堰流,渗流。每章正文前有导读,除正文中包括大量的例题外,每章后都附有针对性较强的思考题及习题。

  本书由石家庄铁道大学齐清兰主编,石家庄铁道大学霍倩、李强、张少雄以及石家庄水利水电工程处王惠卿和河北省石津灌区管理区管理局薛媛参加编写工作。具体分工:第一、三章由齐清兰编写,第二章由李强编写,第四、五章由王惠卿编写,第七、十章由霍倩编写,第六、八章由薛媛编写,第九章由张少雄编写,全书由齐清兰统稿。

  由于作者水平有限,书中不妥之处在所难免,恳请读者批评指正。

  

 

                           编  者  

目    录

 
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、闸孔出流流量系数三的
计算公式 243
四、含有淹没系数的流量系数四s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h0 271
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n 289
附录B  谢才系数C的数值 290
部分计算题答案 294
参考文献 298
 

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