流體流動問題解析與計算

第1章流體力學(xué)特性相關(guān)問題1
1．1流體壓縮率計算問題2
1．1．1流體可壓縮性概述2
1．1．2壓縮率計算2
【P1-1】不同熱力過程的氣體壓縮率問題2
【P1-2】壓力表校驗器油缸加壓問題3
1．2流體黏性及液膜摩擦問題3
1．2．1流體黏性概述3
1．2．2液膜摩擦問題4
【P1-3】液膜滑動摩擦典型問題4
【P1-4】液膜轉(zhuǎn)動摩擦典型問題5
【P1-5】轉(zhuǎn)動圓盤的摩擦力矩及散熱率問題6
【P1-6】旋轉(zhuǎn)黏度儀原理及黏度計算式6
1．3表面張力效應(yīng)問題7
1．3．1表面張力概述7
1．3．2表面張力效應(yīng)問題8
【P1-7】擴(kuò)展液面所需的功及自由液面的表面能8
【P1-8】空氣中小液滴的內(nèi)外壓差9
【P1-9】表面張力導(dǎo)致的液體沸騰壁溫過熱度問題9
【P1-10】平行板間的毛細(xì)現(xiàn)象計算10
【P1-11】豎直平壁毛細(xì)現(xiàn)象液面形狀的近似解與數(shù)值解10
1．4其他問題13
【P1-12】理想塑性流體管流問題13
【P1-13】流體質(zhì)點尺度的近似模型14
第2章流體流動基本概念問題17
2．1流體運動學(xué)行為的描述及相關(guān)問題18
2．1．1流體運動學(xué)行為的描述18
2．1．2運動學(xué)行為相關(guān)問題19
【P2-1】已知歐拉速度場求跡線方程/流線方程/質(zhì)點加速度19
【P2-2】二維非穩(wěn)態(tài)流場空間點的流體加速度與流體質(zhì)點加速度20
【P2-3】三維非穩(wěn)態(tài)流場的質(zhì)點加速度與溫度變化率21
【P2-4】跡線與流線問題Ⅰ21
【P2-5】跡線與流線問題Ⅱ22
【P2-6】流場運動學(xué)特性的判斷23
【P2-7】三維不可壓縮流場運動學(xué)特性的判斷與計算24
【P2-8】電除塵器內(nèi)粒子的運動軌跡及分離長度24
【P2-9】圓管層流的運動學(xué)特性26
2．2流體流動與流動阻力的基本概念26
2．2．1要點概述26
2．2．2三類典型流動的特征行為及流動阻力27
2．2．3流動阻力計算基本方法的應(yīng)用29
【P2-10】圓管流動摩擦產(chǎn)生的螺栓附加拉力29
【P2-11】圓管流動的形態(tài)判別及泵送功率計算29
【P2-12】圓管層流與湍流的速度分布特性30
【P2-13】非圓形管的摩擦阻力損失及水力直徑30
【P2-14】邊界層流動及球體繞流組合結(jié)構(gòu)的阻力計算31
【P2-15】轎車風(fēng)阻問題31
【P2-16】流體低速繞流球形體的形狀阻力與摩擦阻力32
【P2-17】球形顆粒的自由沉降速度計算33
第3章流體靜力學(xué)問題34
3．1流體靜力學(xué)基本方程及靜止流場特性35
3．1．1流體靜力學(xué)基本方程35
3．1．2靜止流場特性問題35
【P3-1】靜止流場特性問題Ⅰ35
【P3-2】靜止流場特性問題Ⅱ36
【P3-3】靜止流場特性問題Ⅲ36
3．2重力場靜止流體的壓力分布及相關(guān)問題37
3．2．1重力場靜止流體的壓力分布37
3．2．2重力場靜壓分布方程的應(yīng)用38
【P3-4】大氣層狀態(tài)參數(shù)的估計38
【P3-5】復(fù)式U形壓差計壓力遞推計算38
【P3-6】油的比重測試問題39
【P3-7】杯式真空計測壓問題39
【P3-8】旋風(fēng)除塵器水封設(shè)計問題40
【P3-9】微壓差計及測量精度分析40
【P3-10】容器中的液壓平衡問題41
【P3-11】利用小管吹送空氣測量水槽液位42
3．3重力場靜止液體中的器壁受力42
3．3．1液體重力靜壓對器壁的作用力42
3．3．2平面力系的力矩及合力中心43
3．3．3靜止液體中的器壁受力問題44
【P3-12】液體比重計密度測量范圍計算44
【P3-13】圓筒形閘門受力分析44
【P3-14】水壩受力的分析與計算45
【P3-15】圓柱閘門兩側(cè)的靜壓平衡問題47
【P3-16】平板閘門自動開啟所需的水深計算47
【P3-17】水池閘門拉索水泥配重的體積計算48
3．4直線勻加速系統(tǒng)液體靜力學(xué)問題49
3．4．1問題概述及基本方程49
3．4．2典型問題解析與計算50
【P3-18】直線勻加速油罐車車廂壁面受力分析50
【P3-19】直線勻加速槽車內(nèi)液體的溢出問題51
【P3-20】直線勻加速系統(tǒng)液體中浸沒物體的總表面力（浮力）52
3．5勻速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)液體靜力學(xué)問題53
3．5．1問題概述及基本方程53
3．5．2典型問題解析與計算54
【P3-21】液體轉(zhuǎn)速計測試原理54
【P3-22】轉(zhuǎn)動容器中液體的溢出問題55
【P3-23】臥式轉(zhuǎn)動圓筒內(nèi)液體的等壓面問題56
【P3-24】轉(zhuǎn)動容器的汽化轉(zhuǎn)速及頂蓋受力56
【P3-25】轉(zhuǎn)動容器中兩種液體的分界面及壓力分布57
【P3-26】油水混合物在高速轉(zhuǎn)鼓中的分層界面及壁面壓力計算58
第4章流動系統(tǒng)質(zhì)量/動量/能量守恒問題60
4．1質(zhì)量守恒方程及物料衡算問題61
4．1．1控制體質(zhì)量守恒方程61
4．1．2質(zhì)量守恒及物料衡算問題62
【P4-1】輥軋鋼板的運動速度計算62
【P4-2】攪拌槽中鹽溶液的濃度-時間關(guān)系62
【P4-3】攪拌槽中溶液混合的濃度-時間關(guān)系63
【P4-4】放射性鹽溶液蒸發(fā)濃縮的操作周期計算64
【P4-5】篩板塔凈化氣流夾帶液滴的混合置換模型及塔板數(shù)計算64
【P4-6】廢水?dāng)嚢璩刂凶苑纸饨M分的濃度-時間關(guān)系65
【P4-7】磷酸反應(yīng)槽出口溶液的濃度-時間關(guān)系66
4．2動量、動量矩守恒方程及流體系統(tǒng)受力分析67
4．2．1控制體動量及動量矩守恒方程67
4．2．2流體系統(tǒng)受力問題分析69
【P4-8】彎曲噴管受力分析69
【P4-9】噴氣發(fā)動機(jī)推力計算70
【P4-10】二維風(fēng)洞中測試柱狀體的阻力系數(shù)71
【P4-11】理想水流垂直沖擊平板的受力分析72
【P4-12】理想水流沖擊固定葉片和平移葉片的受力分析72
【P4-13】理想水流沖擊轉(zhuǎn)動葉輪的受力分析74
【P4-14】二維理想水流沖擊傾斜平板的受力分析75
【P4-15】離心泵葉輪的輸出力矩及功率75
4．3能量守恒方程及其應(yīng)用問題77
4．3．1流體系統(tǒng)的能量77
4．3．2控制體能量守恒方程77
4．3．3能量守恒方程應(yīng)用問題79
【P4-16】強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的循環(huán)流量及熱量衡算79
【P4-17】氣瓶充氣過程中的溫升與充氣量問題80
【P4-18】加熱攪拌槽中溶液的溫度-時間關(guān)系82
【P4-19】串聯(lián)硫酸冷卻槽突然停水及再啟動過程的溫度-時間關(guān)系83
【P4-20】供水管路系統(tǒng)的泵送功率計算85
【P4-21】全壓與駐點壓力的概念及皮托管測速原理86
【P4-22】文丘里管流量公式87
【P4-23】引射器的氣源壓力及面積比條件87
【P4-24】薄板溢流堰的流量公式及流量計算88
【P4-25】雙堰型臥式三相分離器液層厚度的計算與調(diào)控89
4．4守恒原理綜合應(yīng)用問題90
4．4．1流動流體與器壁的相互作用力問題90
【P4-26】輸水管路三通接管受力分析91
【P4-27】變徑彎管出口壓力/溫升及受力分析92
【P4-28】明渠水流對閘門的沖擊力93
4．4．2理想液體自由射流及孔口流動問題94
【P4-29】理想流體垂直射流受力問題95
【P4-30】理想水流的流量及射程-方位角關(guān)系95
【P4-31】容器壁面小孔射流軌跡問題96
【P4-32】矩形孔口理論流量的對比計算96
【P4-33】紙漿蒸煮釜卸料流量與時間計算97
【P4-34】矩形槽內(nèi)沉浸孔的擬穩(wěn)態(tài)流動問題98
4．4．3虹吸流動及液體汽化問題99
【P4-35】虹吸管排水流速及排水時間問題99
【P4-36】兩水庫間虹吸管輸水流量的計算100
【P4-37】離心泵安裝高度的計算101
【P4-38】圓盤式摩擦泵流量公式及流量計算102
4．4．4突擴(kuò)/突縮口的局部阻力及相關(guān)問題103
【P4-39】引風(fēng)口/出風(fēng)口壓力與環(huán)境壓力的關(guān)系103
【P4-40】礦山坑道自然通風(fēng)的風(fēng)向及流速問題105
【P4-41】引風(fēng)除塵系統(tǒng)的阻力損失與風(fēng)機(jī)功率105
【P4-42】等直徑管中節(jié)流元件的局部阻力損失107
【P4-43】不可壓縮流體引射混合的阻力損失108
【P4-44】可壓縮流體的引射混合問題110
4．4．5水躍現(xiàn)象及小擾動重力波傳播速度問題111
【P4-45】水躍現(xiàn)象產(chǎn)生條件及機(jī)械能損耗111
【P4-46】小擾動重力波的傳播速度112
【P4-47】通過重力波駐波角確定水流速度113
第5章不可壓縮一維層流問題114
5．1概述115
5．1．1建立流動微分方程的基本步驟115
5．1．2常見邊界及定解條件115
5．2平壁層流的基本方程及應(yīng)用115
5．2．1平壁層流及其特點115
5．2．2平壁層流的基本方程116
5．2．3平壁層流典型問題分析117
【P5-1】平板通道的層流速度分布及摩擦阻力系數(shù)117
【P5-2】平行板間液-液流動速度分布的合理性判別118
【P5-3】平行板間摩擦-壓差流的速度及切應(yīng)力分布118
【P5-4】雙層液膜表面的平板拖拽力及界面切應(yīng)力計算118
【P5-5】圓筒摩擦剪切流的切應(yīng)力及速度分布119
【P5-6】流體動壓潤滑原理——平壁層流問題的擴(kuò)展120
5．3圓管層流的基本方程及應(yīng)用122
5．3．1圓管層流的特點及基本方程122
5．3．2圓管層流典型問題分析123
【P5-7】圓管層流的速度分布及阻力系數(shù)123
【P5-8】用哈根-泊謖葉公式測量流體黏度的誤差分析124
【P5-9】根據(jù)圓管層流流量測試估計流體運動黏度124
【P5-10】圓形套管層流的速度分布及阻力系數(shù)125
【P5-11】圓形套管輸送蔗糖水溶液的流量及摩擦力計算125
【P5-12】圓桿在圓管內(nèi)對中滑動所產(chǎn)生的摩擦流動問題126
【P5-13】豎直圓管內(nèi)理想塑性流體的重力流動條件127
【P5-14】圓柱黏度儀的黏度測量計算式127
【P5-15】毛細(xì)管流量計的測量計算與分析128
【P5-16】流體層流流動通過圓管管網(wǎng)的流量與流向129
【P5-17】豎直圓柱表面的層流降膜流動分析130
5．4平壁降膜流動分析131
5．4．1平壁層流降膜的基本方程131
5．4．2平壁降膜流動典型問題分析132
【P5-18】傾斜平壁充分發(fā)展層流降膜的力平衡分析132
【P5-19】在豎直平壁表面形成給定厚度油膜所需的流量133
【P5-20】傾斜平壁蒸汽冷凝液膜的厚度與流速計算133
【P5-21】液體排放過程中黏附于器壁表面的液量計算134
【P5-22】傳送帶表面的液膜厚度及液體輸送量135
【P5-23】球面降膜流動的液膜厚度與平均流速137
第6章流體流動微分方程的應(yīng)用139
6．1流體流動微分方程140
6．1．1流體流動的連續(xù)性方程140
6．1．2不可壓縮流體的運動微分方程——Navier-Stokes方程140
6．1．3牛頓流體的本構(gòu)方程141
6．2流動微分方程的應(yīng)用141
6．2．1應(yīng)用概述141
6．2．2流動微分方程應(yīng)用相關(guān)問題142
【P6-1】由控制體質(zhì)量守恒積分方程變換連續(xù)性方程142
【P6-2】應(yīng)用連續(xù)性方程判斷流體的可壓縮性142
【P6-3】柱坐標(biāo)微元體的質(zhì)量守恒分析142
【P6-4】應(yīng)用連續(xù)性方程確定交變流場的密度函數(shù)143
【P6-5】流體微元表面的質(zhì)量通量與動量通量143
【P6-6】平行板間一維穩(wěn)態(tài)層流的速度分布144
【P6-7】轉(zhuǎn)動摩擦液膜的速度及切應(yīng)力分布145
【P6-8】轉(zhuǎn)動軸的摩擦力矩及功率計算146
【P6-9】雙層陶瓷膜管環(huán)隙間的徑向流動及壓力分布147
【P6-10】通過多孔介質(zhì)流動的微分方程及其應(yīng)用148
【P6-11】兩平行圓盤之間的徑向?qū)恿髁鲃訂栴}149
【P6-12】底板突然啟動產(chǎn)生的一維非穩(wěn)態(tài)層流問題151
【P6-13】由N-S方程和流線方程推導(dǎo)沿流線的伯努利方程153
【P6-14】等截面管內(nèi)充分發(fā)展層流的運動微分方程154
【P6-15】正三角形截面管充分發(fā)展層流的速度分布及阻力系數(shù)155
【P6-16】矩形截面管充分發(fā)展層流的速度分布及阻力系數(shù)156
【P6-17】平壁非穩(wěn)態(tài)層流降膜的微分方程及其近似解158
【P6-18】自然對流的運動微分方程及其應(yīng)用160
第7章不可壓縮理想流體平面流動問題163
7．1流體平面運動的基本概念164
7．1．1流體平面運動的轉(zhuǎn)動與體積應(yīng)變速率164
7．1．2無旋流動（勢流）與勢函數(shù)164
7．1．3不可壓縮平面流動的流函數(shù)164
7．1．4不可壓縮平面勢流及其特點165
7．1．5勢函數(shù)與流函數(shù)概念問題165
【P7-1】根據(jù)速度勢函數(shù)確定速度及流函數(shù)165
【P7-2】根據(jù)流函數(shù)確定速度及速度勢函數(shù)166
【P7-3】已知速度分量確定流場運動學(xué)特性Ⅰ167
【P7-4】已知速度分量確定流場運動學(xué)特性Ⅱ167
【P7-5】直線運動均勻流場的勢函數(shù)與流函數(shù)Ⅰ168
【P7-6】直線運動均勻流場的勢函數(shù)與流函數(shù)Ⅱ168
【P7-7】非穩(wěn)態(tài)平面流場的勢函數(shù)和流函數(shù)168
【P7-8】速度勢函數(shù)與加速度勢函數(shù)的關(guān)系170
【P7-9】平行板間剪切流動的流函數(shù)及流量170
【P7-10】傾斜平壁降膜流動的流函數(shù)及流量170
7．2不可壓縮平面勢流流場分析171
7．2．1不可壓縮平面勢流分析方法171
7．2．2不可壓縮平面勢流流場問題172
【P7-11】不可壓縮勢流的N-S方程與伯努利方程172
【P7-12】垂直壁面角形區(qū)流場的流函數(shù)及流網(wǎng)圖173
【P7-13】按平面勢流角形區(qū)流場計算垂直擋墻的受力173
【P7-14】點源與點匯構(gòu)成的復(fù)合流動及偶極流174
【P7-15】均勻橫向流與點源復(fù)合——理想流體繞鈍頭體的流動175
【P7-16】均勻橫向流與點源/點匯復(fù)合——流場速度與壓力計算177
【P7-17】均勻橫向流與點源/點匯復(fù)合——理想流體繞橢圓柱流動177
【P7-18】均勻橫向流與偶極流復(fù)合——理想流體繞圓柱流動179
【P7-19】按理想流體繞流圓柱計算橋墩端部受力180
【P7-20】水下橫移圓柱表面出現(xiàn)空泡時的運動速度181
【P7-21】均勻橫向流繞轉(zhuǎn)動圓柱體的流場分析與計算181
【P7-22】自由渦的液面形狀曲線183
第8章流動相似及模型實驗問題184
8．1流動相似與相似準(zhǔn)則185
8．1．1幾何相似185
8．1．2運動相似及時間準(zhǔn)則185
8．1．3動力相似及動力相似準(zhǔn)則185
8．2流體流動問題的相似分析 187
8．2．1流動問題微分方程的相似分析187
【P8-1】黏性不可壓縮流動問題的相似準(zhǔn)則——N-S方程相似分析187
【P8-2】小溫差自然對流問題的動力相似準(zhǔn)則188
【P8-3】流動充分發(fā)展管內(nèi)強(qiáng)制對流換熱過程的相似準(zhǔn)則189
8．2．2流動問題影響因素的因次分析190
【P8-4】管內(nèi)不可壓縮流動的摩擦壓降——因次分析方法示例190
【P8-5】管內(nèi)充分發(fā)展流動的摩擦壓降表達(dá)式192
【P8-6】顆粒沉降速度或繞流阻力問題的因次分析193
【P8-7】圓柱繞流誘導(dǎo)振動頻率問題的因次分析194
【P8-8】流體輸送機(jī)械內(nèi)流體壓力增量影響因素的因次分析195
【P8-9】水輪機(jī)輸出力矩及其影響因素的無因次數(shù)關(guān)系196
【P8-10】可壓縮流體與不可壓縮流體繞流阻力問題的因次分析198
【P8-11】水面艦船阻力問題的因次分析199
【P8-12】液體由豎直圓管流出所形成的液滴質(zhì)量199
【P8-13】液體噴嘴產(chǎn)生的液滴粒徑及其影響因素200
【P8-14】氣固兩相流對管壁金屬的磨蝕量及其影響因素200
【P8-15】高爆能量產(chǎn)生的沖擊波波面半徑及其速度問題201
8．3模型實驗設(shè)計及流動相似計算202
8．3．1模型實驗設(shè)計的基本要點202
8．3．2模型實驗設(shè)計與相似計算問題203
【P8-16】管道內(nèi)不可壓縮定常流動的相似工況計算203
【P8-17】測定水管閥門阻力特性的模型實驗204
【P8-18】文丘里流量計流動過程的動力相似205
【P8-19】蒸汽橫掠換熱管流動的模型實驗206
【P8-20】橢圓柱繞流的動力相似計算206
【P8-21】建筑物風(fēng)載荷問題的模型實驗207
【P8-22】球體繞流阻力問題的動力相似208
【P8-23】兩球形顆粒恒速沉降過程的動力相似209
【P8-24】氣力管道輸運沙粒的模型實驗209
【P8-25】液體噴嘴所形成的液滴粒徑估算210
【P8-26】噴射水流的速度與高度（機(jī)械能轉(zhuǎn)換過程的相似數(shù)）211
【P8-27】反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)循環(huán)泵的放大模型實驗212
【P8-28】通風(fēng)系統(tǒng)軸流風(fēng)扇的性能實驗213
【P8-29】軸流風(fēng)機(jī)異地安裝的相似計算214
【P8-30】離心泵的動力相似及其相似定律與比例定律214
【P8-31】軸流泵操作性能的模型實驗216
【P8-32】幾何相似軸流泵輸送水和空氣時的相似計算217
【P8-33】基于水輪機(jī)模型實驗的參數(shù)預(yù)測問題217
【P8-34】水輪機(jī)模型實驗的設(shè)計計算219
【P8-35】飛機(jī)降落過程的水洞模型實驗220
【P8-36】常壓風(fēng)洞與壓力風(fēng)洞中螺旋槳飛機(jī)的模型實驗221
【P8-37】低溫氮氣壓力風(fēng)洞中的飛機(jī)模型實驗222
【P8-38】潛艇阻力的水槽實驗與壓力風(fēng)洞實驗223
【P8-39】潛艇方向舵力矩模型實驗結(jié)果的換算224
【P8-40】魚雷阻力的模型實驗224
【P8-41】水面艦船波浪阻力的相似計算225
【P8-42】水面艦船波浪阻力與總阻力的模型實驗226
【P8-43】橋墩周圍波浪結(jié)構(gòu)的模型實驗228
【P8-44】溢洪道流動問題的模型實驗228
【P8-45】河床流動模型實驗的比尺效應(yīng)及變異模型229
第9章不可壓縮流體管內(nèi)流動問題231
9．1不可壓縮流體管內(nèi)流動的基本公式232
9．1．1管內(nèi)流動充分發(fā)展時的速度分布232
9．1．2管道流動的沿程阻力與局部阻力233
9．1．3管內(nèi)流動的摩擦阻力系數(shù)233
9．1．4局部阻力系數(shù)234
9．2管內(nèi)流動問題的解析與計算235
9．2．1問題的基本類型、特點與解析要領(lǐng)235
9．2．2管內(nèi)流動典型問題的解析與計算235
【P9-1】光滑圓管截面局部速度等于平均速度的位置235
【P9-2】光滑圓管湍流黏性底層及過渡層的相對厚度236
【P9-3】光滑圓管湍流黏性底層至核心區(qū)的速度分布計算237
【P9-4】光滑圓管湍流黏性底層和過渡層厚度與雷諾數(shù)的關(guān)系237
【P9-5】根據(jù)水力粗糙管截面兩點速度之比確定相對粗糙度239
【P9-6】層流圓管的摩擦壓降與進(jìn)口壓力計算239
【P9-7】根據(jù)圓管層流特性測試流體運動黏度240
【P9-8】根據(jù)光滑圓管阻力系數(shù)判斷流動形態(tài)241
【P9-9】根據(jù)粗糙圓摩擦壓降確定阻力系數(shù)及流量241
【P9-10】流體在管束間順流流動的水力直徑計算242
【P9-11】圓管替代矩形管的對比計算242
【P9-12】螺旋管流動阻力及泵送功率的計算243
【P9-13】離心泵進(jìn)口管路總阻力損失計算243
【P9-14】強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器閃蒸室進(jìn)料管節(jié)流孔板的設(shè)計計算244
【P9-15】根據(jù)管道泄漏點上下游的測試壓降計算泄漏量245
【P9-16】已知流量按壓降要求確定管道直徑246
【P9-17】圓管與三角形管并聯(lián)管路的對比計算247
【P9-18】圓管與矩形管串聯(lián)管路的流量計算248
【P9-19】兩水槽液面高差驅(qū)動的串聯(lián)管路流量計算249
【P9-20】兩水力粗糙管串聯(lián)或并聯(lián)使用的壓降對比計算250
【P9-21】水泵旁路系統(tǒng)的流量計算250
【P9-22】多管程換熱器的管程阻力壓降及功耗計算251
【P9-23】大型U形管管束內(nèi)外層換熱管流速差異計算252
【P9-24】并聯(lián)管路的壓差與流量計算254
【P9-25】串并聯(lián)分支管路的壓差與水泵功率計算254
【P9-26】水庫間分支管路的流量問題（給定阻力系數(shù)）255
【P9-27】水庫間分支管路的流量問題（阻力系數(shù)隨流量變化）257
【P9-28】水庫間分支管路的流向問題（阻力系數(shù)隨流量變化）258
【P9-29】滲透率均勻的管道內(nèi)流體的平均速度及壓力變化260
【P9-30】滲透率均勻的串聯(lián)管道內(nèi)流體的壓降計算261
【P9-31】對稱供油管路的壓降與流量計算261
【P9-32】單一進(jìn)出口簡單管網(wǎng)的流量與壓降計算262
【P9-33】單一進(jìn)口多出口簡單管網(wǎng)的流量與壓降計算263
【P9-34】簡單管網(wǎng)的流量與壓降計算（逐次近似法）265
【P9-35】應(yīng)用逐次近似法計算三回路管網(wǎng)的流量與壓降266
第10章邊界層流動及繞流阻力問題268
10．1平壁邊界層流動及摩擦阻力269
10．1．1邊界層流動的基本概念269
10．1．2層流邊界層的厚度及摩擦阻力系數(shù)270
10．1．3邊界層動量守恒積分方程270
10．1．4湍流邊界層厚度/摩擦阻力系數(shù)及速度分布270
10．1．5平壁邊界層流動及摩擦阻力典型問題271
【P10-1】邊界層排擠厚度與動量損失厚度問題271
【P10-2】邊界層厚度計算及其修正方法272
【P10-3】考慮邊界層厚度計算風(fēng)車安裝高度273
【P10-4】湍流邊界層內(nèi)的速度分布計算273
【P10-5】邊界層動量守恒積分方程應(yīng)用Ⅰ274
【P10-6】邊界層動量守恒積分方程應(yīng)用Ⅱ275
【P10-7】湍流邊界層總摩擦阻力系數(shù)的修正計算式276
【P10-8】帆船穩(wěn)定板摩擦阻力計算277
【P10-9】魚雷表面摩擦阻力的功率消耗計算277
【P10-10】艦船模型實驗中確定波浪阻力的輔助計算277
10．2繞流流動及繞流阻力278
10．2．1繞流阻力及其計算方法278
10．2．2圓柱繞流及其總阻力系數(shù)279
10．2．3球體繞流及其總阻力系數(shù)280
10．2．4繞流流動及繞流阻力典型問題280
【P10-11】轎車的風(fēng)阻功率計算280
【P10-12】潛航器的阻力與功率消耗計算281
【P10-13】廂式貨車側(cè)向傾覆的風(fēng)速計算281
【P10-14】圓柱形煙囪的風(fēng)載荷及誘導(dǎo)振動頻率計算281
【P10-15】錐形圓柱的風(fēng)載荷及力矩計算282
【P10-16】轉(zhuǎn)動圓柱的空氣阻力轉(zhuǎn)矩及功率計算282
【P10-17】降落傘的終端速度及展開直徑計算283
【P10-18】根據(jù)終端速度確定球形顆粒直徑284
【P10-19】測試光滑球形顆粒終端速度確定流體黏度284
【P10-20】根據(jù)氦氣氣球牽繩傾斜角確定風(fēng)速284
【P10-21】爆米花機(jī)操作風(fēng)速范圍計算285
【P10-22】棒球擲出后的飛行時間與速度計算286
【P10-23】油漆噴槍出口液滴的運動速度與時間的關(guān)系286
第11章可壓縮流體管內(nèi)流動問題289
11．1可壓縮流動的相關(guān)概念與基本關(guān)系290
11．1．1基本假設(shè)及熱力學(xué)關(guān)系290
11．1．2質(zhì)量與能量守恒方程290
11．1．3聲速、馬赫數(shù)及其計算291
【P11-1】氣體及液體中的聲速對比291
【P11-2】以馬赫數(shù)表示阻力公式并計算阻力291
【P11-3】相同馬赫數(shù)下飛行速度隨高度的變化292
11．1．4滯止?fàn)顟B(tài)及滯止參數(shù)計算292
【P11-4】固體表面的駐點壓力與駐點溫度292
【P11-5】皮托管測速問題及可壓縮性影響分析293
【P11-6】儲氣罐供氣管道的截面參數(shù)計算294
【P11-7】氣體絕熱管流的參數(shù)計算294
11．1．5正激波及其前后參數(shù)的計算295
【P11-8】已知正激波前參數(shù)計算激波后參數(shù)295
【P11-9】已知正激波后參數(shù)計算激波前參數(shù)296
11．2變截面管內(nèi)可壓縮流體的等熵流動296
11．2．1變截面管等熵流動的基本特點與關(guān)系296
11．2．2拉伐爾管中馬赫數(shù)-靜壓的變化及流動狀態(tài)297
11．2．3拉伐爾管等熵流動分析與計算298
【P11-10】超聲速風(fēng)洞參數(shù)設(shè)計計算298
【P11-11】拉伐爾管工況分析與流量計算299
【P11-12】縮放管出現(xiàn)激波的背壓條件300
【P11-13】縮放管上下游截面參數(shù)關(guān)系計算300
【P11-14】縮放管出口直徑設(shè)計問題301
【P11-15】超聲速噴氣發(fā)動機(jī)前段擴(kuò)壓器參數(shù)計算302
【P11-16】拉伐爾管內(nèi)正激波前后及出口馬赫數(shù)的聯(lián)立計算302
【P11-17】火箭噴管中正激波截面的面積及位置計算303
【P11-18】火箭發(fā)動機(jī)推力計算304
【P11-19】給定上游截面參數(shù)和正激波截面面積計算背壓305
【P11-20】超聲速氣流進(jìn)入縮放管后的參數(shù)計算306
11．2．4漸縮管等熵流動分析與計算307
【P11-21】用漸縮管測量管內(nèi)質(zhì)量流量307
【P11-22】等動量取樣管設(shè)計計算308
【P11-23】噴氣火箭推力計算309
【P11-24】不同背壓下恒溫恒壓容器孔口的流量與溫度309
【P11-25】天然氣管道小孔泄漏問題310
【P11-26】恒溫容器放氣過程的壓力-時間關(guān)系及數(shù)值積分計算310
【P11-27】絕熱容器放氣過程的壓力-時間關(guān)系及數(shù)值積分計算312
11．3等截面管內(nèi)可壓縮流體的摩擦流動314
11．3．1有摩擦絕熱流動的特點及基本關(guān)系314
11．3．2有摩擦絕熱流動典型問題316
【P11-28】絕熱摩擦流動三種典型工況的對比計算316
【P11-29】絕熱管流中馬赫數(shù)所在截面的位置計算317
【P11-30】根據(jù)出口馬赫數(shù)和背壓確定上游截面參數(shù)318
【P11-31】顆粒輸送管氣流進(jìn)口參數(shù)計算（與平均密度法對比）318
【P11-32】給定管長/流量/進(jìn)口壓力試差計算管徑319
【P11-33】給定氣流總溫試差計算進(jìn)口壓力對應(yīng)的流量320
【P11-34】給定氣流進(jìn)口溫度試差計算進(jìn)口壓力對應(yīng)的流量322
【P11-35】矩形管絕熱摩擦流動計算324
11．3．3有摩擦等溫流動的特點及基本關(guān)系324
11．3．4有摩擦等溫流動典型問題325
【P11-36】等溫摩擦流動進(jìn)出口壓力關(guān)系與平均密度法關(guān)系的對比325
【P11-37】矩形管等溫摩擦流動下游壓力計算（對比平均密度法）326
【P11-38】根據(jù)進(jìn)口參數(shù)確定下游壓力（等溫與絕熱流動對比）326
【P11-39】給定管參數(shù)/出口壓力計算最大流量及進(jìn)口壓力327
【P11-40】給定兩截面壓力試差計算質(zhì)量流量（對比平均密度法）328
【P11-41】出口馬赫數(shù)為極限狀態(tài)時進(jìn)口馬赫數(shù)的分析與計算328
【P11-42】等溫摩擦流動管長計算及傳熱分析329
11．4可壓縮流體的速度與流量測試330
11．4．1可壓縮流體的速度與流量測量公式330
11．4．2可壓縮流體速度與流量測量計算331
【P11-43】超聲速飛機(jī)的馬赫數(shù)及速度測量問題331
【P11-44】文丘里管測量氫氣流量的對比計算332
第12章過程設(shè)備內(nèi)流體的停留時間問題333
12．1停留時間的基本概念與關(guān)系334
12．1．1流體停留時間與進(jìn)口時間的關(guān)系334
12．1．2停留時間分布函數(shù)與密度函數(shù) 334
12．1．3不同時間輸入的流體在出口截面的輸出計算335
【P12-1】不同時間輸入的流體在特定時間段流出系統(tǒng)的總質(zhì)量335
【P12-2】根據(jù)密度函數(shù)計算不同時間輸入的流體在特定時間的輸出量336
【P12-3】內(nèi)部年齡分布密度函數(shù)I（t）及其與F（t）和E（t）的關(guān)系337
12．2停留時間分布的測試及基本模型338
12．2．1停留時間分布函數(shù)與密度函數(shù)的測試338
12．2．2停留時間分布的數(shù)字特征339
12．2．3幾種典型的停留時間分布模型340
12．2．4停留時間分布測試與模型的相關(guān)問題342
【P12-4】根據(jù)脈沖示蹤響應(yīng)曲線確定RTD函數(shù)342
【P12-5】根據(jù)階躍示蹤響應(yīng)曲線確定RTD函數(shù)343
【P12-6】根據(jù)階躍示蹤響應(yīng)曲線確定串聯(lián)釜模型參數(shù)343
【P12-7】食用油汽提塔中的停留時間分布實驗343
【P12-8】串聯(lián)攪拌器系統(tǒng)的停留時間分布實驗344
【P12-9】化工廠廢液排放池出口的組分濃度檢測問題345
【P12-10】化工廠廢液排放渠下游的組分濃度檢測問題346
【P12-11】兩個體積不同的全混釜串聯(lián)系統(tǒng)的RTD密度函數(shù)347
【P12-12】兩個容器串聯(lián)系統(tǒng)的密度函數(shù)與其獨立密度函數(shù)的關(guān)系348
【P12-13】n個一般反應(yīng)釜串聯(lián)系統(tǒng)的RTD密度函數(shù)遞推公式349
【P12-14】n個相同全混釜串聯(lián)系統(tǒng)的RTD密度函數(shù)及數(shù)字特征349
【P12-15】軸向擴(kuò)散流模型的RTD密度函數(shù)及分布函數(shù)350
【P12-16】圓管內(nèi)充分發(fā)展層流流動的RTD分布函數(shù)352
【P12-17】全混流-平推流循環(huán)系統(tǒng)的RTD密度函數(shù)354
【P12-18】變濃度示蹤輸入的響應(yīng)曲線與RTD密度函數(shù)的關(guān)系356
【P12-19】一般循環(huán)系統(tǒng)的脈沖示蹤響應(yīng)曲線及RTD密度函數(shù)357
【P12-20】封閉循環(huán)系統(tǒng)脈沖示蹤實驗及RTD密度函數(shù)計算358
附錄361
附錄A矢量與場論的基本公式362
附錄B典型特殊函數(shù)的性質(zhì)及微分方程的解365
附錄C常見流體的物性參數(shù)367
附錄D常見物理量的量綱與單位換算及常見特征數(shù)370
附錄E管道粗糙度、局部阻力系數(shù)及繞流總阻力系數(shù)參考值372
參考文獻(xiàn)374