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目录1

第三篇 紊动力学1

第十章 流动的不稳定性和紊动的发生2

§10.1稳定性和紊动的含义2

§10.2流动的稳定性理论8

10.2.1概述8

10.2.2密度分层的稳定问题11

（1）基本方程12

（2）Boussinesq近似14

（3）扰动方程15

（4）中性稳定曲线19

（5）对流图型及实验结果21

10.2.3Couette流的稳定分析24

10.2.4平行剪切流的线性稳定理论29

（1）Rayleigh方程30

（2）Orr-Sommerfeld方程35

（3）平板边界层流动的稳定分析37

（4）圆管Poiseuille流的稳定问题41

10.2.5稳定理论的回顾44

§10.3影响流动稳定的其它因素49

10.3.1来流的紊动对边界层稳定的影响49

10.3.2沿程压强梯度对流态的影响52

10.3.3粗糙对流态转变的影响56

（1）单个粗糙56

（2）分布粗糙59

10.3.4体积力对流态转变的影响62

10.3.5热传导和可压缩性的影响64

（1）热传导的影响64

（2）压缩性的影响66

§10.4流态的转变68

10.4.1边界层的流态转变68

10.4.2圆管流动的流态转变77

§10.5猝发现象84

10.5.1研究的流动和显示技术85

10.5.2猝发过程90

10.5.3猝发现象的各种性质99

（1）各种流动结构的尺度99

（2）猝发与紊动的发生100

（3）猝发期的流速分布及雷诺应力102

（4）壁面粗糙的影响105

提高读物106

参考文献106

第十一章 紊动动力学115

§11.1紊流的基本方程115

11.1.1研究紊流的途径和方法115

11.1.2紊流的基本方程120

§11.2紊流的能量方程127

11.2.1紊流瞬时能量方程128

11.2.2时均流的能量方程130

11.2.3紊动能量方程134

11.2.4有关紊动能量的分析和讨论138

11.3.1紊动与涡量150

§11.3紊流的涡量方程150

11.3.2紊流的涡量方程157

11.3.3涡旋的拉伸159

§11.4紊动的半经验理论166

11.4.1混掺长度理论167

11.4.2涡量传递理论179

11.4.3其它半经验理论182

（1）Reichardt理论182

（2）Маккавеев的自振理论183

（3）窦国仁的随机理论186

提高读物188

参考文献188

第十二章 紊动的统计理论192

§12.1紊动的统计描述193

12.1.1统计平均法193

12.1.2平稳过程和遍历定理197

12.1.3统计矩201

12.1.4正态分布和中心极限定理207

§12.2相关分析216

12.2.1相关的意义216

12.2.2紊动比尺221

（1）Euler长度比尺221

（2）Euler时间比尺226

（3）Lagrange比尺228

12.2.3各向同性紊动的运动特性230

（1）一阶张量231

（2）二阶相关张量236

（3）三阶相关张量245

12.2.4各向同性紊动的动力特性249

§12.3紊动的能谱分析257

12.3.1一维能谱259

（1）能谱与相关的变换关系259

（2）实验的验证263

（3）能谱与微分比尺的关系263

（4）一维能谱中的混淆现象266

12.3.2三维能谱267

（1）能谱张量和能谱函数270

（2）三维能谱函数与一维能谱和相关函数的关系273

12.3.3能谱方程275

（1）能谱方程的推导275

（2）能谱方程的意义278

12.3.4能量梯级和紊动能谱282

（1）能量梯级282

（2）紊动能谱286

提高读物295

参考文献296

第十三章 剪切紊流299

§13.1自由剪切紊流299

13.1.1基本方程及简化方法300

（1）边界层的简化方法301

（2）自我保存特性308

13.1.2尾流的流速分布和能量平衡310

（1）流速分布310

（2）能量平衡317

13.1.3紊动射流的流速分布及能量平衡323

（1）混合层324

（2）平面射流329

（3）轴对称射流338

13.1.4浮力流342

（1）二维浮力流的理论分析346

（2）二维浮力流的实验量测354

（3）轴对称的浮力流356

13.1.5自由剪切紊流的相干结构359

§13.2管道紊流366

13.2.1壁面紊流的共同特征367

13.2.2光滑壁面的粘性底层377

13.2.3光滑壁面的对数层384

13.2.4主流区的流动388

13.2.5壁面粗糙问题392

13.2.6紊动能量的平衡403

13.2.7管道紊流的阻力损失408

§13.3明槽紊流420

13.3.1明槽紊流的速度分布421

（1）ColemanandAlonso的速度分布422

（2）窦国仁的统一速度分布430

13.3.2明槽紊流的紊动特征436

（1）Li,SchallandSimons预测明槽紊动强度的方法437

（2）窦国仁的脉动结构438

（3）Никитин的紊动强度公式445

（4）NezuandRodi的紊动结构447

13.3.3明槽紊流的阻力451

§13.4紊流边界层457

13.4.1紊流边界层的流速分布458

13.4.2边界层的外部边界468

13.4.3平板边界层的紊动特征475

（1）紊动强度475

（2）雷诺应力和动能477

（3）紊动粘性系数479

（4）耗能率479

（5）紊动能量的平衡482

13.4.4平板边界层的阻力系数487

（1）相应于1/7次方速度分布的阻力公式488

（2）相应于对数速度分布的阻力公式492

（3）其它阻力公式492

（4）粗糙平板的阻力公式493

提高读物498

参考文献498

第十四章 紊动扩散理论510

§14.1分子扩散512

14.1.1Fick定律512

14.1.2气体分子扩散理论（一）：分子运动理论的应用518

14.1.3气体分子扩散理论（二）：随机游动理论525

14.1.4液体分子扩散530

14.1.5分子扩散的作用532

§14.2紊动扩散：Lagrange法537

14.2.1Lagrange法对紊动的描述537

14.2.2均匀紊动中的扩散540

14.2.3衰减紊动中的扩散545

14.2.4Lagrange法在管道紊流中的应用550

14.2.5点源和线源下游的浓度分布556

（1）点源下游的浓度分布556

（2）线源下游的浓度分布560

（3）实测资料563

§14.3紊动扩散：Euler法566

14.3.1紊动扩散的Euler描述567

14.3.2扩散方程572

（1）理论途径的探索572

（2）半经验性的推导575

14.3.3扩散方程的应用578

（1）大气的热量扩散579

（2）污染源下游的浓度分布581

§14.4两个质点的相对扩散585

14.4.1两个质点扩散的描述586

14.4.2相对扩散过程的分析590

（1）扩散时间（t-t0）很短592

（2）扩散时间（t-t0）不大，初始间距Y0不大593

（3）扩散时间很大，t→∞597

14.4.3相对扩散的应用598

§14.5剪切紊流中的离散605

14.5.1概述605

14.5.2圆管流动中的纵向离散607

（1）层流离散607

（a）离散时间很短，（b）离散时间很长618

（2）紊流离散618

14.5.3宽浅明槽中的纵向离散623

14.5.4自由剪切紊流中的离散628

（1）自由射流中的纵向离散630

（2）紊动尾流中的纵向离散634

14.5.5紊流边界层中的离散636

§14.6固体颗粒在紊流中的运动640

14.6.1影响颗粒运动的外部因素641

（1）紊动对颗粒运动的影响641

（2）重力的影响647

（3）升力的影响648

（4）颗粒的耗能率650

（5）Brown运动的影响650

（6）电化作用的影响651

（7）浓度的影响656

14.6.2颗粒的运动方程658

14.6.3颗粒的紊动扩散663

（1）颗粒的扩散系数663

（2）各种作用力的比较668

（3）边壁对颗粒运动的影响673

（4）扩散系数的实验资料675

提高读物680

参考文献681

附录A688

表Ⅰ正态密度函数纵坐标688

表Ⅱ累积正态分布689

附录B690

表Ⅰ平面射流Tollmien的理论分布690

表Ⅱ轴对称射流Tollmien的理论分布690