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第1章 绪论1

1.1 流体力学研究对象1

1.2 流体力学发展简史2

1.3 流体的连续介质假设3

1.4 流体的主要物理性质4

1.4.1 流体的流动性4

1.4.2 流体密度、比重与比容4

1.4.3 流体的粘性和牛顿内摩擦定律5

1.4.4 流体的压缩性和膨胀性9

1.5 作用在流体上的力12

1.5.1 质量力（体积力）12

1.5.2 表面力12

1.5.3 理想流体中一点处的应力13

习题15

第2章 流体静力学16

2.1 流体静力学基本方程及其应用16

2.1.1 静止流体的平衡微分方程16

2.1.2 重力场中不可压静止流体的压力分布19

2.1.3 静力学基本方程的应用——测压计23

2.1.4 非惯性坐标系中静止流体的压强分布27

2.2 静止流体对物体表面的作用力及力矩31

2.2.1 静止流体对平板的作用力31

2.2.2 静止流体对柱面的作用力35

2.2.3 静止流体对任意曲面的作用力38

2.3 浮力及其浮体的稳定性39

2.3.1 浮力——阿基米德定律39

2.3.2 潜体及浮体的稳定性42

习题43

第3章 流体运动学47

3.1 流动图形观察47

3.2 描述流体运动的两种方法49

3.2.1 流体质点和空间点50

3.2.2 拉格朗日法（质点法）50

3.2.3 欧拉法（空间点法）52

3.2.4 拉格朗日法和欧拉法之间的转换54

3.3 迹线与流线57

3.3.1 迹线57

3.3.2 流线58

3.3.3 流面、流管、流束、过流断面、元流、总流59

3.3.4 流量与断面平均速度60

3.4 流动的分类61

3.4.1 定常流动和非定常流动61

3.4.2 均匀流动与非均匀流动62

3.4.3 缓变流与急变流62

3.4.4 有压流、无压流与射流63

3.4.5 空间流动（三维流动）、平面流动和轴对称流动（二维流动）63

3.5 连续方程65

3.5.1 系统与控制体65

3.5.2 输运公式（流体系统内物理量对时间随体导数公式）66

3.5.3 连续方程68

3.6 流函数及其性质72

3.6.1 流函数的定义72

3.6.2 流函数与速度的关系73

3.6.3 流函数与流线、流量的关系73

3.7 流体微团的运动分析75

3.7.1 亥姆霍兹速度分解定理75

3.7.2 流体微团的运动分析78

3.7.3 流体有旋运动与无旋运动82

3.8 无旋运动的势函数85

3.8.1 速度势的定义86

3.8.2 速度势与速度投影的关系87

3.8.3 速度势与流线、流函数的关系87

3.8.4 速度势？和流函数ψ求解88

3.8.5 不可压缩流体平面势流89

习题93

第4章 理想流体动力学94

4.1 理想流体运动方程——欧拉运动微分方程94

4.1.1 欧拉运动微分方程的导出94

4.1.2 欧拉运动方程的各种形式96

4.1.3 理想流体运动微分方程组的封闭性97

4.2 伯努利积分（定常运动、沿流线或涡线的积分）98

4.3 拉格朗日积分（无旋流场的伯努利积分）100

4.4 两种积分的意义及其应用101

4.4.1 积分的意义101

4.4.2 测速计——伯努利积分的应用103

4.4.3 拉格朗日积分的应用108

4.5 动量定理、动量矩定理及其应用110

4.5.1 动量定理及动量矩定理111

4.5.2 动量定理及动量矩定理的应用113

习题123

第5章 流体涡旋运动基本理论127

5.1 涡线、涡面、涡管、涡通量和涡管强度127

5.2 速度环量定理（斯托克斯定理）128

5.2.1 速度环量128

5.2.2 速度环量定理128

5.2.3 复连域斯托克斯定理130

5.3 涡旋运动基本定理133

5.3.1 开尔文定理（汤姆逊定理）133

5.3.2 拉格朗日涡保持性定理（涡量不生不灭定理）134

5.3.3 亥姆霍兹三定理135

5.4 理想流体的涡量输运方程138

5.5 涡旋诱导的速度场（毕奥－萨伐尔定理）139

5.5.1 直线涡束诱导的速度场140

5.5.2 涡群的运动141

习题144

第6章 势流理论145

6.1 不可压缩势流问题的基本方程和边界条件145

6.1.1 不可压缩势流问题的基本方程145

6.1.2 势流问题的边界条件145

6.1.3 势流问题的初始条件146

6.1.4 势流问题的求解方法147

6.2 复势和复速度147

6.2.1 复势和复速度147

6.2.2 复势的可叠加性149

6.3 平面基本流动的复势149

6.3.1 均匀直线流149

6.3.2 平面点源和点汇149

6.3.3 平面点涡150

6.3.4 平面偶极150

6.4 平面势流基本解的叠加151

6.4.1 均匀流和点源的叠加151

6.4.2 均匀流和一对等强度源、汇的叠加153

6.4.3 均匀流和偶极的叠加154

6.4.4 绕圆柱体无环量流动155

6.4.5 绕圆柱体有环量流动160

6.5 平面势流的保角变换法164

6.5.1 保角变换的概念和对应的流动关系164

6.5.2 几种常用的保角变换关系166

6.5.3 绕平板无环流流动169

6.5.4 绕平板有环流流动172

6.6 镜像定理174

6.6.1 平面定理174

6.6.2 圆周定理177

6.7 平面定常绕流物体的受力计算178

6.7.1 作用力和作用力矩的卜拉修斯公式178

6.7.2 库塔－儒可夫斯基定理180

6.8 非定常无旋绕流问题180

6.8.1 相对运动速度势和绝对运动速度势180

6.8.2 非定常运动速度势的求解181

6.8.3 附加惯性力和附加质量183

习题187

第7章 水波理论189

7.1 水波概念189

7.2 水波问题的基本方程和定解条件190

7.2.1 基本方程190

7.2.2 边界条件192

7.2.3 初始条件194

7.3 水波问题的线性化194

7.4 平面驻波196

7.4.1 平面驻波的解196

7.4.2 平面驻波的特征198

7.5 平面进行波202

7.5.1 平面进行波的解202

7.5.2 平面进行波的特征204

7.6 浅水波208

7.7 波群与群速度212

7.8 船行波及开尔文波系214

7.8.1 船行波214

7.8.2 船行波的形成215

7.8.3 开尔文波系及船行波的波形216

7.9 波能的转移及兴波阻力218

7.9.1 波浪能量218

7.9.2 能量的转移219

7.9.3 兴波阻力221

习题221

第8章 粘性流体动力学223

8.1 应力及广义牛顿内摩擦定律223

8.1.1 粘性流场中任意一点处的应力状态223

8.1.2 广义牛顿内摩擦定律——本构方程228

8.2 纳维尔－斯托克斯方程233

8.2.1 应力形式的运动微分方程233

8.2.2 N-S方程235

8.2.3 粘性流体运动的基本特征237

8.3 不可压缩粘性流动的精确解238

8.3.1 平行平板间的定常层流运动238

8.3.2 圆管内的定常层流运动240

8.3.3 往复振荡平板引起的层流运动244

8.4 湍流及其运动特征246

8.5 雷诺湍流方程249

8.6 普朗特混合长度理论252

8.7 圆管内的湍流254

8.7.1 引言254

8.7.2 圆管内的湍流速度分布257

8.7.3 圆管内的摩擦阻力系数260

8.8 管道流动局部损失263

8.9 管路计算267

习题271

第9章 相似理论与量纲分析273

9.1 流动相似及相似准则数273

9.1.1 流动相似273

9.1.2 相似准则数276

9.2 量纲分析法279

9.2.1 量纲、基本量纲、导出量纲及基本物理量279

9.2.2 流体力学中常用物理量的量纲及量纲方程式280

9.2.3 量纲一致性原则281

9.2.4 π定理281

9.3 相似理论的应用283

习题285

第10章 边界层理论286

10.1 边界层概念287

10.2 边界层的流动状态289

10.3 边界层基本微分方程290

10.3.1 层流边界层微分方程290

10.3.2 边界层近似的推广294

10.4 边界层动量积分方程296

10.5 平板层流边界层300

10.6 平板湍流边界层301

10.7 平板混合边界层305

10.8 曲面边界层308

10.9 边界层分离及引起的阻力310

10.10 卡门涡街314

10.11 圆柱与圆球绕流阻力316

10.12 流动阻力及其减小办法320

习题322

参考文献324