实验流体力学

第1章 绪论 1

1.1 实验流体力学及其简史 1

目录 1

1.2 实验流体力学的研究内容 2

1.3 实验流体力学的研究方法 3

1.4 实验流体力学的任务和面临的问题 5

第2章 基本理论及其方法 9

2.1 相似理论 9

2.1.1 相似的概念 9

2.1.2 由基本方程组推导流场相似的充分必要条件 11

2.1.3 相似准数 13

2.1.4 相似理论在实验中的应用 17

2.2.1 水电比拟基本原理 24

2.2 水电比拟 24

2.2.2 物体在流体中变速运动的电模拟 32

2.3 数值模拟 36

2.3.1 数值模拟概述 36

2.3.2 数值模拟应用简介 45

2.4 误差分析与数据处理 46

2.4.1 误差的性质及其分类 46

2.4.2 随机误差 46

2.4.3 系统误差 50

2.4.4 粗大误差的判别及剔除 54

2.4.5 测量结果的表示方法 54

2.4.6 测量结果的处理方法 56

2.4.7 动态测试数据的处理 57

3.1 循环水槽 60

第3章 流体力学实验设备简介 60

3.2 风洞 64

3.3 小型流体力学实验设备 69

3.4 流动显示设备及技术 71

第4章 流体力学测试仪器 76

4.1 压力的测量 76

4.1.1 压力的单位 76

4.1.2 静压的测量 77

4.1.3 总压的测量 77

4.1.4 压力计量仪表的分类 78

4.2 液体式压力计 80

4.2.1 U形管压力计 80

4.2.2 单管压力计 81

4.2.3 倾斜式微压计 81

4.2.4 多管压力计 82

4.2.5 补偿式压力计 83

4.2.6 “Ⅱ”式压力计 84

4.2.7 液体压力计的使用和维护 84

4.2.8 液体压力计的误差 86

4.3 压力传感器 87

4.4 速度的测量 88

4.4.1 水压式计程仪（毕托管） 88

4.4.2 三孔圆柱形探针 89

4.4.3 五孔球形探针 90

4.4.4 声呐多普勒测速仪 92

4.4.5 激光测速仪（LDV） 92

4.4.6 热线风速仪 94

4.4.7 粒子图像测速（PIV）技术 95

4.5 流量的测量 96

4.6 温度及湿度的测量 99

第5章 绕流问题 102

5.1 绕物体不可压缩流动的概述 102

5.2 势流理论中圆柱绕流 106

5.2.1 绕圆柱体无环流流动 106

5.2.2 绕圆柱体有环流流动 108

5.3 机翼绕流 109

5.3.1 机翼及其特性 109

5.3.2 翼型绕流的电模拟 115

5.4 二元机翼表面压力分布及流体动力特性的实验测定 123

第6章 动量及动量矩定理 130

6.1 理论基础 130

6.2 动量定理在实验中的应用 132

6.2.1 实验6.1：自由射流 132

6.2.2 实验6.2：利用动量定理进行阻力测量 135

第7章 边界层 141

7.1 边界层基本理论 141

7.2 边界层的测量 142

7.2.1 实验7.1：平板层流和紊流边界层 142

7.2.2 测量和计算 144

7.2.3 讨论及进一步实验 148

第8章 波浪理论 149

8.1 波浪现象 149

8.2 波浪理论概述 150

8.3 实验室中的波浪模拟 160

8.3.1 水池的主要波浪模拟设备系统 160

8.3.2 主要波浪模拟 164

8.4 船模波浪中运动实验 168

8.4.1 池壁效应 169

8.4.2 舰船在波浪中的运动特性及实验前的模型准备 170

8.4.3 船模运动测量 171

8.4.4 不规则波上船模实验 172

8.4.5 过渡波上的船模实验 173

8.4.6 波浪对航行舰船快速性的影响 173

8.4.7 甲板上浪和砰击的船模实验 176

第9章 管道流动 179

9.1 基本理论 179

9.1.1 管道层流流动 180

9.1.2 管道紊流流动 180

9.1.3 利用管嘴和孔口测量管道流动 182

9.2 管道及管嘴内流动实验 184

9.2.1 光滑管内流体流动速度剖面和压强损失实验 184

9.2.2 通过管嘴和孔口的流动测定流量 188

10.1.1 理想气体的能量方程 192

10.1.2 声速 192

第10章 可压缩流体流动 192

10.1 可压缩流动的基本方程 192

10.1.3 压缩激波：正激波 194

10.1.4 压缩冲击：斜激波 195

10.1.5 普朗特—梅耶膨胀 196

10.1.6 流过双楔机翼的二维流动 197

10.1.7 超声速流动中升力的产生 197

10.2 喷管内的可压缩流 198

10.2.1 理想气体的一维等熵膨胀的基本方程 198

10.2.2 实验10.1：收缩管和拉伐尔管中的质量流量 201

10.2.3 实验10.2：拉伐尔管中的膨胀 206

10.2.4 实验10.3：平行喷管中的高亚声速的膨胀 208

参考文献 210