《概念流体力学》从流体力学的基础概念和方程开始,介绍了流体的力学性质和计算工具,帮助读者理解流体的基本行为。《概念流体力学》深入阐述了流体静力学和流体动力学的基本理论。讨论了流体在静止和运 动状态下的行为,以及质量守恒和动量守恒等重要原理。提供了流体力学数值模拟的基本方法和技术,以便读者能够进行流体力学的数值模拟和分析。《概念流体力学》还介绍了流体力学在工程领域的广泛应用。探讨了流体力学在汽车工程、航空航天工程、能源工程、机械工程以及体育和运动科学等领域的具体应用案例。通过这些案例,读者将深入了解流体力学在不同领域中的重要性和实际应用。
第1章 引言 1
1.1 流体力学的发展和应用 1
1.2 流体力学中的基本概念 15
1.3 流体力学案例简介 23
1.4 本书的主要目标和期望 29
1.5 本章课程论文研究方向 32
第2章 基础理论 33
2.1 流体力学的物理属性和基本方程 34
2.2 无黏性流体和黏性流体的基本理论 45
2.3 流体力学的数学基础和计算工具 52
2.4 基础理论在实际问题中的应用 64
2.5 流体力学的挑战和前沿方向 66
2.6 本章课程论文研究方向 68
第3章 航空航天工程应用 69
3.1 空气动力学基础 70
3.2 压缩性流动:音速、超音速、激波 78
3.3 流体机械:涡轮机、喷气发动机、火箭 84
3.4 航空航天工程中的流体力学问题前沿方向及未来展望 91
3.5 本章课程论文研究方向 95
第4章 环境工程应用 96
4.1 大气和海洋流体动力学 97
4.2 湍流和混合过程 105
4.3 污染扩散模型和气候模型 116
4.4 环境工程中的流体力学的挑战前沿方向及未来展望 126
4.5 本章课程论文研究方向 133
第5章 生物医学工程应用 134
5.1 微流体学和血流动力学 135
5.2 呼吸和循环系统中的流体力学 146
5.3 生物微流体器件设计 155
5.4 生物医学工程中的流体力学问题、前沿方向及未来展望 163
5.5 本章课程论文研究方向 172
第6章 能源工程应用 173
6.1 流体传热和传质 174
6.2 多相流和化学反应流 184
6.3 可再生能源的流体动力学 194
6.4 能源工程中的流体力学的挑战、前沿方向及未来展望 203
6.5 本章课程论文研究方向 208
第7章 汽车工程应用 210
7.1 汽车空气动力学 211
7.2 汽车的冷却系统 221
7.3 流体传动系统 228
7.4 汽车工程中的流体力学的挑战、前沿方向及未来展望 236
7.5 本章课程论文研究方向 240
第8章 机械工程应用 242
8.1 流体机械 243
8.2 润滑理论和密封系统 252
8.3 冷却技术和热交换器设计 262
8.4 机械工程中的流体力学的挑战前沿方向及未来展望 272
8.5 本章课程论文研究方向 278
第9章 体育和运动科学应用 279
9.1 运动时的空气动力学 280
9.2 球类运动中的流体动力学 291
9.3 水上运动和游泳时的水动力学 298
9.4 自行车、滑雪板、划艇设计的流体力学原则 306
9.5 体育和运动科学中的流体力学问题、前沿方向及未来展望 307
9.6 本章课程论文研究方向 312
第10章 流体力学前沿方向 314
10.1 多物理场耦合的流体动力学问题 315
10.2 多相流问题的挑战和新进展 317
10.3 流体力学在新材料和新能源领域的应用 319
10.4 高性能计算在流体力学中的应用和挑战 320
10.5 混沌流的研究及其在实际工程中的应用 322
10.6 流体力学在纳米和微尺度的新现象和新理解 324
10.7 流体力学中的尚未解决的问题和挑战 327
10.8 流体力学在生物医学领域的新进展 329
10.9 流体力学在环境和可持续发展中的应用 330
10.10 流体力学领域的挑战、前沿方向与未来展望 332
10.11 本章课程论文研究方向 336
第11章 流体力学的未来发展方向和挑战 338
11.1 未来的流体动力学研究方法 338
11.2 流体力学在新兴领域的应用 340
11.3 流体力学对社会经济的影响 343
11.4 流体力学面临的挑战 345
11.5 对读者的寄语 347
11.6 本章课程论文研究方向 347
参考文献 349