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流體流動問題解析與計算 讀者對象:本書既可作為高校學生學習流體力學類課程的輔導教材,也可作為高校教師講授工程流體力學課程的案例教材,同時也可作為相關專業(yè)科研及工程技術人員的常備參考書。
本書較系統(tǒng)地匯集了具有教學價值及工程實際意義的流體流動典型問題,并根據流體力學知識,將問題劃分為12章,包括:流體力學特性相關問題,流體流動基本概念問題,流體靜力學問題,流動系統(tǒng)質量動量能量守恒問題,不可壓縮一維層流問題,流體流動微分方程的應用,不可壓縮理想流體平面流動問題,流動相似與模型實驗問題,不可壓縮流體管內流動問題,邊界層流動及繞流阻力問題,可壓縮流體管內流動問題,過程設備流體停留時間問題。書中各章按“知識要點及基本公式+典型問題及解析計算過程”的方式編排,從中闡明相關問題的類型特點、常用假設、解析要領、計算方法,借此幫助讀者深化基本概念的理解,熟悉原理公式的應用,積累分析建模的經驗,提升解決工程實際問題的能力。
本書既可作為高校學生學習流體力學類課程的輔導教材,也可作為高校教師講授工程流體力學課程的案例教材,同時也可作為相關專業(yè)科研及工程技術人員的常備參考書。
黃衛(wèi)星,四川大學,教授,長期專注過程設備流體流動與傳遞過程的科研與教學;
教學方面:長期主講課程包括, 工程流體力學(過程裝備、安全工程、環(huán)境工程、機械制造本科生); 化工傳遞過程(化工一級學科、化工機械二級學科研究生學位課); 過程設備傳熱學基礎(雙語,過程裝備、安全工程本科生); 流體力學II (化工過程機械研究生學位課)。 科研方向:多相流傳遞過程與設備。 特色是專注過程設備系統(tǒng)多相流單元過程,研究其中的流體動力學及傳熱傳質行為(基礎研究),進而將動力學行為與過程設備結構相關聯(lián),建立過程設備工藝結構設計的熱力計算模型(實際應用)。近年研究工作主要集中于過程設備內的氣-液、液-液兩相流與傳熱及分離問題,在化工及動力等行列的過程設備設計創(chuàng)新和引進設備自主設計方面取得多項成果。先后承擔國家/部省及校企合作創(chuàng)新項目數十項,培養(yǎng)博碩士研究生90余人,發(fā)表SCI/EI論文100余篇,授權專利7項,獲部省科技進步獎3項、優(yōu)教學獎3項。
第1章流體力學特性相關問題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】液膜轉動摩擦典型問題5 【P1-5】轉動圓盤的摩擦力矩及散熱率問題6 【P1-6】旋轉黏度儀原理及黏度計算式6 1.3表面張力效應問題7 1.3.1表面張力概述7 1.3.2表面張力效應問題8 【P1-7】擴展液面所需的功及自由液面的表面能8 【P1-8】空氣中小液滴的內外壓差9 【P1-9】表面張力導致的液體沸騰壁溫過熱度問題9 【P1-10】平行板間的毛細現(xiàn)象計算10 【P1-11】豎直平壁毛細現(xiàn)象液面形狀的近似解與數值解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流體運動學行為的描述及相關問題18 2.1.1流體運動學行為的描述18 2.1.2運動學行為相關問題19 【P2-1】已知歐拉速度場求跡線方程/流線方程/質點加速度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點加速度20 【P2-3】三維非穩(wěn)態(tài)流場的質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】流場運動學特性的判斷23 【P2-7】三維不可壓縮流場運動學特性的判斷與計算24 【P2-8】電除塵器內粒子的運動軌跡及分離長度24 【P2-9】圓管層流的運動學特性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用29 【P2-10】圓管流動摩擦產生的螺栓附加拉力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構的阻力計算31 【P2-15】轎車風阻問題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章流體靜力學問題34 3.1流體靜力學基本方程及靜止流場特性35 3.1.1流體靜力學基本方程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用38 【P3-4】大氣層狀態(tài)參數的估計38 【P3-5】復式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】旋風除塵器水封設計問題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勻速轉動系統(tǒng)液體靜力學問題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】液體轉速計測試原理54 【P3-22】轉動容器中液體的溢出問題55 【P3-23】臥式轉動圓筒內液體的等壓面問題56 【P3-24】轉動容器的汽化轉速及頂蓋受力56 【P3-25】轉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鼓中的分層界面及壁面壓力計算58 第4章流動系統(tǒng)質量/動量/能量守恒問題60 4.1質量守恒方程及物料衡算問題61 4.1.1控制體質量守恒方程61 4.1.2質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-時間關系62 【P4-3】攪拌槽中溶液混合的濃度-時間關系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計算64 【P4-6】廢水攪拌池中自分解組分的濃度-時間關系65 【P4-7】磷酸反應槽出口溶液的濃度-時間關系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)動機推力計算70 【P4-10】二維風洞中測試柱狀體的阻力系數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能量守恒方程應用問題79 【P4-16】強制循環(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控89 4.4守恒原理綜合應用問題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/突縮口的局部阻力及相關問題103 【P4-39】引風口/出風口壓力與環(huán)境壓力的關系103 【P4-40】礦山坑道自然通風的風向及流速問題105 【P4-41】引風除塵系統(tǒng)的阻力損失與風機功率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)象產生條件及機械能損耗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力分布118 【P5-4】雙層液膜表面的平板拖拽力及界面切應力計算118 【P5-5】圓筒摩擦剪切流的切應力及速度分布119 【P5-6】流體動壓潤滑原理——平壁層流問題的擴展120 5.3圓管層流的基本方程及應用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】圓桿在圓管內對中滑動所產生的摩擦流動問題126 【P5-13】豎直圓管內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牛頓流體的本構方程141 6.2流動微分方程的應用141 6.2.1應用概述141 6.2.2流動微分方程應用相關問題142 【P6-1】由控制體質量守恒積分方程變換連續(xù)性方程142 【P6-2】應用連續(xù)性方程判斷流體的可壓縮性142 【P6-3】柱坐標微元體的質量守恒分析142 【P6-4】應用連續(xù)性方程確定交變流場的密度函數143 【P6-5】流體微元表面的質量通量與動量通量143 【P6-6】平行板間一維穩(wěn)態(tài)層流的速度分布144 【P6-7】轉動摩擦液膜的速度及切應力分布145 【P6-8】轉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】通過多孔介質流動的微分方程及其應用148 【P6-11】兩平行圓盤之間的徑向層流流動問題149 【P6-12】底板突然啟動產生的一維非穩(wěn)態(tài)層流問題151 【P6-13】由N-S方程和流線方程推導沿流線的伯努利方程153 【P6-14】等截面管內充分發(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流體平面運動的轉動與體積應變速率164 7.1.2無旋流動(勢流)與勢函數164 7.1.3不可壓縮平面流動的流函數164 7.1.4不可壓縮平面勢流及其特點165 7.1.5勢函數與流函數概念問題165 【P7-1】根據速度勢函數確定速度及流函數165 【P7-2】根據流函數確定速度及速度勢函數166 【P7-3】已知速度分量確定流場運動學特性Ⅰ167 【P7-4】已知速度分量確定流場運動學特性Ⅱ167 【P7-5】直線運動均勻流場的勢函數與流函數Ⅰ168 【P7-6】直線運動均勻流場的勢函數與流函數Ⅱ168 【P7-7】非穩(wěn)態(tài)平面流場的勢函數和流函數168 【P7-8】速度勢函數與加速度勢函數的關系170 【P7-9】平行板間剪切流動的流函數及流量170 【P7-10】傾斜平壁降膜流動的流函數及流量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)流場的流函數及流網圖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】點源與點匯構成的復合流動及偶極流174 【P7-15】均勻橫向流與點源復合——理想流體繞鈍頭體的流動175 【P7-16】均勻橫向流與點源/點匯復合——流場速度與壓力計算177 【P7-17】均勻橫向流與點源/點匯復合——理想流體繞橢圓柱流動177 【P7-18】均勻橫向流與偶極流復合——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流動相似與相似準則185 8.1.1幾何相似185 8.1.2運動相似及時間準則185 8.1.3動力相似及動力相似準則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則188 【P8-3】流動充分發(fā)展管內強制對流換熱過程的相似準則189 8.2.2流動問題影響因素的因次分析190 【P8-4】管內不可壓縮流動的摩擦壓降——因次分析方法示例190 【P8-5】管內充分發(fā)展流動的摩擦壓降表達式192 【P8-6】顆粒沉降速度或繞流阻力問題的因次分析193 【P8-7】圓柱繞流誘導振動頻率問題的因次分析194 【P8-8】流體輸送機械內流體壓力增量影響因素的因次分析195 【P8-9】水輪機輸出力矩及其影響因素的無因次數關系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量199 【P8-13】液體噴嘴產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】高爆能量產生的沖擊波波面半徑及其速度問題201 8.3模型實驗設計及流動相似計算202 8.3.1模型實驗設計的基本要點202 8.3.2模型實驗設計與相似計算問題203 【P8-16】管道內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(機械能轉換過程的相似數)211 【P8-27】反應堆冷卻系統(tǒng)循環(huán)泵的放大模型實驗212 【P8-28】通風系統(tǒng)軸流風扇的性能實驗213 【P8-29】軸流風機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】基于水輪機模型實驗的參數預測問題217 【P8-34】水輪機模型實驗的設計計算219 【P8-35】飛機降落過程的水洞模型實驗220 【P8-36】常壓風洞與壓力風洞中螺旋槳飛機的模型實驗221 【P8-37】低溫氮氣壓力風洞中的飛機模型實驗222 【P8-38】潛艇阻力的水槽實驗與壓力風洞實驗223 【P8-39】潛艇方向舵力矩模型實驗結果的換算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】橋墩周圍波浪結構的模型實驗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及變異模型229 第9章不可壓縮流體管內流動問題231 9.1不可壓縮流體管內流動的基本公式232 9.1.1管內流動充分發(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管內流動的摩擦阻力系數233 9.1.4局部阻力系數234 9.2管內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235 9.2.2管內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的關系237 【P9-5】根據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口壓力計算239 【P9-7】根據圓管層流特性測試流體運動黏度240 【P9-8】根據光滑圓管阻力系數判斷流動形態(tài)241 【P9-9】根據粗糙圓摩擦壓降確定阻力系數及流量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】離心泵進口管路總阻力損失計算243 【P9-14】強制循環(huán)蒸發(fā)器閃蒸室進料管節(jié)流孔板的設計計算244 【P9-15】根據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)255 【P9-27】水庫間分支管路的流量問題(阻力系數隨流量變化)257 【P9-28】水庫間分支管路的流向問題(阻力系數隨流量變化)258 【P9-29】滲透率均勻的管道內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】單一進出口簡單管網的流量與壓降計算262 【P9-33】單一進口多出口簡單管網的流量與壓降計算263 【P9-34】簡單管網的流量與壓降計算(逐次近似法)265 【P9-35】應用逐次近似法計算三回路管網的流量與壓降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車安裝高度273 【P10-4】湍流邊界層內的速度分布計算273 【P10-5】邊界層動量守恒積分方程應用Ⅰ274 【P10-6】邊界層動量守恒積分方程應用Ⅱ275 【P10-7】湍流邊界層總摩擦阻力系數的修正計算式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279 10.2.3球體繞流及其總阻力系數280 10.2.4繞流流動及繞流阻力典型問題280 【P10-11】轎車的風阻功率計算280 【P10-12】潛航器的阻力與功率消耗計算281 【P10-13】廂式貨車側向傾覆的風速計算281 【P10-14】圓柱形煙囪的風載荷及誘導振動頻率計算281 【P10-15】錐形圓柱的風載荷及力矩計算282 【P10-16】轉動圓柱的空氣阻力轉矩及功率計算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】根據氦氣氣球牽繩傾斜角確定風速284 【P10-21】爆米花機操作風速范圍計算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系286 第11章可壓縮流體管內流動問題289 11.1可壓縮流動的相關概念與基本關系290 11.1.1基本假設及熱力學關系290 11.1.2質量與能量守恒方程290 11.1.3聲速、馬赫數及其計算291 【P11-1】氣體及液體中的聲速對比291 【P11-2】以馬赫數表示阻力公式并計算阻力291 【P11-3】相同馬赫數下飛行速度隨高度的變化292 11.1.4滯止狀態(tài)及滯止參數計算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計算294 【P11-7】氣體絕熱管流的參數計算294 11.1.5正激波及其前后參數的計算295 【P11-8】已知正激波前參數計算激波后參數295 【P11-9】已知正激波后參數計算激波前參數296 11.2變截面管內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系296 11.2.2拉伐爾管中馬赫數-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】超聲速風洞參數設計計算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關系計算300 【P11-14】縮放管出口直徑設計問題301 【P11-15】超聲速噴氣發(fā)動機前段擴壓器參數計算302 【P11-16】拉伐爾管內正激波前后及出口馬赫數的聯(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)動機推力計算304 【P11-19】給定上游截面參數和正激波截面面積計算背壓305 【P11-20】超聲速氣流進入縮放管后的參數計算306 11.2.4漸縮管等熵流動分析與計算307 【P11-21】用漸縮管測量管內質量流量307 【P11-22】等動量取樣管設計計算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-時間關系及數值積分計算310 【P11-27】絕熱容器放氣過程的壓力-時間關系及數值積分計算312 11.3等截面管內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】絕熱管流中馬赫數所在截面的位置計算317 【P11-30】根據出口馬赫數和背壓確定上游截面參數318 【P11-31】顆粒輸送管氣流進口參數計算(與平均密度法對比)318 【P11-32】給定管長/流量/進口壓力試差計算管徑319 【P11-33】給定氣流總溫試差計算進口壓力對應的流量320 【P11-34】給定氣流進口溫度試差計算進口壓力對應的流量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】等溫摩擦流動進出口壓力關系與平均密度法關系的對比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】根據進口參數確定下游壓力(等溫與絕熱流動對比)326 【P11-39】給定管參數/出口壓力計算最大流量及進口壓力327 【P11-40】給定兩截面壓力試差計算質量流量(對比平均密度法)328 【P11-41】出口馬赫數為極限狀態(tài)時進口馬赫數的分析與計算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】超聲速飛機的馬赫數及速度測量問題331 【P11-44】文丘里管測量氫氣流量的對比計算332 第12章過程設備內流體的停留時間問題333 12.1停留時間的基本概念與關系334 12.1.1流體停留時間與進口時間的關系334 12.1.2停留時間分布函數與密度函數 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)的總質量335 【P12-2】根據密度函數計算不同時間輸入的流體在特定時間的輸出量336 【P12-3】內部年齡分布密度函數I(t)及其與F(t)和E(t)的關系337 12.2停留時間分布的測試及基本模型338 12.2.1停留時間分布函數與密度函數的測試338 12.2.2停留時間分布的數字特征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問題342 【P12-4】根據脈沖示蹤響應曲線確定RTD函數342 【P12-5】根據階躍示蹤響應曲線確定RTD函數343 【P12-6】根據階躍示蹤響應曲線確定串聯(lián)釜模型參數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347 【P12-12】兩個容器串聯(lián)系統(tǒng)的密度函數與其獨立密度函數的關系348 【P12-13】n個一般反應釜串聯(lián)系統(tǒng)的RTD密度函數遞推公式349 【P12-14】n個相同全混釜串聯(lián)系統(tǒng)的RTD密度函數及數字特征349 【P12-15】軸向擴散流模型的RTD密度函數及分布函數350 【P12-16】圓管內充分發(fā)展層流流動的RTD分布函數352 【P12-17】全混流-平推流循環(huán)系統(tǒng)的RTD密度函數354 【P12-18】變濃度示蹤輸入的響應曲線與RTD密度函數的關系356 【P12-19】一般循環(huán)系統(tǒng)的脈沖示蹤響應曲線及RTD密度函數357 【P12-20】封閉循環(huán)系統(tǒng)脈沖示蹤實驗及RTD密度函數計算358 附錄361 附錄A矢量與場論的基本公式362 附錄B典型特殊函數的性質及微分方程的解365 附錄C常見流體的物性參數367 附錄D常見物理量的量綱與單位換算及常見特征數370 附錄E管道粗糙度、局部阻力系數及繞流總阻力系數參考值372 參考文獻374
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