《工程流体力学(水力学)/普通高等教育“十二五”规划教材》按照全国普通高等学校环境工程与科学专业、给水排水工程专业最新教学大纲编写,充分考虑注册工程师中流体力学考试的基本知识点内容与要求。力求深入浅出,注重工程应用。
紧随教学改革与国际认证的需要,《工程流体力学(水力学)/普通高等教育“十二五”规划教材》在形式上进行了创新,上篇主要为基本理论篇,内容包括:绪论、流体静力学、流体体运动学与势流理论、流体动力学、相似原理与量纲分析、流动阻力与水头损失。下篇为工程应用篇,内容包括孔口、管嘴出流与有压管流、紊流射流与扩散、明渠均匀流、明渠非均匀流、堰流与闸孔出流、渗流、一元气体动力学基础。同时教材在内容上也进行了精简、补充和调整,兼顾了国内外学者对教材的要求。
《工程流体力学(水力学)/普通高等教育“十二五”规划教材》可作为普通高等院校给水排水工程专业、环境工程专业、土木工程专业、市政工程专业,本、专科教材,还可是工程技术人员的参考书和研究生入学考试的参考书。教材结合给水排水工程专业注册设备工程师考试大纲和要求,还可作为给水排水工程专业注册设备工程师的学习教材。
1 从基本理论、基本原理和基础计算方法出发,由浅入深,易学易懂。
2 经典理论与实际工程结合,重视案例教学。
3 配套习题参考答案。
4 融合反映学科发展方向的新知识,引入大型工程三峡工程、南水北调工程作为实际例证。
5 《工程流体力学(水力学)/普通高等教育“十二五”规划教材》结合给水排水工程专业注册设备工程师考试大纲和要求,还可作为给水排水工程专业注册设备工程师的学习教材。
本教材编写在多年的教学实践和科学研究工作基础上,在专业指导委员会的指导下编写。编写过程中学习了国内外先进的学科建设与教学经验,博采众家之长,力求较强的专业教育特色。按照全国高等学校环境工程与科学、给水排水、土木工程专业的最新教学大纲,和普通高等教育“十二五”国家级规划的要求,针对给水排水工程、环境工程、土木工程专业,解决专业中存在的水力学问题,既具有丰富的基础理论知识,又具有丰富的专业知识和极强的专业特色。真正让同学感到工程流体力学(水力学)课程的工程性,学习起来具有更强的主动性和积极性。
本教材的编写中吸纳了教学中的经验,从基本理论、基本原理、计算方法出发,由浅入深,从简单的理想流体到复杂实际流体,从一般的三维流动到简化的一维流动,同学学习起来更加易懂。根据给水排水工程专业、环境工程专业、土木工程专业的发展,溶入新的前缘研究方向,和实际工程。力求将经典理论的原理与实际工程的应用相结合,强化基础、重视实际、计算简便、思路清晰明了。
教材形式上分为上篇和下篇两部分组成,上篇主要为基本理论篇,内容包括:绪论、流体静力学、流体体运动学与势流理论、流体动力学、相似原理与量纲分析、流动阻力与水头损失。下篇为工程应用篇,内容包括孔口、管嘴出流与有压管流、紊流射流与扩散、明渠均匀流、明渠非均匀流、堰流与闸孔出流、渗流、一元气体动力学基础。同时教材在内容上也进行了精简、补充和调整,兼顾了国内外学者对教材的要求。
书中融入了科学研究中的最新成果和技术资料,及时反映学科发展的方向和新知识,引入目前著名的大型工程三峡工程、南水北调工程作为实际例证。教材考虑既拓宽专业知识面,又力求作到科学性、理论性、系统性和专业针对性。教材的编写中尽量考虑到不同层次同学的要求,由浅入深、循序渐进、并具有较强的逻辑性与实用性。
全书分13章,参加本书的编者有重庆大学龙天渝(2、3、13章);重庆大学程光均(5、9、12章);重庆大学向文英(1、4、6、7、8、10、11);重庆大学安强(6~12章习题与答案)。本书由重庆大学张智主审。在编写过程中得到校内外的领导、老师们的帮助与支持,在此一并表示衷心感谢!
由于作者水平有限和时间的限制,欢迎读者提出宝贵的建议和批评!
编者
向文英,出生年月 1965
技术职务 副教授
行政职务
电子邮箱 xwy829@126.com
通信地址 通信地址:重庆大学城环学院给排水教研室
1.主要研究方向:
城市水资源规划与管理;管渠工程理论与技术;水文与城市雨洪控制
2.社会兼职、国内外学术团体任职情况:
3.教育及进修经历
2003年-2007年重庆大学,资源与环境工程学院,博士
1999年-2001年重庆大学,城环学院市政工程,硕士
1982年-1986年四川大学,水利工程,学士
4. 主持或主研的科学研究项目
①重庆市高等教育教学改革研究项目:土木与环境类流体力学优质教学资源共享平台建设.2009.6,主持,1万
②重庆市重大教学项目:流体力学虚拟实验实践平台建设,2010.6,主持,3万
③重庆市长寿区葛兰镇简易治污工程,2010.1,主持,8万。
⑤国家重大项目:<三峡工程施工导流与通航问题研究明渠通航方案优化试验研究>合同编号:85-16-03-03,1993.4。
上篇 流体力学的基本理论
第1章 绪论
1.1 流体力学的任务及其发展史
1.2 连续介质模型
1.3 流体的主要物理性质
1.4 作用在流体上的力
1.5 流体力学的研究方法
习题
第2章 流体静力学
2.1 流体静压强及其特性
2.2 流体平衡微分方程
2.3 重力场中的液体平衡
2.4 液柱式测压计
2.5 液体的相对平衡
2.6 静止液体作用在平面上的总压力
2.7 静止液体作用在曲面上的总压力
2.8 潜体与浮体的平衡和稳定
习题
第3章 流体运动学与势流理论
3.1 流体运动的描述方法
3.2 流体流动的若干基本概念
3.3 恒定总流的连续性方程
3.4 流体运动的连续性微分方程
3.5 流体微团运动的分析
3.6 有旋流动和无旋流动
3.7 恒定平面势流
3.8 势流的叠加原理与复合势流
习题
第4章 流体动力学
4.1 理想流体的运动微分方程
4.2 理想流体元流的能量方程
4.3 实际流体的运动微分方程——(Navierstokes)纳维斯托克斯方程
4.4 实际流体的能量方程
4.5 实际流体能量方程的工程应用
4.6 不可压缩气体的能量方程
4.7 恒定总流的动量方程
习题
第5章 相似原理与量纲分析
5.1 流动相似
5.2 动力相似准则
5.3 模型实验与工程应用
5.4 量纲分析
习题
第6章 流动阻力与水头损失
6.1 流动阻力与水头损失的两种类型
6.2 实际流体流动的两种型态——层流与紊流
6.3 均匀流的沿程水头损失
6.4 圆管层流运动
6.5 紊流运动
6.6 圆管中沿程阻力系数的变化规律及影响因素
6.7 局部水头损失
6.8 边界层理论与绕流运动
习题
下篇 流体力学在工程中的应用
第7章 孔口、管嘴出流与有压管路
7.1 恒定孔口出流
7.2 恒定管嘴出流
7.3 短管的水力计算
7.4 长管的水力计算
7.5 枝状管网的水力计算
7.6 环状管网的水力计算
7.7 有压管路中的水击
习题
第8章 紊流射流与扩散
8.1 紊流射流的分类与特性
8.2 圆断面射流
8.3 平面射流
8.4 扩散的基本方程
8.5 紊流扩散
8.6 剪切流的离散
习题
第9章 明渠均匀流
9.1 恒定明渠均匀流的特征
9.2 明渠均匀流的基本公式
9.3 水力最优断面及允许流速
9.4 明渠均匀流的水力计算
9.5 无压圆管的水力计算
9.6 复式断面的水力计算
习题
第10章 明渠非均匀流
10.1 断面单位能量与临界水深
10.2 急流、缓流与临界流
10.3 水跃与跌水
10.4 恒定明渠非均匀渐变流微分方程
10.5 棱柱体渠道中恒定明渠非均匀渐变流的水面曲线
10.6 天然河道水面曲线的计算
习题
第11章 堰流与闸孔出流
11.1 堰流的分类与流量公式
11.2 薄壁堰
11.3 实用堰
11.4 宽顶堰
11.5 闸孔出流
习题
第12章 渗流
12.1 渗流的基本概念
12.2 渗流模型与达西渗流定律
12.3 地下水的均匀渗流与非均匀渐变渗流
12.4 棱柱体地下明渠恒定渐变渗流浸润曲线分析
12.5 井与集水廊道
12.6 井群
习题
第13章 一维气体动力学基础
13.1 可压缩气流的一些基本概念
13.2 无黏性气体的一维恒定流动
13.3 实际气体在等截面管道中的流动
习题
部分习题参考答案
参考文献