Основы механики жидкости

В книге изложены основные вопросы механики идеальной и вязкой жидкости. Наряду с фундаментальными положениями особое внимание уделено прикладным вопросам, находящим широкое применение в судостроении, движению жидкости в трубопроводах и пограничном слое, произвольному движению тел в жидкости, теории крыла и теории волновых движений.
Для специалистов, занимающихся гидромеханикой, теорией корабля и проектированием судов. Рекомендована в качестве пособия для системы повышения квалификации.

Содержание
Предисловие
1. Введение
1.1. Предмет механики жидкости и краткий исторический очерк ее развития
1.2. Значение механики жидкости для современного инженера-кораблестроителя
2. Понятия теории поля и основы кинематики жидкости
2.1. Элементы теории поля
2.1.1. Тензоры и простейшие операции над ними
2.1.2. Дифференциальные операторы скалярного и векторного полей
2.1.3. Интегральные соотношения
2.1.4. Свойства дифференциального тензора векторного поля
2.1.5. Безвихревые и соленоидальные векторные поля
2.2. Основы кинематики жидкости
2.2.1. Способы описания движений жидкости
2.2.2. Линии и трубки тока. Вихревые линии и трубки
2.2.3. Кинематика жидкой частицы. Теорема Гельмгольца
2.2.4. Ускорение жидкой частицы
3. Основы гидродинамики и их простейшие приложения
3.1. Силы, действующие в жидкости
3.1.1. Физические свойства жидкости
3.1.2. Массовые и поверхностные силы
3.1.3. Тензор напряжений
3.1.4. Давление. Тензор вязких напряжений
3.2. Основные уравнения гидродинамики однородной несжимаемой жидкости
3.2.1. Общие законы механики жидкости
3.2.2. Уравнения движения в векторной форме
3.2.3. Уравнение неразрывности однородной несжимаемой жидкости
3.2.4. Скалярная форма уравнений гидродинамики
3.3. Основы гидростатики
3.3.1. Уравнения Эйлера равновесия жидкости
3.3.2. Гидростатический закон распределения давлений
3.3.3. Силы давления на плоскую поверхность
3.3.4. Давление на криволинейную поверхность. Закон Архимеда
3.4. Уравнения движения идеальной жидкости
3.4.1. Дифференциальные уравнения Эйлера
3.4.2. Интегралы уравнений Эйлера при безвихревом движении
3.4.3. Интегралы уравнений Эйлера при установившемся движении
3.4.4. Примеры применения интеграла (уравнения) Бернулли. Трубки для измерения скоростей потока
3.5. Истечение и перетекание жидкостей
3.5.1. Истечение из малого отверстия
3.5.2. Истечение из отверстия конечных размеров. Перетекание через водослив
3.5.3. Время опорожнения отсека
3.5.4. Время выравнивания уровней в сообщающихся отсеках
4. Уравнения движения вязкой жидкости и теория подобия
4.1. Уравнения Навье - Стокса
4.1.1. Обобщенная гипотеза Ньютона
4.1.2. Уравнения Навье - Стокса движения вязкой жидкости
4.1.3. Применение уравнений Навье - Стокса к течению в плоском канале
4.2. Основы теории подобия движений жидкости
4.2.1. Задачи теории подобия
4.2.2. Геометрическое и кинематическое подобие. Число Струхаля
4.2.3. Динамическое подобие
4.2.4. Закон подобия Фруда
4.2.5. Закон подобия Рейнольдса
4.2.6. Общий случай динамического подобия. Структура формул для усилий, действующих на тело в жидкости
4.3. Уравнения турбулентного движения жидкости
4.3.1. Режимы движения вязкой жидкости
4.3.2. Осредненные характеристики турбулентного движения. Правила осреднения
4.3.3. Уравнения осредненного турбулентного движения (уравнения Рейнольдса)
4.3.4. Турбулентные (кажущиеся) напряжения и векторная форма уравнений Рейнольдса
5. Движение жидкости в трубах и пограничном слое
5.1. Основные уравнения потока вязкой жидкости
5.1.1. Понятие о плавно изменяющемся потоке. Распределение давлений в поперечном сечении
5.1.2. Энергия потока
5.1.3. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости
5.1.4. Касательные напряжения при равномерном прямолинейном движении жидкости
5.1.5. Структура формул для потерь напора по длине потока
5.2. Определение потерь напора по длине трубопровода
5.2.1. Ламинарное движение в круглой трубе
5.2.2. Касательные напряжения при турбулентном движении в круглой трубе
5.2.3. Распределение скоростей в турбулентном ядре потока
5.2.4. Расход и средняя скорость. Распределение скоростей в пристеночной части турбулентного потока
5.2.5. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы
5.2.6. Потери напора по длине трубопровода при турбулентном движении
5.3. Основы практического расчета трубопроводов
5.3.1. Местные потери напора
5.3.2. Расчет коротких трубопроводов
5.3.3. Расчет длинных трубопроводов. Сложные трубопроводы
5.3.4. Гидравлический удар в трубах
5.4. Элементы теории пограничного слоя
5.4.1. Понятие о пограничном слое
5.4.2. Приближенные уравнения Прандтля для плоского пограничного слоя
5.4.3. Интегральное соотношение Кармана
5.4.4. Ламинарный пограничный слой на плоской пластине
5.4.5. Турбулентный пограничный слой на гладкой плоской пластине
6. Основы теории вихревых и потенциальных движений жидкости
6.1. Вихревые движения жидкости
6.1.1. Понятие о вихревых движениях жидкости
6.1.2. Кинематические теоремы о вихрях
6.1.3. Динамические теоремы о вихрях
6.1.4. Поле скоростей, индуцируемое вихревым шнуром
6.1.5. Цилиндрический вихревой слой
6.2. Потенциальные движения жидкости
6.2.1. Основные формулы, теорема Лагранжа. Практическое значение изучения потенциальных потоков
6.2.2. Некоторые свойства потенциальных потоков
6.2.3. Кинетическая энергия потенциального потока
6.2.4. Плоский поток. Функция тока
6.2.5. Плоский потенциальный поток. Соотношения Эйлера-Лагранжа
6.3. Простейшие пространственные потенциальные потоки
6.3.1. Поступательный поток
6.3.2. Пространственный источник (сток)
6.3.3. Метод наложения потенциальных потоков
6.3.4. Пространственный диполь
6.3.5 Наложение поступательного потока на диполь. Обтекание сферы
6.3.6. Кинетическая энергия жидкости при движении шара
6.4. Простейшие плоские потенциальные потоки
6.4.1. Поток вокруг прямолинейного вихревого шнура
6.4.2. Прямолинейный шнур источников (плоский источник)
6.4.3. Шнур диполей (плоский диполь)
6.4.4. Наложение поступательного потока на плоский диполь. Обтекание кругового цилиндра
6.4.5. Распределение давлений на поверхности цилиндра. Кинетическая энергия жидкости при движении цилиндра
6.4.6. Обтекание кругового цилиндра с циркуляцией. Эффект Магнуса
7. Основы теории взаимодействия тел с идеальной жидкостью
7.1. Обтекание тела произвольной формы поступательным потоком
7.1.1. Краевая задача об обтекании тела и методы ее решения
7.1.2. Потенциалы простого и двойного слоев
7.1.3. Сведение краевой задачи к интегральному уравнению
7.1.4. Приближенное решение интегрального уравнения
7.1.5. Парадокс д’Аламбера
7.2. Движение тела в идеальной жидкости
7.2.1. Общие положения
7.2.2. Кинетическая энергия жидкости при движении тела
7.2.3. Структура потенциала скорости
7.2.4. Присоединенные массы и их свойства
7.2.5. Кинетическая энергия системы тело -жидкость
7.3. Основные положения теории крыла
7.3.1. Характеристики несущего крыла
7.3.2. Теорема Жуковского о подъемной силе крыла бесконечного размаха
7.3.3. Определение циркуляции. Постулат Жуковского-Чаплыгина
7.4. Элементы теории крыла конечного размаха
7.4.1. Экспериментальные данные
7.4.2. Вихревая система крыла конечного размаха. Индуктивные скорость и сопротивление
7.4.3. Крыло минимального индуктивного сопротивления
7.4.4. Динамические характеристики эллиптического крыла
7.4.5. Пересчет характеристик крыла с одного размаха на другой
8. Волновые движения жидкости
8.1. Основы теории гравитационных волн
8.1.1. Физическая сущность волновых движений жидкости
8.1.2. Плоские волны малой амплитуды. Основные допущения и граничные условия
8.1.3. Определение потенциала скорости
8.1.4. Стоячие волны в жидкости конечной глубины
8.2. Теория плоских прогрессивных волн
8.2.1. Прогрессивные волны в жидкости конечной глубины
8.2.2. Определение траекторий и скоростей частиц жидкости
8.2.3. Прогрессивные волны на глубокой воде
8.2.4. Энергия волны и скорость ее переноса
8.2.5. Трохоидальные волны Герстнера
Предметный указатель
Список рекомендуемой литературы