全书系统介绍船舶与海洋工程专业所涉及的高等流体力学知识，包括流体力学常用数学知识、流体运动的基本方程组、理想流体动力学、流体涡旋运动基本理论、势流理论、黏性流体动力学、自由表面流动理论等内容。


本书可作为船舶与海洋工程及其相近工科专业研究生的流体力学课程教材，也可作为相关专业教学和研究人员的参考书。

目录

第 1 章 流体力学常用的数学知识

1.6.1 正交曲线坐标系

1.6.2 正交性

1.6.3 拉梅系数

1.6.4 正交曲线坐标系中微元弧长、微元面积和微元体积

1.5.1 平面格林定理

1.5.2 空间格林定理

1.4.1 高斯公式

1.4.2 三维格林公式

1.4.3 广义斯托克斯公式

1.4.4 变化率公式

1.3.1 汉密尔顿算子

1.3.2 拉普拉斯算子

1.2.1 无源场

1.2.2 有势场

1.2.3 调和场

1.1.1 场

1.1.2 标量场的等值面、方向导数和梯度

1.1.3 矢量的基本运算

1.1.4 矢量场的矢量线、通量、散度和旋度

1.1 场、标量场、矢量场的概念

1.2 无源场、有势场和调和场

1.3 汉密尔顿算子和拉普拉斯算子

1.4 高斯公式、格林公式与斯托克斯公式及变化率公式

1.5 格林定理

1.6 正交曲线坐标系、正交性、拉梅系数

1.7 曲线坐标系下坐标轴向量的偏导数

1.8 汉密尔顿算子、梯度、散度、旋度及拉普拉斯算子在正交曲线坐标系中的表达式

习题

第 2 章 流体力学基本方程组

2.7.1 定常流动和非定常流动

2.7.2 均匀流动与非均匀流动

2.7.3 缓变流与急变流

2.7.4 有压流、无压流与射流

2.7.5 空间流动 (三维流动)、平面流动和轴对称流动 (二维流动)

2.7.6 其他分类方法

2.6.1 初始条件

2.6.2 边界条件

2.5.1 状态方程

2.5.2 正压流体与斜压流体

2.5.3 完全气体的内能与熵

2.4.1 积分形式的连续性方程

2.4.2 积分形式的运动方程 (动量方程)

2.4.3 积分形式的动量矩方程

2.4.4 积分形式的能量方程

2.3.1 微分形式的连续方程

2.3.2 微分形式的运动方程 (动量方程)

2.3.3 微分形式的能量方程

2.2.1 系统

2.2.2 控制体

2.2.3 雷诺输运定理 (流体系统内物理量对时间随体导数公式)

2.1.1 流体运动所遵循的物理定律

2.1.2 物理定律的表达方法

2.1 流体力学基本方程组的一般论述

2.2 雷诺输运定理

2.3 微分形式的流体力学基本方程组

2.4 积分形式的流体力学方程组

2.5 状态方程及内能

2.6 初始条件及边界条件

2.7 流体运动的分类

习题

第 3 章 理想流体运动方程的积分关系式和应用

3.5.1 动量定理、动量矩定理

3.5.2 动量定理、动量矩定理的应用

3.4.1 积分的意义

3.4.2 伯努利积分的应用

3.4.3 拉格朗日积分的应用

3.2.1 伯努利积分的形式

3.2.2 伯努利积分的应用条件

3.1.1 欧拉运动方程的各种形式

3.1.2 理想流体运动微分方程组的封闭性

3.1 理想流体运动方程的进一步简化

3.2 伯努利积分

3.3 拉格朗日积分

3.4 两种积分的意义和应用

3.5 动量定理、动量矩定理及其应用

习题

第 4 章 流体涡旋运动理论

4.5.1 涡旋场诱导的速度场

4.5.2 涡旋场诱导的速度场：毕奥 - 萨伐定理

4.5.3 涡群的运动

4.4.1 理想流体涡量输运方程

4.4.2 理想流体涡旋运动的性质

4.3.1 黏性流体涡量输运方程

4.3.2 黏性流体中速度环量的变化

4.2.1 速度环量

4.2.2 速度环量定理

4.2.3 复连域斯托克斯定理

4.1 涡旋运动的基本概念

4.2 速度环量定理 (斯托克斯定理)

4.3 黏性流体涡量输运方程及速度环量的变化

4.4 理想流体涡量输运方程及其涡旋运动的性质

4.5 涡旋在理想不可压缩流体中所引起的速度场

4.6 涡旋运动的产生、扩散和衰减

4.7 卡门涡街

习题

第 5 章 势流理论

5.9.1 相对运动速度势和绝对运动速度势

5.9.2 非定常运动速度势的求解

5.9.3 附加惯性力和附加质量

5.8.1 基本流动

5.8.2 基本流动叠加

5.7.1 作用力和作用力矩的布拉休斯公式

5.7.2 库塔 - 茹可夫斯基升力定理

5.6.1 平壁面镜像定理

5.6.2 圆柱面镜像定理

5.5.1 保角变换的概念和对应的流动关系

5.5.2 几种常用的保角变换关系

5.5.3 绕平板无环流流动

5.5.4 绕平板有环流流动

5.4.1 均匀流和点源的叠加

5.4.2 均匀流和一对等强度源汇的叠加

5.4.3 均匀流和偶极的叠加

5.4.4 绕圆柱体无环量流动

5.4.5 绕圆柱体有环量流动

5.3.1 复势和复速度

5.3.2 复势的可叠加性

5.3.3 平面基本流动的复势

5.2.1 不可压缩流体平面运动的流函数

5.2.2 不可压缩流体轴对称运动的流函数

5.1.1 不可压缩势流问题的基本方程

5.1.2 势流问题的边界条件

5.1.3 势流问题的初始条件

5.1.4 势流问题的求解方法

5.1.5 速度势函数的力学意义

5.1.6 速度势函数和无旋运动的某些性质

5.1 不可压缩势流问题的基本方程和边界条件

5.2 平面运动和空间轴对称运动的流函数

5.3 平面流动的复势和复速度

5.4 不可压缩势流平面流动的奇点叠加法

5.5 不可压缩势流平面流动的保角变换法

5.6 不可压缩势流平面流动的镜像法

5.7 定常绕流中柱体受力的复势表示

5.8 不可压缩势流空间轴对称流动

5.9 附加质量及其性质

5.10 无界流域中运动物体所受的力

习题

第 6 章 黏性流体动力学

6.5.1 圆柱与圆球绕流阻力

6.5.2 流动阻力及其减小的办法

6.4.1 边界层的概念

6.4.2 边界层流动状态

6.4.3 边界层分离及引起的阻力

6.3.1 基本概念

6.3.2 圆管内的湍流速度分布

6.3.3 圆管中的摩擦阻力系数

6.3.4 管道流动局部损失

6.3.5 管路计算

6.2.1 湍流求解方法

6.2.2 RANS 方程

6.2.3 湍流模型

6.1.1 N - S 方程的简化形式

6.1.2 平行平板间的定常层流流动

6.1.3 圆管内的定常层流运动

6.1.4 往复振荡平板引起的层流流动

6.1 不可压缩黏性流体层流运动

6.2 不可压缩黏性流体湍流运动

6.3 不可压缩黏性流体圆管内湍流流动

6.4 边界层流动分离和控制

6.5 黏性不可压缩流体无界绕流阻力的计算

习题

第 7 章 自由表面流动的基本理论

7.4.1 流体体积函数 (VOF) 法

7.4.2 水平截距 (Level - set) 法

7.4.3 光滑粒子流体动力学 (SPH) 方法

7.3.1 斯托克斯波

7.3.2 椭圆余弦波

7.3.3 孤立波

7.3.4 随机波理论

7.3.5 畸形波

7.3.6 波浪理论的适用性

7.3.7 运动物体受到的波浪力

7.2.1 平面驻波

7.2.2 平面进行波

7.2.3 浅水波

7.2.4 波群与群速度

7.2.5 波能的转移及兴波阻力

7.2.6 兴波阻力

7.2.7 线性波浪的非线性特性

7.1.1 基于黏流模型的基本方程和边界条件

7.1.2 基于势流模型的基本方程和定解条件

7.1 自由表面流动定解条件

7.2 基于势流模型的线性自由表面波理论

7.3 基于势流模型的非线性自由表面波理论

7.4 自由表面流动处理技术

习题

参考文献