前言
　　本書系“過程裝備與控制工程”專業(yè)核心課教材，在第2版基礎(chǔ)上總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗與工程實踐修訂增補成稿，全書12章。其中，第1~第10 章標(biāo)題與第2版基本保持一致（流體的力學(xué)性質(zhì)、流體流動的基本概念、流體靜力學(xué)、流體流動的守恒原理、不可壓縮流體的一維層流流動、流體流動微分方程、理想不可壓縮流體的平面運動、流體流動模型實驗方法、不可壓縮流體管內(nèi)流動、流體繞物流動），但內(nèi)容選材與編排上有不同程度的取舍和調(diào)整，系統(tǒng)性和邏輯性進(jìn)一步增強；第11~第12章分別更換為“可壓縮流動基礎(chǔ)與管內(nèi)流動”和“過程設(shè)備內(nèi)流體的停留時間分布”，以適應(yīng)可壓縮流動分析設(shè)計和過程設(shè)備創(chuàng)新開發(fā)的需求。
　　與第2版相比，本版的主要變化體現(xiàn)在以下四個方面。
　　1.改進(jìn)各章內(nèi)容選材與展開順序，知識的系統(tǒng)性和邏輯層次進(jìn)一步增強。
　　這一工作從重新審視各章教學(xué)內(nèi)容及展開順序開始，對每章基本內(nèi)容的系統(tǒng)性、展開的邏輯順序、基本概念是否明確、主要知識點如何應(yīng)用、教學(xué)進(jìn)程能否順利以及與其它章節(jié)知識點的聯(lián)系與銜接等問題，進(jìn)行了再次的分析與研判，由此對各章內(nèi)容選材與編排順序進(jìn)行了不同程度的取舍和調(diào)整，使各章教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和邏輯層次進(jìn)一步增強，并以此重新編寫了各章引言，以引導(dǎo)讀者更清晰地把控每章內(nèi)容的展開脈絡(luò)。
　　2.改進(jìn)論述分析方式，促進(jìn)學(xué)生知識應(yīng)用能力由會做習(xí)題向解決實際問題轉(zhuǎn)變。
　　為達(dá)到這樣的目的，本書針對具體問題的論述分析著重進(jìn)行了四個方面的改進(jìn)。對建立在假設(shè)條件下的問題或結(jié)果，注重聯(lián)系實際闡明其假設(shè)的可行性和結(jié)果的適用性；對適用于同類問題的典型方法或公式，注重通過對比分析闡明其共通性及針對性；對那些在原理解釋或應(yīng)用擴展方面有特別意義的示例問題，注重闡明其特定參數(shù)變化如何影響過程行為，或其結(jié)果如何推廣應(yīng)用于特定過程；對某些給定條件下的應(yīng)用問題，注重聯(lián)系實際反問為什么給定這樣的條件或不這樣會有什么結(jié)果。編者相信，這些改進(jìn)將對基本概念的理解、主要知識點的掌握和基本方法的應(yīng)用有重要促進(jìn)。
　　3.更換本書第2版第11、第12章，以適應(yīng)可壓縮流動問題分析和過程設(shè)備創(chuàng)新開發(fā)的需求。
　　為適應(yīng)可壓縮流動分析的知識需求，本書將“可壓縮流動基礎(chǔ)與管內(nèi)流動”納入作為第11章。該章站在過程裝備的專業(yè)角度，在闡述可壓縮流動的必要基礎(chǔ)后，將應(yīng)用落腳于管內(nèi)流動，并聯(lián)系實際闡明了為什么變截面管中的可壓縮流動分析要以等熵過程為條件，為什么等截面管中的可壓縮流動要分為絕熱流動和等溫流動來研究，從而使該章基本理論與工程實際的聯(lián)系更為明晰。
　　對于過程設(shè)備的創(chuàng)新開發(fā)，實驗是重要手段。其中關(guān)于模型實驗的方法已在本書第8章論述。編者此次將“過程設(shè)備內(nèi)流體的停留時間分布”作為第12章納入本書，是因為流體停留時間分布既能反映過程設(shè)備內(nèi)部的流動行為，又有實驗測試相對容易的優(yōu)勢，對于過程設(shè)備創(chuàng)新開發(fā)中內(nèi)構(gòu)件形式與流動行為關(guān)系的問題，停留時間分布實驗同樣是一種有效的、值得重視的研究手段。
　　4.例題示范性、習(xí)題多樣性、思考題引導(dǎo)性增強。
　　與第2版相比，本書在修訂完善原有例題習(xí)題基礎(chǔ)上，新增例題19例（全書89例），新增習(xí)題82題（全書216題），新增插圖64幅（全書插圖327幅），同時還重新設(shè)計了第7~第11章的全部思考題。其中：①對于例題，特別注重了改進(jìn)其提問的目的性及范圍，闡明其結(jié)果的啟示性及應(yīng)用，以增強其示范性；②習(xí)題中增強了綜合應(yīng)用所學(xué)知識和應(yīng)用Excel計算工具解決問題的分量，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用高等數(shù)學(xué)和現(xiàn)代計算工具綜合解決復(fù)雜問題的能力；且所有習(xí)題均由編者演算后選編或設(shè)計，并附有詳盡答案及解題提示，以方便課程的教學(xué)和促進(jìn)各章主要知識點的理解與掌握；③思考題的設(shè)計重點在于幫助讀者厘清各章主要脈絡(luò)及關(guān)鍵節(jié)點，深化理解其中的核心概念或知識點，明確其前提或應(yīng)用條件。
　　在課程教學(xué)上，教材基本內(nèi)容定位于工程專業(yè)本科，但亦有擴展延伸以滿足研究生教學(xué)需要。編者對課程教學(xué)內(nèi)容安排的建議是：對于本科生，第1~第5章是基本教學(xué)內(nèi)容（約48學(xué)時），第6~第12章可供本科多學(xué)時課程選擇講授；對于研究生，第6~第10章是基本教學(xué)內(nèi)容（約48學(xué)時），第11章和第12章供選擇講授。任課教師可根據(jù)本校專業(yè)學(xué)科或研究方向特色補充、擴展相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。
　　本書修訂工作由黃衛(wèi)星教授負(fù)責(zé)并主要執(zhí)筆，伍勇教授、魏文韞博士、譚帥博士參與共同完成，其中也包含陳文梅教授、李建明教授、肖澤儀教授曾經(jīng)的貢獻(xiàn)。本書修訂工作得到四川大學(xué)教務(wù)處的大力支持和四川大學(xué)化工學(xué)院“多相流設(shè)備與安全工程”團(tuán)隊研究生同學(xué)的大力協(xié)助，在此一并致謝。
　　在本書第3版即將出版之際，編者誠摯感謝兄弟院校的專家教授和任課教師對本教材的選用、褒獎以及所提出的寶貴意見，并希望對本書新版中的缺點、錯誤與不足繼續(xù)予以指正。
　　編者
　　2017年7月
　　第1版前言
　　流體力學(xué)是研究流體受力及其宏觀運動規(guī)律的一門學(xué)科，既有基礎(chǔ)學(xué)科的性質(zhì)，又有鮮明的應(yīng)用學(xué)科特點，而工程流體力學(xué)則更側(cè)重于后者。
　　作為“過程裝備與控制工程”專業(yè)的核心課程之一，“工程流體力學(xué)”課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本原理、基本方法及其在工程實際問題中的應(yīng)用，從而為分析研究過程裝備中的流體流動規(guī)律及其相關(guān)傳遞過程，以及為設(shè)計開發(fā)新型高效的過程裝備奠定必備的基礎(chǔ)。
　　本書根據(jù)全國高等學(xué)�！斑^程裝備與控制工程”專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)組審定的“工程流體力學(xué)”教材大綱編寫，以體現(xiàn)流體力學(xué)學(xué)科體系、突出專業(yè)應(yīng)用背景、適應(yīng)教學(xué)規(guī)律為基本原則，內(nèi)容包括流體力學(xué)基本概念、基本原理、研究方法和工程應(yīng)用四個方面，共12章。
　　第1、第2章分別介紹流體的力學(xué)性質(zhì)及其運動學(xué)基本概念，是工程流體力學(xué)課程必要的預(yù)備性知識。
　　第3～第7章為流體力學(xué)基本原理及分析方法。其中,第3章重點講述靜止條件下的流體受力、流體靜力學(xué)方程及靜止流場特性，該章知識內(nèi)容既可直接應(yīng)用于工程實際，也是后續(xù)動力學(xué)問題中流體受力分析的基礎(chǔ)。第4章是以控制體方法分析研究流體流動過程中遵循質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒原理所表現(xiàn)出來的總體特性，所建立的積分方程是分析化工流動系統(tǒng)物料平衡、設(shè)備受力和能量轉(zhuǎn)換的重要工具。第5章則主要以工程實際中典型的一維流動為對象，闡述將動量定律應(yīng)用于流體微元從而建立流動微分方程，并由此求解流場內(nèi)切應(yīng)力和速度分布的基本方法與過程；在此基礎(chǔ)上，第6章將對一維流動分析方法加以推廣和普遍化，建立三維條件下流體運動的基本微分方程——連續(xù)性方程和Navier-Stokes方程。采取由淺入深、由簡到繁的方式編排第5、第6章，是希望有助于理解和掌握Navier-Stokes方程這一流體力學(xué)主干方程的物理意義和實際應(yīng)用。第7章屬流體運動學(xué)范疇，主要講述流體微團(tuán)基本運動、勢流理論以及求解不可壓縮旋流場的基本方法。
　　第8章和第12章分別為流體力學(xué)實驗研究方法和數(shù)值模擬方法。其中，第8章重點講述了模型實驗基礎(chǔ)——相似原理，以及建立相似準(zhǔn)則的方法和工程模型研究方法，并簡要介紹了流場測試技術(shù)。第12章則以彎曲管道中層流流動的數(shù)值模擬過程為主線，系統(tǒng)介紹了對二維及軸對稱流動問題數(shù)值求解行之有效的渦量�擦骱瘮�(shù)法；并同時對模型方程的建立、離散及求解方法等作了適當(dāng)?shù)臄U展介紹，以希望對感興趣的讀者起到入門引導(dǎo)作用。
　　第9～第11章主要為流體力學(xué)基本原理和方法的綜合應(yīng)用。其中，第9章和第10章分別為管內(nèi)流動問題和流體繞物流動分析，這兩章中關(guān)于速度分布和流體阻力的半經(jīng)驗公式及其實驗結(jié)果等不僅在工程實際中得到廣泛應(yīng)用，而且其中的湍流半經(jīng)驗理論、Prandtl邊界層理論等本身亦屬于流體力學(xué)經(jīng)典知識的范疇。第11章以過程裝備為對象，分別介紹葉輪機械、旋流器、過濾機及離心機中的流體流動及其相關(guān)問題，本章教學(xué)可考慮采取專題講座形式進(jìn)行，因此，教師有必要根據(jù)自身科研特點和新的研究成果選講、補充或替換本章內(nèi)容。
　　本書編寫過程中，綜合參考了傳統(tǒng)工程流體力學(xué)教材和化工傳遞過程教材的內(nèi)容組織和編寫特點，結(jié)合了編者近年來的教學(xué)經(jīng)驗和研究實踐，力求內(nèi)容編排層次清楚，概念闡述直觀明確，同時以較多例題說明基本原理和方法的應(yīng)用。此外，書中各章均選擇編入了一定的習(xí)題和／或思考題，并附有習(xí)題答案或解題難點提示，以有利于教學(xué)和各章基本內(nèi)容的理解與掌握。
　　本書基本內(nèi)容定位于工程專業(yè)本科，但亦有擴展以兼顧研究生教學(xué)需要。對于本科學(xué)生，第1～第5章可作為基本教學(xué)內(nèi)容，第6～第10章可根據(jù)學(xué)時多少選擇講解或介紹；第6～第10章的深入講解及最后兩章可作為研究生基本教學(xué)內(nèi)容。本書主要為“過程裝備與控制工程”專業(yè)教材，也可供高等學(xué)�；�工、輕工、機械、能源及相關(guān)專業(yè)作為教材或教學(xué)參考書選用，并可供相關(guān)專業(yè)科研和工程技術(shù)人員參考。
　　本書由黃衛(wèi)星教授、陳文梅教授主編，潘永密教授主審，董其伍教授審定。其中第1～第3章、第11章由肖澤儀教授編寫，第7～第10章由李建明教授編寫。黃衛(wèi)星教授編寫第4～第6章及第12章，并負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。編者特此感謝四川大學(xué)教務(wù)處對本書編寫工作的大力支持。
　　敬請國內(nèi)同行專家與讀者對本書缺點和錯誤批評指正。
　　編者
　　2001年3月
　　第2版前言
　　本書系普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，在“過程裝備與控制工程”專業(yè)核心課程教材《工程流體力學(xué)》（第1版）基礎(chǔ)上修訂成稿。全書分為12章，包括：
　　1. 流體的力學(xué)性質(zhì) 7.理想不可壓縮流體的平面運動
　　2.流體流動的基本概念 8.流體力學(xué)實驗研究方法
　　3.流體靜力學(xué) 9.管內(nèi)流體流動
　　4.流體流動的守恒原理 10.流體繞物流動
　　5.不可壓縮流體的一維層流流動 11.化工機械中的典型流動分析
　　6.流體流動微分方程 12.流體流動數(shù)值模擬
　　其中,除第2章由原來的“流體運動學(xué)基本概念”擴展為“流體流動的基本概念”外，全書章數(shù)和各章標(biāo)題保持均與第1版一致；但對各章內(nèi)容均作了不同程度的刪減和增補，各章內(nèi)容的編排也作了不同程度的調(diào)整，其主要變化體現(xiàn)在以下三個方面。
　　1.按知識的邏輯與層次關(guān)系編排教材內(nèi)容，以便于課程的教學(xué)和知識的掌握。本書此次修訂中，全書章節(jié)及各章內(nèi)容的編排總體以“基本概念+理論與方法+實際應(yīng)用”的路線為原則，而各章中具體每一節(jié)的編排又以同屬性知識點按層次相對集中為原則，通過對第1版教材的審讀和教學(xué)實踐總結(jié)，對各章內(nèi)容的編排作了不同程度的調(diào)整。茲舉例說明如下。
　　比如，關(guān)于全書層面上的基本概念問題，第1版是以“流體的力學(xué)性質(zhì)”和“運動學(xué)基本概念”兩章來體現(xiàn)的，這也是傳統(tǒng)工程流體力學(xué)教材常用的編排方式；但從工程流體力學(xué)的主要章節(jié)知識和工程實際應(yīng)用的角度看，動力學(xué)疑是核心內(nèi)容，像流動的起因（推動力）、流動的基本形態(tài)（層流與湍流）、流場邊界的影響（流動阻力與阻力系數(shù)）這些貫穿于動力學(xué)各章的基本概念，顯然屬于全書層面上的基本概念，放在其他知識章節(jié)邏輯上都是不平行的。為此，本次修訂中，在完善運動學(xué)基本概念的同時，將動力學(xué)有關(guān)基本概念也一并納入第2章，將該章擴展為“流體流動的基本概念”，從而與第1章一起，構(gòu)成后續(xù)各章共同的基礎(chǔ)平臺。
　　又比如，關(guān)于具體各章的內(nèi)容編排，本次修訂中重點針對概念的提出與基本理論闡述相互穿插（想到哪兒說到哪兒），導(dǎo)致基本概念定義模糊、章節(jié)內(nèi)容層次不清的問題，以及基本理論落腳到實際應(yīng)用相對薄弱的問題，對相關(guān)各章的內(nèi)容編排進(jìn)行了較大的調(diào)整，將各章專屬通用概念集中系統(tǒng)闡述，并增補實際應(yīng)用問題分析作為理論與方法的落腳點，從而使各章內(nèi)容展現(xiàn)出“基本概念+理論與方法+實際應(yīng)用”的明確路線。其次，本次修訂中對于各章節(jié)某一具體知識點的闡述也盡量將與之相聯(lián)系的概念集中分層闡述，以達(dá)提綱挈領(lǐng)之效。例如，對于第1章中流體黏滯性的闡述，通常主要集中于牛頓剪切定律和黏性系數(shù)的描述，而本次修訂中則從流體黏滯性的現(xiàn)象、本質(zhì)、數(shù)學(xué)描述、黏性系數(shù)變化行為、黏滯性概念的引申與應(yīng)用等方面，將其簡要歸納為內(nèi)摩擦力、分子動量擴散、牛頓剪切定律、動力黏度及其溫度變化行為和經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式、運動黏度、流體流動的滑移固壁邊界條件、理想流體概念共7個要點加以分層論述，這顯然更有助于基本概念的系統(tǒng)掌握；本次修訂中對細(xì)節(jié)內(nèi)容的類似整合見諸于不少章節(jié)，此處不再贅述。
　　2.加強基本理論與方法的應(yīng)用分析，促進(jìn)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力的培養(yǎng)。工程流體力學(xué)區(qū)別于理論流體力學(xué)在于它側(cè)重工程實際應(yīng)用；工程流體力學(xué)作為過程裝備與控制工程專業(yè)的核心課程，目的也是使學(xué)生掌握流體力學(xué)的基本原理與分析方法，以解決生產(chǎn)實際中和過程裝備設(shè)計開發(fā)中相關(guān)的流體流動問題。為此，本次修訂中增補了相當(dāng)篇幅的內(nèi)容以落實和加強基本理論和方法的實際應(yīng)用。比如，第3章中增補的靜壓測試原理和物體表面受力分析，第4章中增補的運動流體的能量以及守恒方程綜合應(yīng)用分析專節(jié)，第8章中增補的模型研究應(yīng)用舉例，第9章中增補的圓管流動阻力損失專節(jié)等。
　　3.與第1版相比，本次修訂在完善更新原有例題習(xí)題基礎(chǔ)上，新增例題34例，新增習(xí)題54題，新增插圖100余幅。其中，新增例題主要集中于基本教學(xué)內(nèi)容第1～第5章，以及第1版中例題較少的第7～第10章；新增習(xí)題和新增插圖主要集中于基本教學(xué)內(nèi)容第1～第5章；新增例題習(xí)題的選編均針對相應(yīng)各章主要知識點和基本概念設(shè)計，而且對各章所有習(xí)題都進(jìn)行了仔細(xì)驗算，并在書末給出了習(xí)題答案及解題要點提示。
　　編者希望修訂工作中所做出的上述努力，能有助于本書整體質(zhì)量的提高，有利于課程的教學(xué)和知識的掌握。使之在作為“過程裝備與控制工程”及相關(guān)專業(yè)“工程流體力學(xué)”課程教材的同時，亦對化工機械及相關(guān)專業(yè)的科研和工程技術(shù)人員有實際參考價值。
　　本書課程教學(xué)內(nèi)容定位與第1版一致，基本內(nèi)容定位于工程專業(yè)本科，但亦有擴展以兼顧研究生教學(xué)需要。其中，我們對課程教學(xué)內(nèi)容安排的建議是：（1）對于本科生，第1章～第5章是基本教學(xué)內(nèi)容，其中第3章和第4章是重點，第6章～第10章可供本科多學(xué)時課程選擇講授；（2）對于研究生，第6章至第10章是基本教學(xué)內(nèi)容，第11章和第12章供選擇講授。任課教師可根據(jù)本校專業(yè)學(xué)科或研究方向特色補充擴展相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。
　　本書修訂工作由黃衛(wèi)星教授負(fù)責(zé)并主要執(zhí)筆，李建明教授、肖澤儀教授參與共同完成。修訂工作中，李海龍、朱麗、岳蓮、蘇丹等研究生同學(xué)協(xié)助完成了插圖繪制、習(xí)題編輯與演算和文稿校對，四川大學(xué)教務(wù)處對本書編寫工作給予了大力支持，在此一并感謝。
　　在本書第2版即將出版之際，編者衷心感謝兄弟院校的教授、老師們對本教材的選用、褒獎以及在教學(xué)實踐中對本教材提出的寶貴意見，并希望對本書缺點和錯誤繼續(xù)批評指正。
　　編者
　　2008年10月