工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)(伍悅濱)（第二版）
本教材內(nèi)容覆蓋了全國注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）執(zhí)業(yè)資格考試基礎(chǔ)考試大綱中對流體力學(xué)部分的內(nèi)容要求。全書詳細(xì)介紹了流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動學(xué)、流體動力學(xué)基礎(chǔ)、量綱分析和相似原理、流動阻力和能量損失、邊界層和繞流運(yùn)動、不可壓縮流體的管道流動、明渠均勻流、滲流、氣體紊流射流、一元?dú)怏w動力學(xué)基礎(chǔ)、流動要素量測、泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)、泵與風(fēng)機(jī)的工作分析。每章均附有思考題和習(xí)題，附錄有各章主要專業(yè)術(shù)語的中英文對照。
本書可作為高等學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)流體力學(xué)課程的本科教材，也可作為全國注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）流體力學(xué)考試的參考書，同時可供其他專業(yè)及相關(guān)科技人員參考。
適讀人群 ：本書可作為高等學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)流體力學(xué)課程的本科教材，也可作為全國注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）流體力學(xué)考試的首選參考書，同時可供其他專業(yè)及相關(guān)科技人員參考。
《工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》是為高等學(xué)校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)流體力學(xué)課程編寫的教材，也可作為工業(yè)與民用建筑、道路橋梁與交通、市政、環(huán)境等專業(yè)的流體力學(xué)教學(xué)參考用書。同時，由于本書內(nèi)容覆蓋了全國注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）執(zhí)業(yè)資格考試基礎(chǔ)考試大綱中對流體力學(xué)部分的內(nèi)容要求，所以還可作為注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）流體力學(xué)復(fù)習(xí)考試的重要參考書。
《工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》的編寫廣泛吸收了國內(nèi)各類流體力學(xué)教材的精華，力求有所發(fā)展和提高。為適應(yīng)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)發(fā)展和培養(yǎng)目標(biāo)的需要，加強(qiáng)了必要的理論基礎(chǔ)并做到與專業(yè)密切結(jié)合；根據(jù)注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）執(zhí)業(yè)資格基礎(chǔ)考試大綱的要求，精心設(shè)計了全書的知識體系和內(nèi)容；為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、提高分析和解決工程問題的能力，各章均精心選編和設(shè)計了思考題和習(xí)題。
伍悅濱，哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，教授 博導(dǎo)。住建部
學(xué)習(xí)經(jīng)歷
自1983.8至1987.7，就讀于沈陽建筑大學(xué)給水排水工程專業(yè)，研究方向?yàn)榻o排水工藝及設(shè)計
自1987.8至1990.1，就讀于哈爾濱建筑大學(xué)水力學(xué)及河流動力學(xué)專業(yè)，研究方向?yàn)榱黧w添加劑減阻機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究，
自1996.8至2000.7，就讀于哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政工程專業(yè)，研究方向?yàn)榻o水管網(wǎng)系統(tǒng)理論及應(yīng)用。
工作經(jīng)歷
自1990.1至1994.8，在哈爾濱建筑大學(xué)擔(dān)任助教，
自1994.8至2000.7，在哈爾濱建筑大學(xué)擔(dān)任講師
自2000.7至2006.12，在哈爾濱工業(yè)大學(xué)擔(dān)任副教授，
自2006.12至今，在哈爾濱工業(yè)大學(xué)擔(dān)任教授。
主要科研方向
長距離輸水管線水力瞬變流分析與控制
管網(wǎng)系統(tǒng)非恒定流計算及其系統(tǒng)優(yōu)化與可靠性分析
水體動力學(xué)特性和污染物行為分析以及其數(shù)值模擬
耦合物理化學(xué)過程的流場特性研究及其數(shù)值模擬
主要科研獎勵
《納米碳晶導(dǎo)電發(fā)熱材料制備及應(yīng)用技術(shù)》，黑龍江科技進(jìn)步二等將，排名第三
主要學(xué)術(shù)論文、專著、專利
1. 伍悅濱等 用節(jié)點(diǎn)水齡量度給水管網(wǎng)的水質(zhì)狀況，給水排水，2002.5
2. 伍悅濱等 給水管網(wǎng)系統(tǒng)性能的評價方法，中國給水排水，2003.4
3. 伍悅濱等Assessment on Reliability of Water Quality in Water Distribution Systems，哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報（英文版），2004.10
4. 伍悅濱等 基于瞬變反問題分析的給水管網(wǎng)漏失數(shù)值模擬，哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005.11
5. 伍悅濱等 給水管網(wǎng)系統(tǒng)中的水力瞬態(tài)工況模擬，北京科技大學(xué)學(xué)報，2006.5
6. 伍悅濱等 Numerical simulation of three-dimensional flow field in quadrate stirred tanks，New Trends in Fluid Mechanics Research — Proceeding of the Fifth International Conference on Fluid Mechanics，2007.8
7. 伍悅濱等 Transient analysis of natural gas systems，Proceedings of the 5th International Symposium on Heating, Ventilation and Conditioning，2007.9
8. 伍悅濱等 松花江中下游造床流量分析，哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報 ，2008.6
主講課程
研究生課程：《實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)》、《高等流體力學(xué)》、《流體力學(xué)及水力學(xué)專業(yè)新進(jìn)展》
本科生課程：《水力學(xué)》、《工程流體力學(xué)》
第1章緒論1
1.1流體力學(xué)及其發(fā)展史1
1.1.1流體力學(xué)的研究對象1
1.1.2連續(xù)介質(zhì)模型1
1.1.3流體力學(xué)的研究方法1
1.1.4流體力學(xué)的發(fā)展史2
1.2作用在流體上的力4
1.2.1表面力4
1.2.2質(zhì)量力4
1.3流體的主要物理性質(zhì)5
1.3.1慣性5
1.3.2黏滯性5
1.3.3壓縮性和熱脹性8
1.3.4表面張力特性9
1.3.5汽化壓強(qiáng)9
思考題10
習(xí)題10
第2章流體靜力學(xué)12
2.1靜止流體中壓強(qiáng)的特性12
2.2流體平衡微分方程13
2.2.1流體平衡微分方程13
2.2.2平衡微分方程的全微分式14
2.2.3等壓面14
2.3重力場中流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律14
2.3.1液體靜力學(xué)基本方程14
2.3.2氣體靜壓強(qiáng)的計算15
2.3.3壓強(qiáng)的度量15
2.3.4水頭、液柱高度和能量守恒16
2.3.5壓強(qiáng)的計量單位17
2.4流體的相對平衡18
2.4.1等加速直線運(yùn)動容器中流體的平衡18
2.4.2等角速度旋轉(zhuǎn)容器中液體的平衡19
2.5液體作用在平面上的總壓力20
2.5.1解析法20
2.5.2圖算法21
2.6液體作用在曲面上的總壓力22
2.6.1曲面上的總壓力22
2.6.2壓力體23
2.6.3液體作用在潛體和浮體上的總壓力24
思考題26
習(xí)題26
第3章流體運(yùn)動學(xué)29
3.1流體運(yùn)動的描述方法29
3.1.1拉格朗日法29
3.1.2歐拉法30
3.2歐拉法的基本概念31
3.2.1流動的分類31
3.2.2流線32
3.2.3元流和總流34
3.2.4流量和斷面平均流速35
3.3連續(xù)性方程36
3.3.1連續(xù)性微分方程36
3.3.2連續(xù)性微分方程對總流的積分37
3.4流體微團(tuán)運(yùn)動的分析39
3.4.1微團(tuán)運(yùn)動的分解39
3.4.2微團(tuán)運(yùn)動的組成分析40
3.4.3有旋運(yùn)動（有渦流）和無旋運(yùn)動（無渦流）41
思考題43
習(xí)題43
第4章流體動力學(xué)基礎(chǔ)46
4.1理想流體運(yùn)動微分方程46
4.2元流的伯努利方程47
4.2.1理想流體運(yùn)動微分方程的伯努利積分47
4.2.2理想流體元流伯努利方程的物理意義和幾何意義48
4.2.3實(shí)際流體元流的伯努利方程49
4.3實(shí)際流體總流的伯努利方程49
4.3.1總流的伯努利方程49
4.3.2總流伯努利方程的應(yīng)用條件和應(yīng)用方法51
4.3.3有能量輸入或輸出的伯努利方程53
4.3.4兩斷面間有合流或分流的伯努利方程53
4.3.5恒定氣體總流的伯努利方程54
4.4總流的動量方程和動量矩方程56
4.4.1總流的動量方程57
4.4.2總流的動量矩方程60
4.5恒定平面勢流61
4.5.1速度勢（流速勢）61
4.5.2流函數(shù)62
4.5.3流網(wǎng)及其特征64
4.5.4幾種簡單的平面勢流66
4.5.5勢流疊加70
4.6不可壓縮黏性流體的運(yùn)動微分方程76
4.6.1以應(yīng)力表示的黏性流體運(yùn)動微分方程76
4.6.2應(yīng)力和變形速度的關(guān)系78
4.6.3不可壓縮黏性流體運(yùn)動微分方程79
思考題80
習(xí)題80
第5章量綱分析和相似原理84
5.1量綱分析的意義和量綱和諧原理84
5.1.1量綱的概念84
5.1.2無量綱量85
5.1.3量綱和諧原理85
5.2量綱分析法86
5.2.1瑞利法86
5.2.2π定理87
5.2.3量綱分析方法的討論90
5.3相似理論基礎(chǔ)90
5.3.1相似概念91
5.3.2相似準(zhǔn)則92
5.4相似定理94
5.4.1相似正定理94
5.4.2相似逆定理94
5.4.3相似第三定理95
5.5模型實(shí)驗(yàn)95
5.5.1模型律的選擇95
5.5.2模型設(shè)計96
思考題98
習(xí)題98
第6章流動阻力和能量損失100
6.1流動阻力和能量損失的分類100
6.1.1能量損失的分類100
6.1.2能量損失的計算公式101
6.2實(shí)際流體的兩種流動狀態(tài)101
6.2.1兩種流態(tài)101
6.2.2流態(tài)的判別準(zhǔn)則——臨界雷諾數(shù)103
6.3均勻流動方程式104
6.3.1均勻流動方程式105
6.3.2圓管過流斷面上切應(yīng)力分布105
6.3.3阻力速度106
6.4圓管中的層流運(yùn)動106
6.4.1流動特征106
6.4.2流速分布106
6.4.3圓管層流沿程水頭損失的計算107
6.5紊流理論基礎(chǔ)108
6.5.1層流向紊流的轉(zhuǎn)變108
6.5.2紊流運(yùn)動的特征和時均法109
6.5.3紊流的半經(jīng)驗(yàn)理論111
6.5.4黏性底層113
6.6圓管紊流中的沿程水頭損失113
6.6.1尼古拉茲實(shí)驗(yàn)113
6.6.2流速分布116
6.6.3λ的半經(jīng)驗(yàn)公式117
6.6.4工業(yè)管道和柯列勃洛克(Colebrook)公式117
6.6.5沿程阻力系數(shù)λ的經(jīng)驗(yàn)公式118
6.7非圓管的沿程水頭損失120
6.7.1水力半徑R121
6.7.2當(dāng)量直徑de121
6.7.3非圓通道雷諾數(shù)122
6.7.4非圓管的沿程水頭損失122
6.8局部水頭損失123
6.8.1局部損失的一般分析123
6.8.2幾種典型的局部阻力系數(shù)125
6.8.3局部阻力之間的相互干擾128
6.8.4減少局部阻力的措施129
6.9恒定總流水頭線的繪制129
6.9.1總水頭線和測壓管水頭線130
6.9.2總壓線和全壓線132
思考題135
習(xí)題136
第7章邊界層和繞流運(yùn)動140
7.1邊界層的基本概念140
7.2邊界層動量方程143
7.3曲面邊界層的分離現(xiàn)象與卡門渦街144
7.3.1曲面邊界層的分離現(xiàn)象144
7.3.2卡門渦街145
7.4繞流阻力和升力145
7.4.1繞流阻力的一般分析146
7.4.2懸浮速度147
7.4.3繞流升力的一般概念148
思考題149
習(xí)題149
第8章不可壓縮流體的管道流動150
8.1孔口出流150
8.1.1薄壁小孔口恒定自由出流150
8.1.2孔口淹沒出流152
8.1.3孔口的變水頭出流153
8.2管嘴出流154
8.2.1圓柱形外管嘴恒定出流154
8.2.2收縮斷面的真空155
8.2.3圓柱形外管嘴的正常工作條件155
8.2.4其他類型的管嘴出流156
8.3簡單管道156
8.3.1簡單短管的水力計算156
8.3.2簡單長管的水力計算160
8.4復(fù)雜管道161
8.4.1串聯(lián)管道162
8.4.2并聯(lián)管道162
8.4.3沿程均勻泄流管道163
8.5管網(wǎng)水力計算基礎(chǔ)165
8.5.1枝狀管網(wǎng)165
8.5.2環(huán)狀管網(wǎng)167
8.6有壓管道中的水擊169
8.6.1水擊現(xiàn)象169
8.6.2水擊壓強(qiáng)的計算171
8.6.3水擊波的傳播速度172
8.6.4防止水擊危害的措施173
思考題173
習(xí)題173
第9章明渠均勻流179
9.1概述179
9.1.1明渠流動的特點(diǎn)179
9.1.2明渠的分類180
9.2明渠均勻流的特征及其形成條件181
9.2.1明渠均勻流的特征181
9.2.2明渠均勻流的形成條件181
9.3明渠均勻流的水力計算182
9.3.1明渠均勻流的水力計算公式182
9.3.2明渠過流斷面的幾何要素183
9.3.3明渠水力最優(yōu)斷面和允許流速184
9.3.4明渠均勻流水力計算的基本問題186
9.4無壓圓管均勻流187
9.4.1無壓圓管均勻流的特征188
9.4.2過流斷面的幾何要素188
9.4.3無壓圓管的水力計算188
9.4.4輸水性能最優(yōu)充滿度189
9.4.5最大設(shè)計充滿度、允許流速190
思考題191
習(xí)題191
第10章滲流192
10.1滲流的基本概念192
10.1.1水在土壤中的狀態(tài)192
10.1.2土壤的滲流特性與巖土分類192
10.1.3滲流模型193
10.1.4滲流的分類193
10.1.5流速水頭的處理193
10.2滲流基本定律193
10.2.1達(dá)西定律194
10.2.2達(dá)西定律的適用范圍194
10.2.3滲透系數(shù)的確定194
10.2.4無壓恒定漸變滲流的基本公式196
10.3井和集水廊道的滲流計算196
10.3.1普通完整井196
10.3.2自流完整井198
10.3.3集水廊道198
10.3.4大口井199
10.4井群的滲流計算199
10.4.1普通完整井的井群199
10.4.2自流完全井的井群200
思考題201
習(xí)題201
第11章氣體紊流射流203
11.1氣體自由射流的結(jié)構(gòu)與特征203
11.1.1射流的結(jié)構(gòu)203
11.1.2射流的基本特征203
11.2圓斷面射流的運(yùn)動分析205
11.2.1主體段軸心速度um205
11.2.2主體段斷面流量Q205
11.2.3主體段斷面平均流速v1206
11.2.4主體段質(zhì)量平均流速v2206
11.2.5起始段核心長度sn及核心收縮角θ206
11.2.6起始段流量Q206
11.2.7起始段斷面平均流速v1207
11.2.8起始段質(zhì)量平均流速v2207
11.2.9公式小結(jié)208
11.3溫差射流與濃差射流208
11.3.1溫差射流的基本特征209
11.3.2圓斷面溫差射流運(yùn)動分析209
11.3.3溫差、濃差射流公式小結(jié)210
11.4旋轉(zhuǎn)射流212
11.4.1旋轉(zhuǎn)射流概述212
11.4.2旋轉(zhuǎn)射流的流速分布212
11.4.3旋轉(zhuǎn)射流的壓強(qiáng)分布213
11.4.4旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度213
11.4.5無因次流量QQ0及QhQ0214
11.5有限空間射流214
11.5.1射流結(jié)構(gòu)214
11.5.2動力特征215
11.5.3半經(jīng)驗(yàn)公式215
11.5.4末端渦流區(qū)217
思考題217
習(xí)題217
第12章一元?dú)怏w動力學(xué)基礎(chǔ)219
12.1理想氣體一元恒定流動基本方程219
12.1.1連續(xù)性方程219
12.1.2狀態(tài)方程219
12.1.3動量方程219
12.1.4能量方程219
12.1.5理想氣體過程方程220
12.2聲速和馬赫數(shù)221
12.2.1聲速221
12.2.2馬赫數(shù)222
12.2.3滯止參數(shù)223
12.2.4氣流按不可壓縮處理的限度224
12.3變截面噴管中的等熵流動225
12.3.1流動參數(shù)與截面積的關(guān)系226
12.3.2通過收縮噴管的最大流量227
12.4可壓縮氣體管道流動229
12.4.1等溫流動229
12.4.2絕熱流動232
思考題235
習(xí)題235
第13章流動要素量測236
13.1壓強(qiáng)量測236
13.1.1連通器原理236
13.1.2壓強(qiáng)量測儀器236
13.2流速量測239
13.2.1總壓管239
13.2.2應(yīng)用畢托(Pitot)管量測點(diǎn)流速240
13.2.3圓柱體測速管241
13.2.4其他流速量測儀器241
13.3流量量測243
13.3.1體積流量計243
13.3.2文丘里流量計243
13.3.3孔板流量計與噴嘴流量計244
13.3.4非壓差式流量量測儀器245
13.4流動顯示與全流場測速法246
13.4.1流場顯示的示蹤法246
13.4.2現(xiàn)代圖像處理技術(shù)246
思考題247
習(xí)題247
第14章泵與風(fēng)機(jī)的理論基礎(chǔ)249
14.1泵與風(fēng)機(jī)的分類及應(yīng)用249
14.1.1葉片式泵與風(fēng)機(jī)249
14.1.2容積式泵與風(fēng)機(jī)250
14.1.3其他類型的泵與風(fēng)機(jī)250
14.2離心式泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)及性能參數(shù)251
14.2.1離心式泵的基本構(gòu)造251
14.2.2離心式風(fēng)機(jī)的基本構(gòu)造253
14.2.3離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)255
14.3離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程——?dú)W拉方程256
14.3.1流體在葉輪中的運(yùn)動256
14.3.2歐拉方程257
14.3.3葉片片數(shù)有限對歐拉方程的修正257
14.3.4理論揚(yáng)程HT的組成258
14.4葉型對離心式泵與風(fēng)機(jī)性能的影響259
14.4.1葉型對理論揚(yáng)程HT大小的影響259
14.4.2葉型對理論揚(yáng)程HT組成的影響260
14.5離心式泵與風(fēng)機(jī)的理論和實(shí)際特性曲線260
14.5.1泵與風(fēng)機(jī)的理論特性曲線261
14.5.2泵與風(fēng)機(jī)的損失與效率262
14.5.3泵與風(fēng)機(jī)的實(shí)際特性曲線263
14.5.4泵與風(fēng)機(jī)實(shí)際特性曲線的試驗(yàn)測定265
14.6相似律和比轉(zhuǎn)數(shù)265
14.6.1相似條件266
14.6.2相似律266
14.6.3相似律的應(yīng)用267
14.6.4比轉(zhuǎn)數(shù)269
14.6.5比轉(zhuǎn)數(shù)的意義269
14.7泵與風(fēng)機(jī)的選擇性能曲線圖和性能參數(shù)表271
14.7.1泵或風(fēng)機(jī)的通用性能曲線圖271
14.7.2風(fēng)機(jī)的選擇性能曲線圖和性能參數(shù)表271
14.7.3泵的綜合性能曲線圖和性能參數(shù)表272
14.8軸流式泵與風(fēng)機(jī)273
14.8.1軸流式泵與風(fēng)機(jī)構(gòu)造及工作原理274
14.8.2軸流式泵與風(fēng)機(jī)性能曲線的特點(diǎn)275
思考題275
習(xí)題276
第15章泵與風(fēng)機(jī)的工作分析277
15.1管路特性曲線和工作點(diǎn)277
15.1.1管路特性方程和特性曲線277
15.1.2泵或風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)278
15.2泵或風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作279
15.2.1并聯(lián)工作279
15.2.2串聯(lián)工作280
15.3泵與風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)281
15.3.1改變管路特性曲線的調(diào)節(jié)方法281
15.3.2改變泵或風(fēng)機(jī)特性曲線的調(diào)節(jié)方法282
15.3.3軸流式泵與風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)285
15.4泵與風(fēng)機(jī)的選擇、安裝和運(yùn)行287
15.4.1泵的汽蝕與安裝高度287
15.4.2泵與風(fēng)機(jī)的選擇290
15.4.3泵與風(fēng)機(jī)和管路系統(tǒng)的連接291
15.4.4泵與風(fēng)機(jī)的啟動和運(yùn)行292
15.5管道內(nèi)的壓力分布293
15.5.1液體管道內(nèi)的壓力分布293
15.5.2氣體管道內(nèi)的壓力分布295
思考題296
習(xí)題296
習(xí)題答案298
附錄本書各章主要專業(yè)術(shù)語中、英文對照301
主要參考文獻(xiàn)304
《工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》是為高等學(xué)校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)流體力學(xué)課程編寫的教材，也可作為工業(yè)與民用建筑、道路橋梁與交通、市政、環(huán)境等專業(yè)的流體力學(xué)教學(xué)參考用書。同時，由于本書內(nèi)容覆蓋了全國注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）執(zhí)業(yè)資格考試基礎(chǔ)考試大綱中對流體力學(xué)部分的內(nèi)容要求，所以還可作為注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）流體力學(xué)復(fù)習(xí)考試的參考書。
《工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》的編寫廣泛吸收了國內(nèi)各類流體力學(xué)教材的精華，力求有所發(fā)展和提高。為適應(yīng)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)發(fā)展和培養(yǎng)目標(biāo)的需要，加強(qiáng)了必要的理論基礎(chǔ)并做到與專業(yè)密切結(jié)合；根據(jù)注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）執(zhí)業(yè)資格基礎(chǔ)考試大綱的要求，精心設(shè)計了全書的知識體系和內(nèi)容；為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、提高分析和解決工程問題的能力，各章均精心選編和設(shè)計了思考題和習(xí)題。
書單推薦
