图书前言

流体之有粘性乃不争之事实。但是,在流体力学的发展历史上,由于考虑流体运

动中的粘性作用而使流动问题的解决变得十分复杂与困难,因而曾经把流体作为无粘性,即

理想流体来处理。对于工程中的某些问题,特别是当处理某些粘性影响并不显著的流动问题

,例如波浪运动、远离固体壁面的流动等,这样的处理可以得到相当满意的解答。但是对于

更多的与流体有关的工程问题,忽略粘性则会导致与真实流动完全不同的结果,如历史上著

名的达朗贝尔佯谬(d’Alembert paradox)。在水利、水电、土木、环境工程中的流体流动

问题,多需考虑流体的粘性,从而粘性流体力学是这些领域的科技人员必须具备的基础理论

知识。

粘性流体力学的有关教科书或专著众多,而且其中不乏优秀的作品。但专门为水利、水电、

土木、环境或其它以水为对象的工程专业研究生作为学习流体力学的教科书或教学参考书而

编写者则尚付阙如,这本书就是为此目的而编著。同时本书也可供有关学科高等学校教师及

相关专业科技人员作为奠定粘性流体力学基础,提高理论修养的一本参考书。本书的特点在

于密切结合相关专业要求,研究以水为代表的不可压缩流体的粘性流动为主。对于专业中常

常遇到的具有自由水面的明槽流动给予了特别的注意。作者们根据多年科学研究和教学工作

经验,使本书形成了一个严密完整的理论体系,思路清晰,并着重于物理概念的深入阐述,

易于为读者所接受。本书并对粘性流动中最为重要的紊流流动给予了特别的重视。作者希望

这本书能为读者在工程技术中应用现代粘性流体力学的成果打下牢固的基础。

流体力学是一门古老的科学。但在近二百多年的时间里,随着人类社会和生产的进步,很多

著名流体力学家的不懈努力,使流体力学得到了巨大的发展。人们在学习粘性流体力学的过

程中往往会被人类智慧放射的光芒所激动。希望这本书能展现其中的一部分。使读者不仅能

学习到工程实践中极为有用的一些粘性流体力学的知识,而且能使读者感受到严谨治学的乐

趣。

本书共分十二章。第一章与第二章介绍粘性流动的基本概念与基本方程。第三至第五章介绍

边界层理论。第六至第八章阐述紊流的基本理论与方程。第九至第十二章则分别讨论工程中

最常见的一些紊流流动。本书是在章梓雄(Allen T.Chwang)、董曾南分别在美国衣阿华大学

(University of Iowa)和中国清华大学多年讲授有关课程的讲稿、讲义和研究成果的基础上

编著的。作者有志于把流体力学的近代发展和工程实践中普遍应用的水力学密切结合起来,

以期提高水力学研究的理论水平,并有利于解决众多的现代工程技术中的流体流动问题。这

也是近代流体力学和水力学发展中一个重要的趋势。

清末民初的著名国学家王国维先生(1877年—1927年)曾留有名句,谓“古今之成大事业、大

学问者,必须经过三种之境界: 昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路。衣带渐宽终不

悔,为伊消得人憔悴。众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处。”望有志于作

学问者能从中得到重大的启迪。

美国科学院院士、加州理工学院教授吴耀祖(T.Yaotsu Wu)先生对本书的写作给予了热情的

鼓励和帮助。吴先生并亲为作序,使本书蓬荜增辉。清华大学贺五洲副教授通读了全部书稿

,并提出不少有益的建议。作者在这里向他们表示衷心的感谢。

本书成书过程中虽数易其稿,但因粘性流体力学内容博大精深,而作者才疏学浅,难免有错

误和不足之处,还望广大读者给以批评指正。

章梓雄

董曾南共识

1996年12月