流体力学

流體力學

流體力學研究液體與氣體在受力作用下的運動與變形，核心包括連續介質假設、守恆定律、組成關係與邊界條件。本文為全書目錄，各節均鏈接至子頁面。

起步

• 關於本書
• 什麼是流體及連續介質假設
• 坐標系與張量記號速覽
• 基本物理量與單位
• 數學預備（向量場與微分算子）

基本方程

• 質點與控制體描述
• 連續性方程（質量守恆）
• 動量守恆與Navier–Stokes方程
• 能量守恆與熱力學相容性
• 應力與構成關係（牛頓流體與非牛頓）
• 不可壓縮與可壓縮流
• 勢流與伯努利方程

無量綱化與相似原理

• 量綱分析與Buckingham–Pi定理
• 雷諾數與流動型態
• 馬赫數與可壓縮效應
• 弗勞德數與重力效應
• 普朗特數等熱傳相關無量綱數

層流與湍流

• 層流管道流（Poiseuille流）
• 平板剪切與庫埃特流
• 湍流概述與統計描述
• RANS與湍流模型（k–ε, k–ω等）
• 大渦模擬LES與直接數值模擬DNS概覽

邊界層與外流問題

• 邊界層理論（Blasius解）
• 分離、拖曳與升力
• 外流繞流與襟翼、翼型簡述
• 黏性效應與壁面函數

可壓縮流

• 一維可壓縮流與等熵關係
• 噴管流與臨界流
• 激波與膨脹波
• 高馬赫數流動特點

多相與自由表面

• 兩相流分類（氣液、液固、氣固）
• 自由表面與Navier–Stokes–Kinematic條件
• 表面張力與毛細現象
• 相變與沸騰簡述

數值方法

• 有限差分FDM
• 有限體積FVM
• 有限元素FEM
• 格子Boltzmann方法LBM
• 格點與時間步進、穩定性
• 邊界條件與收斂性

實驗方法

• 粒子圖像測速PIV
• 激光多普勒LDV
• 壓力、速度與流量測試
• 風洞與水槽試驗

管路與內流

• 管道摩擦與Darcy–Weisbach公式
• 局部損失與損失係數
• 泵與風機特性
• 網絡流分析概覽

外流與航空航天

• 翼型氣動特性
• 噴流與邊界層控制
• 火箭噴管與噴流膨脹

海洋與環境流體

• 河流、水庫與環境水動力
• 大氣邊界層與城市風環境
• 顆粒與懸浮物輸運

微尺度與非牛頓

• 微流控與滑移
• 黏彈性流體
• 剪切稀化與增稠

資料與附錄

• 常用物性表與近似
• 符號表與縮寫
• 推導細節與常見錯誤
• 進一步閱讀路線圖