本书首先应用积分变分原理建立了充液系统动力学方程；其次聚焦充液圆柱腔体内液体复杂流动研究，包括非旋转腔内的液体晃动与液面破碎飞溅现象，旋转腔内液体的惯性波、进动流动、惯性波破裂与非线性分岔流动，变转速腔内的起旋与降旋流动、边界层不稳定与临界层现象，腔内双层液体界面不稳定与旋转引发的多尺度混合流动等；最后对圆柱形生物反应器、进动流动混合器、充液系统非线性稳定性与动力学特征等进行了介绍。本书从实验观测、解析求解与理论分析角度，系统展现了腔内复杂流动的研究成果，对相关领域的科学工作者与在读研究生具有理论参考价值，对大气、海洋、地球、化工、生物制药、交通建筑、航空航天等领域的工程设计人员也有实践指导意义。

第1章 绪论
1.1 自然界与工业中的充液腔体系统
1.2 充液圆柱腔内复杂流动研究
1.3 本书内容与思路
第2章 充液腔体系统耦合动力学方程
2.1 充液腔体系统的运动学基础
2.1.1 H-O积分变分原理
2.1.2 运动学关系
2.2 基于本构方程的广义变分原理
2.2.1 基于本构方程的H-O变分原理
2.2.2 基于运动学的变分关系
2.3 系统耦合动力学方程的建立
2.3.1 充液腔体系统的动能、动量、动量矩、主矢量与主矩
2.3.2 充液腔体系统动力学方程的建立
2.3.3 非随体旋转动坐标系中的动力学方程
2.4 腔内复杂流动问题分类
2.5 耦合动力学基础
2.6 系统首次积分
第3章 圆柱腔内液体晃动动力学基础
3.1 液体晃动流动的动力学方程
3.2 晃动流动的线性解析解
3.2.1 自由液面自由晃动的求解
3.2.2 侧面横向激励强迫晃动的求解
3.2.3 俯仰激励强迫晃动的求解
3.3 弱非线性晃动流动的求解
3.3.1 非线性液体晃动理论基础
3.3.2 非线性液体晃动理论——Miles理论
3.3.3 非线性液体晃动理论——多模态方法
3.3.4 有关非线性液体晃动的实验结果
3.4 表面共振波求解
3.4.1 参数激励晃动基本方程
3.4.2 参数激励晃动基本特征
第4章 液体晃动研究专题
4.1 弱非线性晃动实验研究
4.1.1 圆柱容器液体弱非线性晃动实验
4.1.2 带球形底的圆柱容器竖直激励液体晃动的非线性现象
4.2 多充液腔液体晃动实验研究
4.2.1 多腔容器竖直激励情形
4.2.2 多腔容器水平激励情形
4.3 多充液腔等效力学模型
4.3.1 单腔体等效模型
4.3.2 多腔体等效模型及其对腔体姿态的作用
4.3.3 算例分析
4.4 液体晃动数值模拟
4.4.1 有阻尼情况下液体小幅晃动的实验研究和有限元分析
4.4.2 非线性液体晃动的数值模拟
第5章 旋转圆筒内液体流动及其扰动
5.1 旋转圆筒内液体的流动方程
5.1.1 旋转圆筒姿态运动坐标系及其运动学关系
5.1.2 旋转圆筒内液体流动方程
5.1.3 旋转圆筒内液体流动的无量纲参数
5.2 Taylor-Proudman定理与地转流动
5.3 旋转系统中液体的边界层
5.4 旋转液体的惯性振荡与惯性波
5.4.1 惯性振荡与惯性波产生机理
5.4.2 惯性振荡与惯性波解
5.4.3 随体坐标系内进动圆柱腔内的液体流动
5.5 液体刚性旋转扰动流动——二次流动
5.5.1 自旋进动圆筒内液体差流流动方程
5.5.2 自旋进动圆筒内液体非线性流动的求解与分岔分析基础
5.5.3 液体流动分岔分析及其应用
5.6 惯性波破裂现象及其三模共振机理
5.6.1 进动坐标系观察到的液体流动不稳定现象
5.6.2 随体旋转坐标系观察到的液体惯性波破裂现象
5.7 三模共振机理分析与数值模拟
5.7.1 随体坐标系主共振的非线性进动流
5.7.2 三模共振的等变分岔理论分析
5.7.3 进动坐标系进动流动与惯性波破裂的数值分析
第6章 变转速旋转圆筒内的液体流动
6.1 液体起旋与降旋流动现象
6.2 起旋液体流动的理论基础
6.2.1 起旋流动的基本方程
6.2.2 线性起旋流动模型
6.2.3 弱非线性模型
6.2.4 非线性模型
6.3 降旋液体流动的基本特征
6.3.1 Weidman的降旋流动解析结果
6.3.2 Van de Konijnenberg 涡量模型的结果
6.4 变转速腔内流动不稳定性问题
6.4.1 旋转系统内流动稳定性基础
6.4.2 变转速腔内流动底部边界层的不稳定现象
6.4.3 降旋流动中侧壁面的Taylor-Gortler涡现象
6.4.4 起旋流动中的临界层现象
6.5 变转速圆筒内液体流动的再认识
6.5.1 有角加速度情况下的起旋进动圆柱腔内液体流动方程
6.5.2 起旋进动圆柱腔内液体流动实验现象
6.5.3 变转速圆筒内的相关数值结果
第7章 圆筒内双层液体的混合流动
7.1 圆筒内双层液体混合机理
7.1.1 双层液体混合机理
7.1.2 液体混合程度度量方式
7.1.3 混合时间的界定
7.1.4 混合流动研究方法
7.2 充液圆柱腔体内的液体混合实验研究
7.2.1 旋转实验
7.2.2 界面不稳定诱导的液体混合实验
7.2.3 界面不稳定与旋转共同作用的情况
7.2.4 不同温度下的混合情况
7.3 液体混合界面多尺度建模
7.3.1 液体界面的宏观混合
7.3.2 液体界面的微观混合
7.3.3 瑞利-泰勒不稳定和旋转过程结合微观的混合模型
7.4 液体混合过程的数值模拟
7.4.1 不互溶情况下瑞利-泰勒数值模拟
7.4.2 互溶情况下瑞利-泰勒不稳定数值模拟
7.4.3 旋转过程数值模拟
7.4.4 界面不稳定与旋转耦合数值模拟
7.4.5 界面不稳定与进动旋转耦合数值模拟
7.4.6 相场方法在瑞利-泰勒不稳定中的应用
第8章 充液圆柱腔体内复