工程流体力学/高等院校石油天然气类规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈小榆 编

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• 工程流体力学
• 石油天然气
• 流体动力学
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• 高等教育
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• 工程技术
• 流体力学基础
• 石油工程
• 天然气工程

出版社： 石油工业出版社

ISBN：9787518306435

版次：1

商品编码：11632747

包装：平装

丛书名： 高等院校石油天然气类规划教材

开本：16开

出版时间：2015-03-01

用纸：胶版纸

页数：332

字数：531000

正文语种：中文

内容简介

　　《工程流体力学/高等院校石油天然气类规划教材》结合流体力学和石油工程专业的特点，从实际生产中所涉及的流体力学问题出发，系统讲述了流体力学的基本理论及其工程应用。全书包括绪论、流体及其主要物理性质、流体静力学、流体运动学、流体动力学、量纲分析与相似原理、流动阻力与水头损失、压力管路的水力计算、一元非恒定流、理想不可压缩流体平面势流、气体的一元恒定流动和非牛顿流体的流动，共12章。
　　《工程流体力学/高等院校石油天然气类规划教材》可作为石油工程、油气储运工程和石油机械工程等专业的工程流体力学教材，也可供相关技术人员参考。

内页插图

目录

第一章 绪论
第一节 流体力学的发展简史
第二节 工程流体力学的研究内容、对象和方法
第三节 工程流体力学在石油工业中的作用
第四节 工程流体力学的单位制
思考题

第二章 流体及其主要物理性质
第一节 流体的概念与连续介质模型
第二节 流体主要物理性质
第三节 作用在流体上的力
思考题
习题

第三章 流体静力学
第一节 流体静压强及其特性
第二节 流体平衡微分方程
第三节 重力作用下流体静压强分布
第四节 液体的相对平衡
第五节 静止液体作用于平面上的总压力
第六节 静止液体作用于曲面上的总压力
第七节 浮力及潜浮原理
思考题
习题

第四章 流体运动学
第一节 描述流体运动的两种方法
第二节 流体运动的几何描述
第三节 流体运动的分类
第四节 流体运动的基本概念
第五节 连续性微分方程
第六节 流体微团运动分析
思考题
习题

第五章 流体动力学
第一节 理想流体运动微分方程及伯努利方程
第二节 实际流体总流的伯努利方程及其应户
第三节 泵对液流能量的增加
第四节 雷诺输运定理
第五节 恒定总流的动量方程及其应用
第六节 恒定总流动量矩方程
思考题
习题

第六章 量纲分析与相似原理
第一节 量纲分析
第二节 相似原理
第三节 模型实验
思考题
习题

第七章 流动阻力与水头损失
第一节 管路中流动阻力产生的原因及分类
第二节 流体运动的两种流态及判别标准
第三节 黏性流体的运动方程
第四节 圆管中的层流流动
第五节 紊流的理论分析
第六节 圆管紊流的沿程水头损失
第七节 局部水头损失
第八节 附面层理论初步
思考题
习题

第八章 压力管路的水力计算
第一节 管路系统的分类
第二节 简单长管的水力计算
第三节 复杂长管的水力计算
第四节 短管的水力计算
第五节 孔口和管嘴泄流
思考题
习题

第九章 一元非恒定流
第一节 一元非恒定流动基本方程式
第二节 水击现象
第三节 变水头泄流与排空
思考题
习题

第十章 理想不可压缩流体平面势流
第十一章 气体的一元恒定流动
第十二章 非牛顿流体的流动
参考文献
附录
习题参考答案

前言/序言

《工程流体力学/高等院校石油天然气类规划教材》内容概述 本书是为高等院校石油天然气类专业学生编写的一本规划教材，旨在系统、深入地讲授工程流体力学的基础理论、基本原理及其在石油天然气工程领域的应用。全书内容涵盖了流体力学的核心概念、分析方法与工程实例，力求理论与实践紧密结合，为学生未来从事油气勘探、开采、集输及加工等工作打下坚实的理论基础。 第一部分：流体力学基础 本部分是全书的基石，详细介绍了流体力学的基本概念、研究对象及分析方法。 第1章 流体力学的基本概念 本章首先界定流体（液体与气体）的定义，阐述流体力学在工程科学中的地位与作用。重点区分了宏观连续介质假设与微观分子运动，并详细介绍了流体静力学的基本原理。内容包括流体静力学基本方程（帕斯卡定律）、压力测量仪表（如皮托管、压力表）的工作原理及其在油气设备中的应用。此外，还探讨了流体中的作用力与力矩平衡，为后续的流体运动分析奠定基础。 第2章 流体运动学 本章聚焦于描述流体的运动状态，而不涉及引起运动的力。引入了描述流场的基本概念，如物质点、流线、迹线与时间线，并解释了它们之间的区别与联系。详细阐述了流体运动的描述方法：拉格朗日观点与欧拉观点，并推导出描述流场速度场的微分形式。本章着重分析了流体的基本运动形式，包括平移、转动和线涡度，并介绍了流场分类（如定常/非定常、均匀/非均匀、有/无旋流）。 第3章 流体动力学基础方程 本章是全书的核心理论部分，详细推导并应用控制体分析方法。 质量守恒方程（连续性方程）：推导了适用于不同参考系下的连续性方程，并具体讨论了不可压缩流体和可压缩流体的特定形式，强调了质量守恒在管道输送和储罐充填过程中的应用。 动量守恒方程（牛顿第二定律在流体中的应用）：系统推导了欧拉方程和纳维-斯托克斯方程，阐明了作用在流体上的各种力（压力梯度力、体积力、粘性力）与动量变化之间的关系。对于工程应用，重点介绍了动量积分方程在喷嘴、弯管和自由射流等典型控制体上的应用，计算推力、反作用力等。 能量守恒方程：基于热力学第一定律，推导了流体的能量方程，包括对流项、导热项和做功项。重点讨论了等熵流动、绝热流动以及流体粘性对能量转换的影响。 第二部分：有粘性流体与相似理论 本部分深入探讨了流体粘性的影响，并引入了流体力学中的重要分析工具——量纲分析与相似理论。 第4章 粘性流体流动 本章引入流体粘性的概念，解释了牛顿流体和非牛顿流体（如某些钻井液）的本构关系。详细分析了粘性对流场结构的影响： 粘性应力与剪切速率：阐述了牛顿内摩擦定律，并引入了粘性系数和运动粘度。 边界条件：详细讨论了“无滑移”边界条件在固体壁面处的物理意义及其在求解 Navier-Stokes 方程中的重要性。 流态的判据：系统介绍了雷诺数（Re）的概念，并区分了层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）的特性。通过经典的平板边界层实验，解释了边界层理论的基本思想及其在阻力计算中的作用。 第5章 重要的流动模型与量纲分析 本章侧重于工程中的简化模型和先进的分析方法。 理想流体流动：在不考虑粘性的前提下，应用势流理论，讨论了伯努利方程（包括静止液体、理想液体和实际液体中的不同表述），这是计算管道中压力损失和速度的常用工具。 管道流动（充分发展流动）：系统分析了圆管内的层流和湍流流动。推导了 Hagen-Poiseuille 公式，并引入了摩擦因数（$f$）的概念。详细介绍了工业上广泛使用的 Moody 图，用于快速确定管道内的沿程水头损失。 量纲分析与相似性：介绍了 Buckingham $pi$ 定理，用于系统地归纳和简化物理问题中的变量。重点讨论了傅汝德数（Fr）、韦伯数（We）、马赫数（Ma）等在油气工程中具有特殊意义的无量纲数。通过相似性原理，指导了物理模型（如缩尺模型）的实验设计与结果外推，这对于油气设备的水力模型测试至关重要。 第三部分：工程应用与特殊流动 本部分将理论知识应用于石油天然气工程中的具体场景，并探讨了重要的特殊流动现象。 第6章 管道输送与流动阻力 本章深入探讨了油气管道中的实际流动问题。 局部水头损失：分析了阀门、弯管、扩大管和收缩管等管件引起的局部阻力，介绍了局部阻力系数（K值）的确定方法。 管网水力计算：讲解了串联、并联管路系统的计算方法，包括流量分配和压力恢复的分析。 多相流基础：鉴于油气开采中不可避免的多相流（气-液、气-油-水），本章引入了多相流动的基本概念，如空隙率、平均速度等，并初步介绍气液两相流动的基本模型，例如分离流模型。 第7章 压缩性流体流动 本章针对高压输气和气动过程，重点讨论气体流动的特点。 等熵流动：推导了可压缩流体的等熵关系式，包括压力、密度和温度与马赫数的关系，并引入了“喉道”概念。 气流的临界现象：详细分析了管道中气流的阻塞（Choked Flow）现象及其对最大流量的限制作用。 冲击波基础：初步介绍了斜激波和正激波的基本概念，解释了激波前后物理量的突变，这对于理解高压气流通过阀门或喷嘴时的能量耗散至关重要。 第8章 渗流力学基础 本章连接了宏观工程流体力学与油气田开发的核心——地下多孔介质流动。 达西定律：详细阐述了达西定律的物理意义、适用条件及其在饱和多孔介质中不可压缩流体流动中的应用。 渗流阻力与渗透率：讨论了渗透率的概念及其测量方法，并分析了层流渗流与湍流渗流的过渡。 单相流在油气井中的应用：将达西定律应用于井底的径向流，推导出井底流动方程，为计算井底压力和产量提供了理论依据。 全书结构严谨，理论推导清晰，配备了大量贴近石油天然气行业实际的工程算例，旨在培养学生运用流体力学知识分析和解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容非常实用，特别是对于我们这些即将进入石油天然气行业的学生来说，简直是量身定制。它并没有过多地纠缠于一些过于理论化、脱离实际的推导，而是将重点放在了那些在实际工程中应用最广泛的流体力学概念上。比如，关于多相流的讲解，书中提供了很多在油气开采和输送过程中会遇到的实际问题，并给出了相应的分析模型和计算方法。对于气液两相流、气固两相流等，都进行了详细的介绍，包括其流动机制、影响因素以及常见的工程问题。我印象深刻的是关于泵和压缩机的章节，作者不仅介绍了它们的工作原理，还深入分析了不同类型泵和压缩机的选择依据、性能曲线的解读以及运行中的常见故障诊断。书中还有不少关于管道输送的详细内容，包括了摩擦损失的计算、管网分析、以及水力梯度等概念，这些对于理解油气管道的设计和运行至关重要。而且，书中的插图和图表质量很高，很多都是直接来源于实际工程的图纸或数据，非常具有参考价值。这本书可以说是我们解决实际工程问题的“工具箱”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解方式非常有启发性，能够激发读者对流体力学产生浓厚的兴趣。作者在讲解过程中，经常会引入一些引人入胜的例子，比如飞机机翼的升力是如何产生的，风洞实验是如何进行的，以及在极端环境下流体会有怎样的表现等等。这些例子不仅生动有趣，而且能够很好地说明流体力学在各个领域的广泛应用。在关于湍流模型的部分，作者并没有止步于介绍几种常见的模型，而是深入分析了不同模型适用的条件以及它们各自的优缺点，并给出了一些判别准则。对于空化现象的讲解，也非常细致，从其产生的原因到可能带来的危害，再到如何避免空化，都进行了详细的阐述。书中还涉及了一些计算流体力学（CFD）的基本概念，虽然没有深入讲解，但为我们了解现代流体力学研究的手段提供了一个初步的认识。整体而言，这本书的内容涵盖面广，讲解深入浅出，对于培养我们解决复杂工程问题的能力非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论深度上确实下了功夫，内容组织也颇有心得。它不仅仅是简单的知识点堆砌，而是将流体力学的各个部分巧妙地串联起来。举例来说，在介绍边界层理论时，作者并没有孤立地讲解，而是将其与前述的粘性流体流动紧密结合，解释了边界层如何在流动中形成以及它对整体流动特性的影响。对于压缩性流和不可压缩流的区分，也做了非常详细的论述，并给出了相应的分析方法和公式。我特别欣赏的是关于相似性原理和无量纲数的部分，作者详细讲解了雷诺数、马赫数等关键无量纲数在流体力学研究中的作用，以及如何利用相似性原理来减小实验的复杂性。书中还穿插了不少实际案例分析，比如管道流动的压降计算、阀门的流量特性分析等等，这些案例的选取都非常贴合石油天然气行业的特点，能够帮助读者将理论知识与实际工程联系起来。虽然有些章节的推导过程会稍显复杂，需要花费一些时间去理解，但一旦弄懂，就会觉得豁然开朗。总而言之，这本书为深入研究流体力学提供了坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的从基础讲起，哪怕是我这种对流体力学概念不太熟悉的人，也能跟得上。作者的叙述方式很清晰，逐步引导，不会突然抛出一些晦涩难懂的概念。比如，关于粘度的部分，作者没有直接给出公式，而是先用生活中的例子，比如蜂蜜和水的流动性差异，来解释粘度的直观感受，再慢慢引入公式和推导。对于连续性方程和伯努利方程的讲解，更是花了大量的篇幅，从其物理意义到数学推导，再到实际应用，都讲解得非常透彻。书中还配有不少插图，这些插图不是那种为了美观而存在的，而是真正能够帮助理解概念的图示，比如流线图、涡流的形成等等，都能让人一目了然。我尤其喜欢书中关于动量方程部分的讲解，它不仅展示了方程本身，还深入分析了动量守恒的原理，以及它在解决实际工程问题中的重要性。对于一些关键的公式，作者还会给出详细的推导过程，这对于想要深入理解流体力学原理的学生来说，非常有帮助。而且，教材的排版也很舒适，字体大小适中，页边距合理，长时间阅读也不会感到疲劳。总的来说，这本书对于那些想扎实掌握流体力学基础知识的学生来说，绝对是一本值得推荐的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编写风格严谨且富有逻辑性，使得整个知识体系非常连贯。作者在介绍完一个概念后，会立刻给出相关的公式和例题，并且例题的难度和复杂程度都经过了精心设计，能够循序渐进地检验读者对知识的掌握程度。比如，在讲解流动分离时，作者不仅解释了其产生的机理，还详细分析了流动分离对物体气动性能的影响，并给出了一些抑制流动分离的方法。对于一些复杂的流体现象，比如激波的产生和传播，作者也做了非常清晰的解释，并给出了相关的计算方法。书中还包含了不少关于热量传递和质量传递的内容，这些与流体力学紧密相关，对于理解许多工程过程至关重要。我尤其看重的是，这本书在介绍各种计算方法和理论模型时，都强调了其局限性和适用范围，这对于避免我们在实际应用中出现误判非常有益。总的来说，这本书的专业性很强，能够为我们提供扎实的理论支撑，帮助我们更自信地应对未来的工程挑战。