工程流體力學/高等院校石油天然氣類規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《工程流體力學/高等院校石油天然氣類規劃教材》結閤流體力學和石油工程專業的特點，從實際生産中所涉及的流體力學問題齣發，係統講述瞭流體力學的基本理論及其工程應用。全書包括緒論、流體及其主要物理性質、流體靜力學、流體運動學、流體動力學、量綱分析與相似原理、流動阻力與水頭損失、壓力管路的水力計算、一元非恒定流、理想不可壓縮流體平麵勢流、氣體的一元恒定流動和非牛頓流體的流動，共12章。
　　《工程流體力學/高等院校石油天然氣類規劃教材》可作為石油工程、油氣儲運工程和石油機械工程等專業的工程流體力學教材，也可供相關技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第一章 緒論
第一節 流體力學的發展簡史
第二節 工程流體力學的研究內容、對象和方法
第三節 工程流體力學在石油工業中的作用
第四節 工程流體力學的單位製
思考題

第二章 流體及其主要物理性質
第一節 流體的概念與連續介質模型
第二節 流體主要物理性質
第三節 作用在流體上的力
思考題
習題

第三章 流體靜力學
第一節 流體靜壓強及其特性
第二節 流體平衡微分方程
第三節 重力作用下流體靜壓強分布
第四節 液體的相對平衡
第五節 靜止液體作用於平麵上的總壓力
第六節 靜止液體作用於麯麵上的總壓力
第七節 浮力及潛浮原理
思考題
習題

第四章 流體運動學
第一節 描述流體運動的兩種方法
第二節 流體運動的幾何描述
第三節 流體運動的分類
第四節 流體運動的基本概念
第五節 連續性微分方程
第六節 流體微團運動分析
思考題
習題

第五章 流體動力學
第一節 理想流體運動微分方程及伯努利方程
第二節 實際流體總流的伯努利方程及其應戶
第三節 泵對液流能量的增加
第四節 雷諾輸運定理
第五節 恒定總流的動量方程及其應用
第六節 恒定總流動量矩方程
思考題
習題

第六章 量綱分析與相似原理
第一節 量綱分析
第二節 相似原理
第三節 模型實驗
思考題
習題

第七章 流動阻力與水頭損失
第一節 管路中流動阻力産生的原因及分類
第二節 流體運動的兩種流態及判彆標準
第三節 黏性流體的運動方程
第四節 圓管中的層流流動
第五節 紊流的理論分析
第六節 圓管紊流的沿程水頭損失
第七節 局部水頭損失
第八節 附麵層理論初步
思考題
習題

第八章 壓力管路的水力計算
第一節 管路係統的分類
第二節 簡單長管的水力計算
第三節 復雜長管的水力計算
第四節 短管的水力計算
第五節 孔口和管嘴泄流
思考題
習題

第九章 一元非恒定流
第一節 一元非恒定流動基本方程式
第二節 水擊現象
第三節 變水頭泄流與排空
思考題
習題

第十章 理想不可壓縮流體平麵勢流
第十一章 氣體的一元恒定流動
第十二章 非牛頓流體的流動
參考文獻
附錄
習題參考答案

前言/序言

《工程流體力學/高等院校石油天然氣類規劃教材》內容概述 本書是為高等院校石油天然氣類專業學生編寫的一本規劃教材，旨在係統、深入地講授工程流體力學的基礎理論、基本原理及其在石油天然氣工程領域的應用。全書內容涵蓋瞭流體力學的核心概念、分析方法與工程實例，力求理論與實踐緊密結閤，為學生未來從事油氣勘探、開采、集輸及加工等工作打下堅實的理論基礎。 第一部分：流體力學基礎 本部分是全書的基石，詳細介紹瞭流體力學的基本概念、研究對象及分析方法。 第1章 流體力學的基本概念 本章首先界定流體（液體與氣體）的定義，闡述流體力學在工程科學中的地位與作用。重點區分瞭宏觀連續介質假設與微觀分子運動，並詳細介紹瞭流體靜力學的基本原理。內容包括流體靜力學基本方程（帕斯卡定律）、壓力測量儀錶（如皮托管、壓力錶）的工作原理及其在油氣設備中的應用。此外，還探討瞭流體中的作用力與力矩平衡，為後續的流體運動分析奠定基礎。 第2章 流體運動學 本章聚焦於描述流體的運動狀態，而不涉及引起運動的力。引入瞭描述流場的基本概念，如物質點、流綫、跡綫與時間綫，並解釋瞭它們之間的區彆與聯係。詳細闡述瞭流體運動的描述方法：拉格朗日觀點與歐拉觀點，並推導齣描述流場速度場的微分形式。本章著重分析瞭流體的基本運動形式，包括平移、轉動和綫渦度，並介紹瞭流場分類（如定常/非定常、均勻/非均勻、有/無鏇流）。 第3章 流體動力學基礎方程 本章是全書的核心理論部分，詳細推導並應用控製體分析方法。 質量守恒方程（連續性方程）：推導瞭適用於不同參考係下的連續性方程，並具體討論瞭不可壓縮流體和可壓縮流體的特定形式，強調瞭質量守恒在管道輸送和儲罐充填過程中的應用。 動量守恒方程（牛頓第二定律在流體中的應用）：係統推導瞭歐拉方程和納維-斯托剋斯方程，闡明瞭作用在流體上的各種力（壓力梯度力、體積力、粘性力）與動量變化之間的關係。對於工程應用，重點介紹瞭動量積分方程在噴嘴、彎管和自由射流等典型控製體上的應用，計算推力、反作用力等。 能量守恒方程：基於熱力學第一定律，推導瞭流體的能量方程，包括對流項、導熱項和做功項。重點討論瞭等熵流動、絕熱流動以及流體粘性對能量轉換的影響。 第二部分：有粘性流體與相似理論 本部分深入探討瞭流體粘性的影響，並引入瞭流體力學中的重要分析工具——量綱分析與相似理論。 第4章 粘性流體流動 本章引入流體粘性的概念，解釋瞭牛頓流體和非牛頓流體（如某些鑽井液）的本構關係。詳細分析瞭粘性對流場結構的影響： 粘性應力與剪切速率：闡述瞭牛頓內摩擦定律，並引入瞭粘性係數和運動粘度。 邊界條件：詳細討論瞭“無滑移”邊界條件在固體壁麵處的物理意義及其在求解 Navier-Stokes 方程中的重要性。 流態的判據：係統介紹瞭雷諾數（Re）的概念，並區分瞭層流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）的特性。通過經典的平闆邊界層實驗，解釋瞭邊界層理論的基本思想及其在阻力計算中的作用。 第5章 重要的流動模型與量綱分析 本章側重於工程中的簡化模型和先進的分析方法。 理想流體流動：在不考慮粘性的前提下，應用勢流理論，討論瞭伯努利方程（包括靜止液體、理想液體和實際液體中的不同錶述），這是計算管道中壓力損失和速度的常用工具。 管道流動（充分發展流動）：係統分析瞭圓管內的層流和湍流流動。推導瞭 Hagen-Poiseuille 公式，並引入瞭摩擦因數（$f$）的概念。詳細介紹瞭工業上廣泛使用的 Moody 圖，用於快速確定管道內的沿程水頭損失。 量綱分析與相似性：介紹瞭 Buckingham $pi$ 定理，用於係統地歸納和簡化物理問題中的變量。重點討論瞭傅汝德數（Fr）、韋伯數（We）、馬赫數（Ma）等在油氣工程中具有特殊意義的無量綱數。通過相似性原理，指導瞭物理模型（如縮尺模型）的實驗設計與結果外推，這對於油氣設備的水力模型測試至關重要。 第三部分：工程應用與特殊流動 本部分將理論知識應用於石油天然氣工程中的具體場景，並探討瞭重要的特殊流動現象。 第6章 管道輸送與流動阻力 本章深入探討瞭油氣管道中的實際流動問題。 局部水頭損失：分析瞭閥門、彎管、擴大管和收縮管等管件引起的局部阻力，介紹瞭局部阻力係數（K值）的確定方法。 管網水力計算：講解瞭串聯、並聯管路係統的計算方法，包括流量分配和壓力恢復的分析。 多相流基礎：鑒於油氣開采中不可避免的多相流（氣-液、氣-油-水），本章引入瞭多相流動的基本概念，如空隙率、平均速度等，並初步介紹氣液兩相流動的基本模型，例如分離流模型。 第7章 壓縮性流體流動 本章針對高壓輸氣和氣動過程，重點討論氣體流動的特點。 等熵流動：推導瞭可壓縮流體的等熵關係式，包括壓力、密度和溫度與馬赫數的關係，並引入瞭“喉道”概念。 氣流的臨界現象：詳細分析瞭管道中氣流的阻塞（Choked Flow）現象及其對最大流量的限製作用。 衝擊波基礎：初步介紹瞭斜激波和正激波的基本概念，解釋瞭激波前後物理量的突變，這對於理解高壓氣流通過閥門或噴嘴時的能量耗散至關重要。 第8章 滲流力學基礎 本章連接瞭宏觀工程流體力學與油氣田開發的核心——地下多孔介質流動。 達西定律：詳細闡述瞭達西定律的物理意義、適用條件及其在飽和多孔介質中不可壓縮流體流動中的應用。 滲流阻力與滲透率：討論瞭滲透率的概念及其測量方法，並分析瞭層流滲流與湍流滲流的過渡。 單相流在油氣井中的應用：將達西定律應用於井底的徑嚮流，推導齣井底流動方程，為計算井底壓力和産量提供瞭理論依據。 全書結構嚴謹，理論推導清晰，配備瞭大量貼近石油天然氣行業實際的工程算例，旨在培養學生運用流體力學知識分析和解決實際工程問題的能力。