中国石油大学(北京)油气储运2008级学生专业课重点

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致谢:该纸质版资料由以下12名同学共同认真整理完成,其内容仅代表相关同学个人观点,酌情参考,并联系自己复习情况,查缺补漏。建议多与其他同学沟通交流,分享经验,共同进步!流体力学:张超第一、二章;冯浩第四章;马晨波第三、七章;李楷第五、六张;娄晨第八、九章。工程热力学:高博翔第一、二、三章;汪肖宇第四、五章;陈春第八、九章;张文华第十章。泵与压缩机:孙彩云第一章;翟向琳第三章;曹鑫鑫第四章。纸质版录入电子版由以下几名同学完成:张欣雨,袁炼,张仲希,郝宝健。由于录入公式过于费时,故公式均省略,大家自行查找。(个别章节还未完成录入工作,大家稍等)祝学习进步,考研顺利!流体力学第一章流体的物理性质1.连续介质假设:内容,意义2.液体,气体相对密度:液体与4度纯水的密度比较;气体与特定温度压力下空气,氢气密度比较3.压缩性,膨胀性:概念;定义试:dtdvvdpdvvt1,1;典型题目:习题1-4(联系全微分求解)4.粘性:定义;单位(动力黏度:泊p,厘泊cp,Pa·s;运动黏度:斯、厘斯、s/m2)及换算关系。5、牛顿内摩擦定律:表达式;适用条件;切应力为零的情况(绝对静止,相对静止,紊流附面层以外的核心区域,圆管层流轴线处);典型题目:1-5、1-6、例1-1(重点)6、流体运动的内摩擦阻力与固体运动的摩擦阻力区别:P77、气体、液体的粘温特性及机理8、质量力、表面力:定义(作用点及大小两方面);表示形式;归类(质量力:重力、引力、惯性力、电场力、磁场力;表面力:压力、摩擦力)9、毛细管现象:原理第二章流体静力学1、绝对静止、相对静止(知道例子:等水平运动容器中的流体、等角速度旋转容器中的流体)2、静压力:定义;单位(bar/atm/at/mmHg/mH2O);单位间的换算关系;两个重要性质(内容,证明)3、流体平衡微分方程:物理意义;使用条件:绝对静止、相对静止、可/不可压缩流体4、等压面:定义;等压面方程:P16(会根据此方程求等压面);等压力与质量力垂直证明见书P16;5、静力学基本方程:P172-8b(各项几何意义、物理意义;适用条件)6、静力学基本公式:P182-10:适用于绝对静止、相对静止7、绝对压力、相对压力、表压、真空度8、静压力测量:等压面法,静止的、相互连通的同种液体,同一高度压力相等9、静止流体作用在平面上的总压力:注意坐标系的选取;等效自由液面记住常用的形心距(矩形,椭圆);典型题目:例2-310、静止流体作用在曲面上的总压力:等效自由液面(两种密度不同的液体或液面非大气压时);压力体画法;典型题目:习题2-10,2-11,2-12第三章流体运动学(一)、描述运动的两种方法1、拉格朗日法(着眼于流体质点))流体质点坐标(初始时刻cbatttcbarr,,,),,,,(02、欧拉法(着眼于空间点)),,,(tzyxuu理解加速度的两部分,时变(当地)加速度由于流体不稳定性引起;位变(迁移)加速度由于流动不稳定性引起。记忆质点倒数公式。(二)流动分类1、按介质分类:牛顿、非牛顿;理想、实际;可压缩,不可压缩流体2、按状态分类:稳定、不稳定;层流、紊流;有旋、无旋等3、按空间分类:一元、二元、三元(概念)(三)运动学基本概念:1、迹线(概念,会求迹线)2、流线(概念、性质5点,会求流线方程)(等直流函数=流线)推出流函数、及判断流函数存在性3、流管、流速、总流(概念)、有效断面(概念)、流量(由速度表示(平均速度AudAQAVQ;流体流速—))(四)连续性方程1、系统、控制体(概念、区别)2、一元稳定流方程P493、空间连续性方程P51(3-31——3-33b)会判断是否可压缩(五)知道流体微团与刚体运动形式区别会判断有旋与无旋第四章流体动力学一、欧拉运动方程1.推导:牛二定律*联想:欧拉平衡方程中矢量形式2.适用范围二、理想流体的伯努利方程:(定性解释物理现象:吹纸、吹乒乓球、飞机升空、乒乓球旋转等)1.推导:欧拉运动方程→理想流体伯努利方程2.方程3.适用条件:1理想不可压缩流体;2质量力只有重力;3沿稳定流的流线或微小流速4.意义:几何意义:沿流线总水头为常数;物理意义:沿流线总比能为常数。三、实际流体总流的伯努利方程1.*缓变流:指流线之间的夹角比较小和流线曲率半径比较大的流动特点:1可以忽略由于速度大小或方向变化而产生的惯性力2缓变流的有效断面可以看成是平面2.动能修正系数α:(圆管紊流α=1.05~1.10,工程α=1)物理意义:总流有效断面上的实际动能对按平均流速算出的假想动能的比值。α是由于断面上速度分布不均匀引起的,不均匀性愈大,α值越大。3.方程4.适用条件:稳定流动;不可压缩流体;作用于流体上的质量力只有重力;所选取断面为缓变流断面;两端面间无能量输入或输出。5.注意事项:(1)方程中位置水头是相对而言的,只要方程两边所选取的基准面一致就可以。(2)两个断面所用的压力标准必须一致。(3)一般要与连续性方程联立求解。(4)一般采用国际单位制。(5)有效截面上的参数,如位置高度和压强应为同一点的;绝对不允许在式中取有效截面上A点的压强,又取同一有效截面上另一点B的位置高度。6.应用1节流式流量计分类:孔板、喷嘴、文丘利管基本原理:管路中液体流经节流装置时,液流断面收缩,在收缩断面处流速增加,压力降低,设节流装置前后产生压差,通过这个压差来计量流量大小。换算过程:略思考:如果通过文丘利管的流量不变,试问管道倾斜放置与水平放置的两种情况的差别?2测速管(皮托管):将流体动能转化为压能,进而通过测压计测定流体运动速度的仪器。3*喷射泵:工作原理:自喷管射出的液流经收缩扩散管的细径处,流速急剧增大,使该处的压强小于大气压强而造成真空,将液箱内的液体吸入泵内,与主流混合后排出。4水力坡降与水头线水力坡降:沿流程单位管长上的水头损失。水头线画法:(1)画出矩形边框;(2)根据各断面的位置水头画出位置水头线,位置水头线也就是管线轴线;(3)根据水头损失的计量结果画出总水头线,总水头线一定要正确地反映出水力坡降的变化情况,即小径处的水力坡降一定要大于大管径处的水力坡度。(4)再依据压力水头的大小画出测压管水头线,注意两点,一是测压管水头线与总水头线的高差必须能够反映出流速水头的变化情况;二是测压管水头线与位置水头线之间的高压必须能正确反映出压力水头的变化情况;(5)给出必要的标注。四、泵对液体能量的增加(结合《泵与压缩机》)带泵的伯努利方程泵的有效功率五、动量方程(计算题,大题)1.推导:单位时间内物体动量变化等于作用于该物体上外力的和选取控制体2.方程注意:1各量正负号2力的方向3.应用:(注意书上例题与习题)1液流对弯管的作用力2射流对固体壁面的冲击力3射流的反推力第五章量纲分析与相似原理一、概念【掌握】1.量纲(概念)、基本量纲、量纲公式;2.量纲和谐原理(内容);3.π定理;4.相似条件(几何、运动、动力),各相似条件的要求;5.牛顿一般相似原理内容6.牛顿数、弗劳德数、雷诺数、欧拉数其定义及物理意义7.正态模型、变态模型(了解)二、应用【熟练运用】1.用量纲分析法(依据量纲和谐原理)及π定理推到物理现象关系式(估计不会考大题)第六章粘性流体动力学基础一、概念1.流动阻力的分类(了解);2.水力半径的定义及其应用(了解);3.雷诺实验的装置(了解)、流动状态分类(理解)、上临界流速和下临界流速(了解)、实验现象(了解);4.N-S控制方程形式、适用条件及各项所代表的物理意义(掌握、应用);5.紊流产生的机理(理解)、紊流中不同的流区(了解)、水利光滑管、水利粗糙管(理解)、混合长度理论(理解);6.产生局部水头损失的原因(了解)二、应用1.会应用N-S控制方程分析特殊流动的速度分布:平行板间纯剪切流、泊谡叶流、库特流。能力较高的应掌握简单流动的变形及叠加、分解(如:斜板间纯剪切流);2.会用N-S方程推导水平圆管层流速度分布,并计算最大流速、流量、平均流速、切应力,能力较强的应会推导倾斜圆管层流的相关参数;3.会用达西公式进行沿程水头损失的计算。沿程阻力系数经验公式记忆至水力光滑(即包括层流和水力光滑),对应列宾宗公式也应记忆至水力光滑;4.会计算局部水头损失。(本章预计可能出大题)第七章压力管路一、简单长管水力计算1、压力管路(概念)水力损失分为:沿程水头损失,局部水头损失(概念),局部水头损失产生因素(3个)2、长短管概念3、列宾宗公式、伯努利方程(记忆且知道使用条件)会根据流量、管径等求Re,判断流态,计算hf,计算压降二、复杂管路水力计算1、串并联管路(概念)、Q与hf的关系,会计算相应Q或计算hf2、分支管路(特点与串联相似)3、短管水力计算、管路特性曲线,着重看P149例7-84、水击现象(定义、产生因素3个)水机原理(四个阶段)水击压力和压力传播速度会判断直接、间接水击记忆水击解决办法第八章理想不可压缩流体平面流动第一节无旋流动和有旋流动1.判断无旋流动的条件2.无旋流动中存在一个标量函数即势函数φ(x,y,z,t);并会求势函数;或给出势函数会求速度分量(例8-1)3.对有旋流动求涡线方程4.描述涡束、涡管、涡通量、旋度(涡量)5.有旋流动的速度环量第二节平面势流1.死等价定理2.不可压缩流体的有势流动中,势函数满足拉普拉斯方程3.由不可压缩流体平面流动连续性方程求流函数4.三种简单流动的势函数,流函数分析点源、点汇及纯环流的势/流函数涉及积分较复杂第四节平行流绕圆柱体无环流流动第五节平行流绕圆柱体有环流流动这两节比较复杂,上课时讲得比较少,我认为比较重要的是P183页“麦克斯韦效应”解释一些实际现象。第九章气体动力学基础第一节一元稳定可压缩流动的基本方程1.状态方程2连续方程(与热工中相联系)3.动量方程4.能量方程第二节声速与马赫数1.声速的定义及公式2.马赫数的定义,以及马赫数与气流可压缩性的关系第三节气流参数1.滞止参数的定义2.极限速度的定义3.速度系数;为何运用速度系数4.λ与Ma均是表示亚声速气流或超声速气流的标志热工一二三章1.基本概念平衡状态及状态参数:①工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状态成为工质的热力状态,简称状态。②描述工质所处状态的宏观物理量称为状态参数,可以直接测量的称为基本状态参数。③在不受外界影响(重力场除外)的条件下,工质(或系统)的状态参数不随时间而变化的状态称为平衡状态;工质(或系统)的状态参数不随时间而变化的状态称为稳定状态。平衡是稳定的充分条件。④工质的真实压力称为绝对压力。当绝对压力高于环境压力时,压力表指示的数值称为表压力。当绝对压力低于环境压力时,测压仪表指示的读数称为真空度。注:只有绝对压力才能表征工质的状态,才是状态参数;表压力不是状态参数。⑤压力单位的换算关系:见课本。⑥热力学第零定律:如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平衡,则这两个物体彼此也必处于热平衡。⑦温度的数值表示法称为温标。国际上采用热力学温标作为基本温标。用这种温标确定的温度称为热力学温度。⑧1K等于水的三相点热力学温度的1273.16,水的三相点温度为0.01℃⑨热力学温度与摄氏温度的换算关系:273.15tTK状态方程与状态参数坐标图①状态公理指出,对于和外界只有热量和体积变化功的简单可压缩系统,只需要两个独立的参数便可确定它的平衡状态。②表示状态参数之间关系的方程式称为状态方程式。③在以两个独立状态参数为坐标的平面坐标图上,每一点都表示系统的一个平衡状态。非平衡状态没有确定的状态参数,无法在图中表示。准平衡过程和可逆过程①系统由一个状态到达另一个状态的变化过程称为热力过程,简称过程。②如果在热力过程中系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态,这种过程称为准平衡过程,又称为准静态过程。该过程在状态参数坐标图上可以用连续的实线表示,非平衡过程不能表示状态参数坐标图上。③从非平衡态趋近平衡态,所需时间往往不很长,这段时间叫做弛豫时间。④如果系统完成了某一过程之后,再沿着原路径逆行而回到原来的状态,外界也随之恢复到原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