中国石油大学北京油气储运级学生专业课重点概要.docx

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中国石油大学北京油气储运级学生专业课重点概要

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：

；

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、

）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：

P7

7、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2-3

10、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）

2、欧拉法（着眼于空间点）

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

））

（四）连续性方程

1、系统、控制体（概念、区别）

2、一元稳定流方程P49

3、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hf

2、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7-8

4、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

，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：

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来的状态，而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程，否则就是不可逆过程。

5耗散效应指摩擦、粘性扰动、温差传热等消耗功或潜在做功能力的损失的效应。

6可逆过程是一个理想过程，是无耗散效应的准平衡过程。

功量与示功图，热量、熵与示热图

1工质在体积膨胀时所作的功称为膨胀功，单位质量工质所作的膨胀功称为比膨胀功。

注：

功量是过程量，不是状态量。

微小功用

和

表示，不用

和

表示。

2p-v图称为示功图。

3工程热力学中规定：

系统对外界作功的值为正，外界对系统作功的值为负。

4热力系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量。

注：

热量是过程量而不是状态量，微元过程传递热量用

和

表示，不用

和

表示。

5工程热力学中规定：

系统吸收的热量值为正，系统放出的热量值为负。

6在微元可逆过程中，工质的比熵增加

。

注：

比熵是工质的状态参数。

7根据熵的变化判断可逆过程中系统与外界之间热量交换的方向：

若

，则

，系统吸热；若

，则

，系统放热；若

，则

，系统绝热。

注：

可逆绝热过程称为定熵过程。

8温熵图称为示热图。

2热力学第一定律

2.0热力学第一定律的表述

①在热能与其他形式能的互相转换过程中，能的总量保持不变。

②不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。

2.1闭口系统热力学第一定律表达式：

见课本。

2.2开口系统稳定流动能量方程式，稳定流动与流动功，技术功

①工质的流动状态不随时间改变，这种流动状态称为稳定流动。

②工质在流过热工设备时，必须受外力推动，这种推动工质流动而作的功称为流动功（推进功）。

单位质量工质，流动功为

③开口系统稳定流动的能量方程：

见课本。

4技术功：

见课本。

5开口系统热力学第一定律表达式：

见课本。

6膨胀功与技术功的关系：

见课本。

7过程中工质压力降低时，技术功为正，对外作功；反之，若工质压力增加，技术功为负，外界对工质作功。

3理想气体的性质与热力过程

3.1理想气体状态方程

①理想气体的条件（模型）（何谓理想气体？

）：

a.气体分子之间的平均距离相当大，分子体积与气体总体积相比可忽略不计；

b.分子之间无相互作用力；

c.分子之间的互相碰撞以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。

②理想气体状态方程式：

见课本

③

与R的关系：

见课本

3.2理想气体的热容、热力学能、焓和熵

①热容、比热容和摩尔热容之间的关系。

②理想气体的比定容热容：

见课本

理想气体的比定压热容：

见课本

与

的比值称为比热容比

注：

理想气体分子间不存在相互作用力，因此理想气体的热力学能仅包含与温度有关的分子动能，理想气体的热力学能只是温度的单值函数

③真实比热容：

见课本

注：

不是常数，而

为常数。

一般来说，温度越高，比热容越大，因为温度越高，双原子和多原子分子内部的原子振动动能增大

④理想气体的定值摩尔热容：

见课本

⑤理想气体的热力学能：

见课本

理想气体的焓：

见课本

7理想气体的熵：

见课本

3.3理想混合气体的基本定律，混合气体的成分，平均摩尔质量和平均气体常数

①道尔顿定律：

理想混合气体的总压力等于各组元分压力之和，即

②分体积相加定律：

理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和，即

③混合气体成分的表示方法有三种：

质量分数、摩尔分数、体积分数。

注：

各成分之间的关系。

④混合气体的平均摩尔质量

⑤混合气体的平均气体常数

3.4理想气体的基本热力过程，多变过程的计算及p-V图、T-S图表示

①定容过程

②定压过程

③定温过程

④定熵过程

⑤多变过程

⑥p-V图，T-S图

注：

a.在p-V图，T-S图中，从定容线出发，n由

，按顺时针方向递增

b.在p-V图中，从左下穿过，右上穿出等温线为升温，反之为降温；从左下穿过，右上穿出等熵线为吸热，反之为放热；从左穿过，从右穿出等容线为膨胀，反之为压缩；从下穿过，从上穿出为升压，反之为减小。

c.在T-S图中，从右下穿过，左上穿出等容线为膨胀，反之为压缩；从右下穿过，左上穿出等压线为升压，反之为降压；从左穿过，右穿出等熵线为吸热，反之为放热；从下穿过，上穿出为升温，反之为降温。

第八章

8-1热传导

热流密度

8-2热对流

8-4传热过程简介

第九章

9-1-2导热基本定律（P176）

1）傅里叶定律

2）导热微分方程（平板）

*P184单值性条件

A几何条件b物理条件c时间条件d边界条件（1、2、3）

9-2稳定导热

*1，平板（类似于8-4）

*2，圆桶（P193）

9-3非稳定导热

*傅里叶数，毕渥数物理定义

*集总参数法（使用条件）

最重要为9-2，9-3答题

第十章对流换热

本章的总体思想是：

通过边界层等理论简化对流换热微分方程组，再在单值性条件下求解对流换热微分方程组以求解h，之后，通过牛顿冷却公式求解对流换热量ф。

核心问题就是求解h。

本章的重点是：

牛顿冷却公式；边界层理论；相似原理；四个准数的定义及物理意义。

以下是各节要点：

第一节概述

1、名词：

对流换热概念

2、牛顿冷却公式及其适用条件

3、通过对流换热的物种影响因素归纳对流换热的类型（求解h的总框架）

4、了解物理性质参数中，哪些是影响自然对流，哪些是影响强迫对流的

5、注意计算时特征长度的选取：

管内流动—管内径，外掠—管外径，横掠—管外径

第二节对流换热的数学描述

1、对流换热微分方程：

（我认为推导过程不重要）

大致了解推到的假设（6个）

了解能量微分方程各项的意义

微分方程组的适用条件

2、了解两类单值性条件

3、边界层理论：

提出的目的是简化对流换热微分方程组；

流动边界层及热边界层的概念；

临界距离；

层流边界层，湍流边界层的内流层底层，及湍流核心内热量传递的主要方式（对流还是导热）；

边界层的四个特征了解一下；

局部表面传热系数h随便阶层变化示意图（第二版P243）一定要记清，及其变化的解释（P245第三段）。

第三节外掠等壁温平板层流换热分析解简析

1、本节的主要目的是抛砖引玉；引出对流换热的实验法求解及关联式；

2、平均努赛尔系数含义及与努赛尔数关系；

3、流动边界层及热边界层厚度，平均努赛尔特征数求解

第四节对流换热的实验研究方法

1、物理现象相似定义

2、相似条件

3、四个准数的定义及物理意义

4、特征数关联式

第五节单相流体强迫对流换热特征数关联式和

第六节自然对流换热

1、

2、如何把握

主要理解关联式如何用，一共八个，考的话应该会给公式，因此关联式和适用条件大致了解，但是三大特征量（定性温度，特征长度，特征流速）由其是特征长度一定要知道如何去选

往复活塞压缩机

一、

1）基本结构

*2）工作循环：

理论工作循环过程、假设（4点）/实际工作循环过程，两者循环对应的P-V图、两者的区别

3）多级压缩

*①优点：

4点

*②实际容积流量、标准容积流量定义

③活塞压缩机的吸气量（公式）

公式中各项分别代表什么，主要影响因素分别是什么？

④活塞压缩机排气量

泄露分类及个自定义

实际排气量

n（注意每项单位）

*影响排气量因素：

①②③④四点

⑤凝析和凝析系数定义（以前考过）

相对湿度的三种情况

要会判断什么情况下会有凝析液析出

分压定律

凝析系数得出过程

⑥排气温度及排气压力定义

⑦功率、效率

指示功率、轴功率、驱动功率、等温理论效率、等温总效率定义、绝热理论效率和绝热总效率。

*（计算）

⑧级数选择和各级压力比分配

*a）各级压力比的分配应按最省功原则进行

等压比推导过程

b）最佳压力比和级数选择，以及选择依据

4）变工况工作①②③

*排气量调节：

①②③④⑤，各自原理及P-V图

5）类型及选择

A主要参数：

①②③④

B类型：

①②③

*C活塞式压缩机特点及选用原则（考过）

6）主要零部件：

①②③④⑤⑥⑦

气阀结构及原理

*三六瓣环填料密封院里