FUNDAMANTALS OF NATURAL GAS

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isbn号码:9781593700898
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  • 天然气
  • 能源
  • 石油工程
  • 化工
  • 燃料
  • 勘探开发
  • 管道运输
  • 储存
  • 天然气化学
  • 环境影响
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具体描述

《流体力学基础与工程应用》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且面向实际工程应用的流体力学知识体系。它不仅仅是一本理论教科书,更是一本指导工程师和研究人员解决实际问题的工具书。全书结构严谨,逻辑清晰,从流体力学的基本原理出发,逐步深入到复杂的流动现象和先进的计算方法。 第一部分:流体力学基础与守恒定律 本书开篇部分将扎实地建立读者对流体力学的基本认识。 第1章:流体的基本概念与描述 本章详细介绍了流体的定义、分类(牛顿流体与非牛顿流体),以及描述流体运动和状态的基本物理量,包括密度、比重、粘度等。重点探讨了流体的连续性假设,并引入了拉格朗日和欧拉两种主要的流场描述方法。对于张量分析在流体力学中的应用进行了初步介绍,为后续的应力分析奠定基础。 第2章:流体静力学 本章专注于流体处于静止状态时的力学分析。详细推导了静压力随深度变化的规律,并引入了测压管、皮托管等基础测量设备的工作原理。平衡方程的推导清晰地展示了浮力、压强与表面力的关系,并应用这些原理分析了复杂曲面上的总压力和合力矩,这对水利工程和船舶设计至关重要。 第3章:流体运动学 本章着重于描述流体如何运动,而不考虑引起运动的力。涵盖了流线、迹线和涡流线,并阐述了它们的几何意义和相互关系。速度场、加速度场的表示方法被详尽介绍,特别是引入了物质导数(随体导数)的概念,这是理解动量方程的关键。本章还探讨了流动的分类,如层流与湍流的特征,以及速度场的涡度与环量分析。 第4章:流体的微分分析——控制体积与守恒定律 这是全书的核心理论章节之一。本章从雷诺输运定理(Reynolds Transport Theorem)出发,系统地推导了质量、动量和能量在流体控制体上的守恒方程。动量方程(纳维-斯托克斯方程的积分形式)的推导过程详尽,清晰地展示了作用在流体上的体积力(如重力)和表面力(如压力和粘性力)如何影响流体的运动。能量方程的推导则涵盖了热力学第一定律在流体流动中的具体应用。 第5章:纳维-斯托克斯方程与简化形式 本章深入探讨了流体力学的核心——纳维-斯托克斯方程的微分形式。方程的物理意义被逐项解析。随后,本书针对工程实践中的常见简化情况,如欧拉方程(无粘流体)、伯努利方程(理想不可压缩稳态流)的适用条件和局限性进行了深入讨论。伯努利方程的实际应用和修正(如考虑水头损失)被置于工程实例中进行检验。 第二部分:粘性流与工程应用 在掌握了基本守恒律后,本书将重点转向粘性流体流动,这是绝大多数工程问题的核心。 第6章:粘性流的分析与边界条件 本章详细阐述了牛顿流体的粘性应力模型,并介绍了粘性应力张量。重点探讨了边界条件,包括无滑移条件和固壁边界条件的重要性。层流运动的解析解,如库埃特流(Couette Flow)和泊肃叶流(Poiseuille Flow),被用来展示粘性如何影响速度分布和压降。 第7章:相似性、量纲分析与管道流动 本章是连接理论与实验和工程设计的重要桥梁。读者将学习如何利用量纲分析(如 Buckingham Pi 定理)来识别和构造无量纲参数(如雷诺数、弗劳德数),从而进行模型试验和系统推广。随后,本书聚焦于管道内的完全发展流动。详细分析了圆管中的层流和湍流,引出了达西-韦斯巴赫公式、摩擦系数的 Moody 图以及局部阻力(局部水头损失)的计算方法。 第8章:边界层理论 边界层是高速流动和高雷诺数问题的核心。本章首先解释了边界层的概念及其对流阻力的决定性作用。布拉修斯(Blasius)方程的推导被简化介绍,使读者能理解边界层内速度剖面的形成。本章还涵盖了边界层的分离现象及其对气动/水动力的影响,并讨论了湍流边界层的主要特征和经验模型。 第9章:流体与物体的相互作用——阻力和升力 本章将流体力学原理应用于物体绕流问题。详细分析了形状阻力(压差阻力)和摩擦阻力。对于翼型绕流,深入讨论了升力的产生机理,包括库塔-茹科夫斯基定理(Kutta-Joukowski Theorem)在估算升力中的应用。不同雷诺数下物体(如球体、平板)的阻力系数变化规律被系统展示。 第十:流体输运与系统设计 本章将理论知识应用于实际的管路系统设计。涵盖了管路系统的串联与并联、泵与风机的选型、系统曲线的绘制以及如何通过调整阀门和配件来控制流量。特别强调了考虑流体压缩性对高压管路系统的影响。 第三部分:高级主题与计算方法 为适应现代工程需求,本书的最后一部分引入了更高级的主题和数值计算方法。 第11章:可压缩流动基础 针对气体流动,本章介绍了声速、马赫数,以及等熵流动(Isentropic Flow)的基本方程。重点分析了等熵膨胀和压缩过程,并引入了斜激波和正激波的概念,这是超音速空气动力学的基础。 第12章:湍流模型与计算流体力学(CFD)导论 鉴于大多数实际流动是湍流,本章介绍了处理湍流的统计方法(如雷诺平均纳维-斯托克斯方程,RANS)。重点介绍了常见的湍流模型,如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型的基本思想和适用性。最后,对计算流体力学(CFD)的基本流程(网格划分、求解器选择、后处理)进行了概述,使读者对利用现代工具解决复杂流动问题有清晰的认识。 目标读者: 本书适合于机械工程、土木工程、航空航天工程、化学工程等专业的高年级本科生和研究生,以及需要扎实的流体力学基础来指导实际工作的专业工程师。 本书特色: 强调物理图像: 每一个方程的推导都伴随着清晰的物理意义阐释。 工程导向: 大量采用实际工程案例(如水力系统、管道网络、空气动力学外形)来巩固理论。 严谨的数学基础: 确保读者对微分方程和张量分析在流体力学中的应用有深刻理解。

作者简介

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读后感

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用户评价

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如果非要找个优点,也许就是它“足够厚”。但厚度并不等于深度,这本书的“厚”更多的是由大量的重复论述和对某些次要细节的过度展开所堆砌起来的。我发现许多关键概念,比如天然气的净化过程中的酸性气体去除(胺液处理),在不同的章节中以略微不同的措辞重复出现,但每次都没有给出足够详尽的、可操作的流程图或设计案例。这种重复性让人感到内容注水严重,仿佛作者只是为了凑够页数而不断地用不同角度描述同一个相对简单的化学过程。整本书读下来,我没有感觉到自己掌握了任何可以用于实际分析的工具或框架,更多的是对这个领域的术语有了一点点浅显的了解,而这些了解,我用其他任何一本更专注的单项技术手册都能更高效地获取。总而言之,这是一部空洞、臃肿且缺乏核心竞争力的作品,不推荐给任何严肃的学习者。

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说实话,这本书的组织结构简直是一场噩梦。它似乎是围绕着“我能想到的所有与天然气有关的术语”来构建的,而不是围绕一个清晰的学习路径。例如,关于天然气储运的部分,它可能在第十章突然插入了一小段关于管道腐蚀抑制剂的化学机理,而在第十五章又跳回到LNG液化过程的卡诺效率分析。这种跳跃性让我感到极度困惑,我无法判断哪些信息是关键的基础知识,哪些是可有可无的脚注。对于一个想系统学习这门学科的读者来说,这种编排方式是对时间和精力的巨大浪费。我感觉自己像是在一个巨大的迷宫中奔跑,每条路标都指向一个不同的、毫不相关的方向。这本书缺乏一个强有力的叙事主线来统摄这些零散的知识点,它更像是一本技术词典的索引页,而不是一本有血有肉的教材。

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这本书给我的感觉就像是一位学识渊博但表达能力为零的教授,对着一屋子工程师喋喋不休地念着他自己写下的、充满歧义的私人笔记。它的语言风格异常的学究气和古板,充斥着大量不加解释的拉丁词源和过于复杂的数学推导,但奇怪的是,这些推导往往没有被用来解决任何实际问题。比如,在讲解天然气脱水时,它深入挖掘了热力学方程的微小修正项,却对实际操作中如何选择合适的分子筛或醇类干燥剂的经济性和操作性差异轻描淡写,几乎没有提及。这种对理论的过度沉迷和对实践的彻底漠视,使得整本书读起来枯燥乏味,毫无生气。我期待的是一个连接理论与工程实践的桥梁,结果得到的是一条布满深坑、无法通行的理论峡谷。我不得不频繁地暂停阅读,去查阅那些书中本该解释清楚的行业术语和设计参数,这极大地破坏了阅读的连贯性和心流体验。

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我不得不说,这本书的某些部分简直是印刷质量的灾难,更别提内容的深度了。当我试图理解页岩气开采的技术细节时,书中提供的图表和示意图模糊不清,分辨率低到令人发指,线条像是用抖动的铅笔画出来的。很多关键的流程图,比如水力压裂过程的简化模型,缺乏必要的标注和比例尺,让我根本无法从视觉上建立起任何空间概念。更令人恼火的是,书中引用的一些关键的行业标准和规范,日期明显滞后于当前的工业实践,这在能源领域是致命的缺陷。天然气处理技术日新月异,尤其是在CCUS和甲烷减排的新规出台后,一本内容严重过时的“基础”书籍简直是误导。我甚至怀疑作者是否真的接触过近十年来的主流技术进步。这本书与其说是“基础”,不如说是一份封存在上个世纪末的、充满印刷错误的档案资料。对于任何需要将所学知识立即应用于现代油气田操作的人来说,这本书的价值几乎为零,它提供的知识储备具有高度的腐蚀性。

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这本书,坦率地说,完全没抓住我。我本来对天然气的“基础”抱有很高的期望,毕竟这个领域在能源转型中占据着核心地位,我希望能看到一个结构清晰、逻辑严谨的入门指南。然而,我翻开目录时,心里就咯噔了一下——内容排布显得异常混乱,章节间的衔接生硬得像是强行拼凑起来的散文集,而不是一本严谨的教材或参考书。比如,它可能在开篇花了大量的篇幅去讨论一些我看来是枝微末节的历史沿革,占用了本该用于解释烃类分馏和相态平衡这些核心概念的空间。阅读体验极其破碎,作者似乎沉迷于罗列数据和晦涩的术语,却忽略了建立一个能让初学者信赖的认知框架。我感觉自己像是在一个巨大的、布满灰尘的仓库里游荡,看到了很多零散的零件,却找不到任何组装说明书,更别提如何将这些零件组装成一台能运转的天然气处理设备了。如果这本书的目的是为行业新人打下坚实的基础,它失败得彻彻底底,留给读者的只有一脑子的浆糊和对自然气工程的初步畏惧感。我最终放弃了试图从头到尾读完它,转而求助于更侧重于实际工程应用和清晰图示的其他资源。

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