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第一章 流体及其物理性质1－1 已知油的重度为7800N/m 3，求它的密度和比重。
又，0.2m 3此种油的质量和重量各为多少？已已知知：：γ＝7800N/m 3；V ＝0.2m 3。
解析：(1) 油的密度为 3kg/m 79581.97800===gγρ； 油的比重为 795.01000795OH 2===ρρS (2) 0.2m 3的油的质量和重量分别为 kg 1592.0795=⨯==V M ρN 15602.07800=⨯==V G γ 1－2 已知300L(升)水银的质量为4080kg ，求其密度、重度和比容。
已已知知：：V ＝300L ，m ＝4080kg 。
解析：水银的密度为 33kg/m 13600103004080=⨯==-V m ρ 水银的重度为3N/m 13341681.913600=⨯==g ργ水银的比容为 kg /m 10353.7136001135-⨯===ρv1－3 某封闭容器内空气的压力从101325Pa 提高到607950Pa ，温度由20℃升高到78℃，空气的气体常数为287.06J/k g ·K 。
问每kg 空气的体积将比原有体积减少多少？减少的百分比又为多少？已已知知：：p 1＝101325Pa ，p 2＝607950Pa ，t 1＝20℃，t 2＝78℃，R ＝287.06J/k g ·K 。
解析：由理想气体状态方程(1－12)式，得 kg /m 83.0101325)27320(06.2873111=+⨯==p RT v kg /m 166.0607950)27378(06.2873222=+⨯==p RT v kg /m 664.0166.083.0321=-=-v v%80%10083.0166.083.0%100121=⨯-=⨯-v v v每kg 空气的体积比原有体积减少了0.664m 3；减少的百分比为80％。
1－4 图示为一水暖系统，为了防止水温升高时体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱，使水有膨胀的余地。
1-1:流体有哪些特性？论述液体与气体特征的异同。
1）流动性、压缩、膨胀性、粘性1-2: 什么是连续介质模型？为什么要建立？1） 将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，于是可将流体视为在时间和空间连续分布的函数。
2） ①可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动；②可以用连续函数的解析方法等数学工具去研究流体的平衡和运动规律。
1-3：流体密度、相对密度概念，它们之间的关系？1） 密度：单位体内流体所具有的质量，表征流体的质量在空间的密集程度。
相对密度：在标准大气压下流体的密度与4℃时纯水的密度的比值。
关系： 1-4：什么是流体的压缩性和膨胀性？1） 压缩性：在一定的温度下，单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数，其值越大，流体越容易压缩，反之，不容易压缩。
2） 膨胀性：当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性1-5：举例说明怎样确定流体是可压缩还是不可压缩的？气体和液体都是可压缩的，通常将气体时为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。
水下爆炸：水也要时为可压缩流体；当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体。
1-6：什么是流体的黏性？静止流体是否有黏性？1） 流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性2） 黏性是流体的本身属性，永远存在。
1-7：作用在流体上的力有哪些？质量力、表面力。
1-8: 什么是表面张力？表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力2-1: 流体静压强有哪些特性 ？如何证明？1） 特性一：流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向特性二：静压强与作用面在空间的方位无关，只是坐标点的连续可微函数2）2-2：流体平衡微分方程的物理意义是什么？在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡 2-3：什么是等压面？等压面的方程是什么？有什么重要性质？1） 在流体中压强相等的点组成的面。
![流体力学的一些思考题(含答案)[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/54c0fa9fa300a6c30d229f29.png)
思考题1.雷诺数与哪些因数有关？其物理意义是什么？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？雷诺数与流体的粘度、流速及水流的边界形状有关。
Re=惯性力/粘滞力,随d 增大，Re减小。
2.为什么用下临界雷诺数，而不用上临界雷诺数作为层流与紊流的判别准则？答：上临界雷诺数不稳定，而下临界雷诺数较稳定，只与水流的过水断面形状有关。
3.当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数如何变化？答：不变，临界雷诺数只取决于水流边界形状，即水流的过水断面形状。
1.圆管层流的切应力、流速如何分布？答：直线分布，管轴处为0，圆管壁面上达最大值；旋转抛物面分布，管轴处为最大，圆管壁面处为0。
2.如何计算圆管层流的沿程阻力系数？该式对于圆管的进口段是否适用？为什么？答：否；非旋转抛物线分布3.为什么圆管进口段靠近管壁的流速逐渐减小，而中心点的流速是逐渐增大的？答：连续性的条件的要求：流量前后相等（流量的定义）1.紊流研究中为什么要引入时均概念？紊流时，恒定流与非恒定流如何定义？把紊流运动要素时均化后，紊流运动就简化为没有脉动的时均流动，可对时均流动和脉动分别加以研究。
紊流中只要时均化的要素不随时间变化而变化的流动，就称为恒定流。
2.瞬时流速、脉动流速、时均流速和断面平均流速的定义及其相关关系怎样？瞬时流速u，为流体通过某空间点的实际流速，在紊流状态下随时间脉动；时均流速，为某一空间点的瞬时流速在时段T内的时间平均值；；脉动流速，为瞬时流速和时均流速的差值，；断面平均流速v，为过水断面上各点的流速（紊流是时均流速）的断面平均值，。
3.紊流时的切应力有哪两种形式？它们各与哪些因素有关？各主要作用在哪些部位？粘性切应力——主要与流体粘度和液层间的速度梯度有关。
主要作用在近壁处。
附加切应力——主要与流体的脉动程度和流体的密度有关，主要作用在紊流核心处脉动程度较大地方。
4.紊流中为什么存在粘性底层？其厚度与哪些因素有关？其厚度对紊流分析有何意义？在近壁处，因液体质点受到壁面的限制，不能产生横向运动，没有混掺现象，流速梯度d u/d y 很大，粘滞切应力τ=μd u/d y仍然起主要作用。
流体⼒学课后习题解答【2012年】《液压与⽓压传动》姜继海宋锦春⾼常识-第1-7章课后答案【最新经典版】1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？答：⽤液体作为⼯作介质来进⾏能量传递的传动⽅式被称之为液体传动。
按照其⼯作原理的不同，液体传动⼜可分为液压传动和液⼒传动，其中液压传动是利⽤在密封容器内液体的压⼒能来传递动⼒的；⽽液⼒传动则的利⽤液体的动能来传递动⼒的。
1.2 液压传动系统由哪⼏部分组成？各组成部分的作⽤是什么？答：（1）动⼒装置：动⼒装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是液压系统的动⼒源。
（2）控制调节装置：其作⽤是⽤来控制和调节⼯作介质的流动⽅向、压⼒和流量，以保证执⾏元件和⼯作机构的⼯作要求。
（3）执⾏装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作⽤是在⼯作介质的推动下输出⼒和速度（或转矩和转速），输出⼀定的功率以驱动⼯作机构做功。
（4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。
它们是⼀些对完成主运动起辅助作⽤的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常⼯作有着重要的作⽤。
（5）⼯作介质：⼯作介质指传动液体，在液压系统中通常使⽤液压油液作为⼯作介质。
1.3 液压传动的主要优缺点是什么？答：优点：（1）与电动机相⽐，在同等体积下，液压装置能产⽣出更⼤的动⼒，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积⼩、重量轻、结构紧凑，即：它具有⼤的功率密度或⼒密度，⼒密度在这⾥指⼯作压⼒。
（2）液压传动容易做到对速度的⽆级调节，⽽且调速范围⼤，并且对速度的调节还可以在⼯作过程中进⾏。
（3）液压传动⼯作平稳，换向冲击⼩，便于实现频繁换向。
（4）液压传动易于实现过载保护，能实现⾃润滑，使⽤寿命长。
（5）液压传动易于实现⾃动化，可以很⽅便地对液体的流动⽅向、压⼒和流量进⾏调节和控制，并能很容易地和电⽓、电⼦控制或⽓压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。
油气渗流力学习题答案油气渗流力学习题答案油气渗流力学是石油工程中的重要学科，它研究的是油气在地下储层中的流动规律和特性。
在学习过程中，我们常常会遇到一些练习题，下面我将为大家提供一些典型的油气渗流力学习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
题目一：已知油藏的有效厚度为20m，孔隙度为0.25，渗透率为1000md，油层压力为30MPa，地层温度为80℃，求油藏的孔隙流量。
解答：首先，我们需要计算油藏的有效孔隙度。
有效孔隙度等于总孔隙度乘以有效饱和度，而有效饱和度等于原油饱和度乘以孔隙度。
假设原油饱和度为0.8，则有效饱和度为0.8 * 0.25 = 0.2。
油藏的有效孔隙度为0.25 * 0.2 = 0.05。
接下来，我们可以使用达西定律计算孔隙流量。
达西定律可以表示为：Q = (k * A * ΔP) / (μ * L)其中，Q表示孔隙流量，k表示渗透率，A表示流动截面积，ΔP表示压力差，μ表示黏度，L表示流动长度。
假设流动截面积为1平方米，压力差为30MPa，黏度为0.1Pa·s，流动长度为20m。
代入上述数值，我们可以计算出孔隙流量为：Q = (1000md * 1m^2 * 30MPa) / (0.1Pa·s * 20m) = 1500000m^3/d所以，油藏的孔隙流量为1500000立方米/天。
题目二：已知油藏的有效厚度为30m，孔隙度为0.3，渗透率为800md，地层温度为70℃，油层压力为25MPa，求油藏的渗流能力系数。
解答：渗流能力系数可以通过渗透率和孔隙度的乘积来计算。
即：C = k * φ其中，C表示渗流能力系数，k表示渗透率，φ表示孔隙度。
代入上述数值，我们可以计算出渗流能力系数为：C = 800md * 0.3 = 240md所以，油藏的渗流能力系数为240md。
题目三：已知油藏的有效厚度为40m，孔隙度为0.35，渗透率为1200md，地层温度为60℃，油层压力为20MPa，求油藏的有效渗透率。
《油气井流体力学》复习思考题Chap1:（1）钻井液俗称钻井的血液，写出几个钻井液在钻井过程中的主要功用。
1.从井底清除岩屑并经环空携带至地面2.平衡地层压力和地应力，阻止地层流体流入井内和维持井眼稳定3.停止循环时悬浮钻屑和加重材料4.清洗、冷却和润滑钻头及钻柱；形成泥饼，保护井壁和储层5.向钻头传递水力功率，辅助破岩6.与地层黏土和流体配伍，保护油气层7.反映井下信息，有助于录井监测和地层评价（2）钻井循环系统的组成部分。
1.地面管汇：包括地面调节控制管汇、立管、水龙带、水龙头等钻井泵出口至钻柱顶端的流动通道2.钻柱：包括方钻杆、钻杆和井下钻具中的圆管形流动通道及各段管柱之间的接头，还包括井下动力钻具、各种测量及控制工具等3.钻头：主要是钻头流道、水眼及喷嘴4.环空：分为钻柱与套管或尾管柱之间的环空、钻柱与裸眼之间的环空Chap2:（1）非牛顿流体的分类，常见的非牛顿流体有哪些，各有何特点1.与时间无关的非牛顿流体：剪切应力仅与剪切速率有关，与剪切持续时间无明显关系一般又可分为以下两种类型1）纯黏性流体：只要施加很小的力即可流动。
根据其表观黏度随剪切速率的变化情况，通常将这种流体分为假塑性流体和膨胀性流体。
假塑性流体的表观黏度随剪切速率的增加而减小。
膨胀性流体的表观黏度随剪切速率的增大而增大。
2）黏塑性流体：剪切应力超过一定数值后才开始流动的流体，即具有一定的屈服应力2.与时间有关的非牛顿流体：这类非牛顿流体的黏度函数不仅与剪切速率有关，而且与剪切持续时间有关，大致可分为触变性流体和震凝性流体两类。
在一定剪切速率下，触变性流体的表观黏度随剪切时间的增大而减小，而震凝性流体则相反，在一定剪切速率下表观黏度随剪切时间的增大而增大。
3.黏弹性非牛顿流体：就是具有黏性同时具有弹性的流体。
在定常剪切流场中，这种流体在外力作用下发生形变或流动，外力消除后，它的形变会随时间的顺延而恢复或部分恢复。
（2） 实际钻井液的流变曲线有哪些有何特点屈服应力静切力。
宾汉模式、幂律模式、卡森模式、赫-巴模式、罗-斯模式、Sisko 模式（3） 钻井上常用的流变方程及其流变参数的名称、意义（4） 漏斗粘度计的单位秒（5） 旋转粘度计按转速档位可以分为几类有2速(300，600rpm) 旋转粘度计；6速(3，6，100，200，300，600rpm) 旋转粘度计, ZNN-D6, Fann 35A ；无级变速旋转粘度计(RV20, Fann 50C)；高温高压流变仪（旋转粘度计）(RV20, Fann 50C)（6） 旋转粘度计的基本方程该方程对于测量流体的流变参数有何意义 切应力与扭矩的关系：τπτπh r r rh M 222=⋅⋅=内筒表面上的剪切应力：1212MR h τπ= 外筒表面上的剪切应力：2222M R h τπ=将切应力方程变形得：22M r h τπ= 对上式左右两边同时求导，得：2d dr r ττ=- 设距旋转轴r 处，流体质点的角速度为 ，线速度为 ，求导得：du d r dr dr ωω=+ω（r)u ω=r将应力方程2d drr ττ=-代入剪切速率方程，得：()()12fdrd f drτωτττ=-=积分，得：()1212fdτττττΩ=⎰（7）严格讲，用通常的旋转粘度计测量确定已知流变方程地的非牛顿液体流变参数时需要改进修正，为什么作为测量测量非牛顿流体流变特性通用仪器的圆筒旋转黏度计，实际上是依据牛顿流体剪切应力和剪切速率关系式设计的。
因此，用通常的旋转粘度计测量确定已知流变方程地的非牛顿液体流变参数时需要改进修正。
（8）API表观粘度的定义（9）未知流变方程液体的测量与已经流变方程的测量有何异同之处（10）如何进行钻井液流变模式优选，有哪些标准是什么流变曲线对比法这种方法是分别绘制钻井液的实测流变曲线和理论流变曲线，通过考察两条曲线的吻合情况来选择流变模式。
这是一种直观的判断方法，缺点在于当几条曲线彼此比较接近时，肉眼判断较难。
剪切应力误差对比法该方法是将各流变模式的剪切应力值与实测剪切应力值进行相对误差和平均相对误差计算，取平均相对误差最小者为优选流变模式。
该方法计算较为简单，缺点在于易受异常点干扰而影响判断的准确性。
相关系数法运用线性回归计算流变参数时得到相关系数，越接近0，表明回归效果越差，越接近于1，表明回归效果越好。
该方法计算较为简便，但应注意各模式的相关系数值通常在小数点三、四位上才表现出差别。
（11）影响钻井液流变性的因素有哪些，这些因素是如何影响的温度、压力、添加剂以及现场施工条件等水基钻井液：压力影响很小；在地剪切速率下，温度升高，钻井液的剪切应力上升，表观黏度变大，在高剪切速率下，剪切应力和表观黏度随着温度的升高而降低油基钻井液：在同一剪切速率下，当压力一定时，钻井液的剪切应力随着温度的升高而降低，温度一定时，钻井液的剪切应力随着压力的升高而增大。
温度降低和压力增大都会使油基钻井液的表观黏度增大。
在低温条件下，压力对表观黏度的影响很大，随着温度的升高，表观黏度迅速下降，压力所起的作用也越来越小。
Chap3:（1） 管流控制方程l 2Pr =τ是怎么得来的这一方程是否对任何液体圆管层流都适用另外，建立该方程时是否作过简化假设圆管钻柱静止不动，且不考虑端部效应，圆管内半径为 ，取半径为、长度为 的与圆管同心的流体微元为研究对象。
断面S 1处的压强为p p +∆ ，断面S 2处的压强为p 。
该流体微元受力平衡可得。
222pr r p rL L ππττ∆∆=⇒=适用于所有流体类型和不同的流动状态（2） 简述传统的圆管层流的分析方法的主要步骤。
（3） 何谓结构流塑性液体在圆管内层流流动时为何会产生结构流牛顿液体、幂律液体圆管层流流动是否会出现结构流由塞流直到形成紊流前的整个区域都称为结构流。
塑性液体在圆管内层流流动时会产生结构流的原因是塑性流体具有屈服值 不会（4） 何为核隙比粘塑性液体屈服应力和核隙比有何比例关系流核半径与圆管半径之比 （5） 幂律液体的流性指数与其在圆管内的速度分布有何关系（6） 利用传统的圆管层流的分析方法的核心是建立流量表达式，哪个流变模式没有做任何简化而获得工程上常用的压耗计算公式宾汉模式及赫-巴模式（7）写出以范宁阻力系数表达的达西公式。
（8）范宁（Fanning）阻力系数和莫氏(Moody)阻力系数的关系;其中为莫式摩阻系数，f为范宁摩阻系数（9）什么是通用圆管流量方程，是否对牛顿流体和非牛顿流体都适用并简述该方程求解圆管层流压耗的基本思路。
不同流变模型的流量与管壁切应力之间的关系方程可以表示为一种统一的形式，这种统一形式的方程称为通用圆管流量方程。
都适用在已知流变方程的条件下，利用通过圆管流量方程建立起流量和管壁切应力或管壁剪切速率的精确关系式，通过该关系式由给定的流量求解管壁切应力，从而获得圆管层流压耗精确值（10）什么是管流特性参数，何为广义流性指数，广义流性指数的物理意义是什么如何确定广义流性指数管流特性参数：牛顿流体的管壁剪切速率广义流性指数：管壁切应力与管流特征参数在对数坐标系中的关系曲线上任一点处的斜率（11）何为有效管径物理意义何为管壁表观粘度以有效管径和管壁表观粘度表达的广义雷诺数的定义有效管径物理意义：非牛顿流体在直径为D的圆管内做层流运动，压耗等于黏度与其管壁表观黏度相同的牛顿流体以同样的平均速度在直径为的圆管层流压耗。
管壁表观黏度：非牛顿流体在圆管内的层流流动，其流动压耗等于动力粘度为有效粘度的牛顿流体在相同条件下层流流动时的压耗。
（12）简述基于广义流性指数计算圆管压耗的主要步骤。
1.计算管壁切应力和剪切速率。
2.计算广义流性指数3.计算有效管径4.计算广义雷诺数5.计算压耗Chap4:（1）研究同心环空轴向层流的流动模型有那两种分析利用传统的分析方法分析非牛顿流体同心环空轴向层流用的是哪种模型一种是不作简化处理的方法，称为实际流动模型；对于非牛顿流体同心环空轴向层流，一般采用简化方法，即将环空流动假设为窄槽（两无限大平行板间）流动，这种处理方法称为窄槽流动模型（2）窄槽流模型的核心思想是什么，由此推导的同心环空均匀流控制方程与圆管层流控制方程有何异同之处对于钻井工程环空情况，按牛顿流体分析，窄槽流模型的工程误差大概小于多少核心思想：假设同心环空内的流速关于环空内心线对称分布，即最大流速在中心线上，且环空内外壁面切应力相等。
当环空内外径之比>时，窄槽流动模型环空压耗最大误差不超过％（13）写出同心环空轴向层流以范宁阻力系数表达的达西公式。
（3）什么是通用环空流量方程，基于该方程求解环空压耗的主要步骤是什么（4）简述通用环空流量方程与传统算法求解环空压耗的主要步骤，并分析传统算法的误差来源。
（5）什么是同心环空广义流性指数，并简述基于广义流性指数求解广义雷诺数的主要步骤。
广义流性指数:环空管壁切应力与特性参数12v/Dhy在对数坐标系中的关系曲线上任一点处的斜率（6）有效管径与等效管径有何异同等效管径是将牛顿流体环空流动等效为牛顿流体圆管流动。
有效管径则是将非牛顿流体同心环空流动等效为牛顿流体圆管流动（7）如何描述偏心环空的偏心程度偏心度表示不同半径的内外管偏心程度的大小（8）偏心度如何影响偏心环空的速度分布、流量和压降Chap5:(1).列举几种常用的钻井液流态判别方法。
临界雷诺数法、局部稳定性参数Z值法、整体稳定性参数法(2).用临界雷诺数方法判别非牛顿流体流态存在什么局限性（3）非牛顿流体的临界雷诺数不为定值，大小与液体的性质有关。
用临界雷诺数方法判别非牛顿流体流动状态与实际情况有出入。
刘崇建等对七组不同性能的幂律流体进行的圆管流实验结果表明，采用临界雷诺数的方法来判别流态存在较大的误差，有的甚至高达30%。
(3). 目前对非牛顿流体稳定性（流态判别）主要有哪两种理论简述各理论要点。
局部稳定性理论：该理论认为流场中存在这样的一些点，其流动稳定性最弱，最易于产生紊动涡。
若这些点开始产生紊动涡，便认为流动已由层流向紊流转变。
但最易产生紊动涡的点发生紊流，并不能说明整个流动能够完全紊流，只能认为整个流动的部分区域产生局部紊流。
整体稳定性理论：(4). 简述分层雷诺数的概念，如何利用分层雷诺数求稳定性参数Z 值任意一层流体惯性切应力与黏性切应力之比(5). 稳定性参数K 与稳定性参数Z 之间有何关系(6). 用临界雷诺数c Re 和临界c Z 值判别流体流态进行水力计算时，当c Re Re >（或c Z Z >）时，可判断流体为紊流，这种做法对吗不对Chap6:(1). 牛顿流体紊流压耗计算通式在圆管内与同心环空中有何不同 范宁摩阻系数和雷诺数Re 的关系式以及雷诺数Re 的计算式不同(2). 何谓光滑管，何谓粗糙管，两者有何不同之处在近管壁处存在着两种流动情况。
