2021中國科學(xué)院大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)研究生考試大綱
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2021中國科學(xué)院大學(xué)流體力學(xué)專業(yè)研究生考試大綱 正文
中國科學(xué)院大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試《流體力學(xué)》考試大綱
一、考試科目基本要求及適用范圍概述
本流體力學(xué)考試大綱適用于中國科學(xué)院大學(xué)力學(xué)專業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試。流體力學(xué)是現(xiàn)代力學(xué)的重要分支,是許多學(xué)科專業(yè)的基礎(chǔ)理論課程,本科目的考試內(nèi)容主要包括流體的物理性質(zhì)、流體運動學(xué)、動力學(xué)和靜力學(xué),無粘不可壓縮、可壓縮流動,粘性不可壓縮流動及湍流、流體波動和旋渦理論等方面。要求考生對其基本概念有較深入的了解,能夠熟練地掌握基本方程的推導(dǎo),并具有綜合運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。
二、考試形式
考試采用閉卷筆試形式,考試時間為180分鐘,試卷滿分150分。
試卷結(jié)構(gòu):判斷題、簡答題、計算題
三、考試內(nèi)容:
(一) 流體的物理性質(zhì)
固液氣體的宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu),連續(xù)介質(zhì)假設(shè)及其適用條件,流體的物理性質(zhì)(粘性、可壓縮性與熱膨脹性、輸運性質(zhì)、表面張力與毛細(xì)現(xiàn)象) ,質(zhì)量力與表面力。
(二) 流體運動學(xué)
流體運動的描述(拉格朗日描述與歐拉描述及其間的聯(lián)系、物質(zhì)導(dǎo)數(shù)與隨體導(dǎo)數(shù)、跡線、流線及脈線),流場中的速度分解,渦量,渦量場,渦線、渦管、渦通量,渦管強度及守恒定理。
(三) 流體動力學(xué)
連續(xù)性方程(雷諾輸運定理),動量方程(流體的受力、應(yīng)力張量),能量方程(熱力學(xué)定律),本構(gòu)關(guān)系,狀態(tài)方程,流體力學(xué)方程組及定解條件,正交曲線坐標(biāo)系,量綱分析與流動相似理論,流體力學(xué)中的無量綱量及其物理意義、相似原理的應(yīng)用。
(四) 流體靜力學(xué)
控制方程,液體靜力學(xué)規(guī)律,自由面的形狀,非慣性坐標(biāo)系中的靜止液體。
(五) 無粘流動的一般理論
無粘流動的控制方程,Bernoulli方程,Bernoulli方程和動量定理的應(yīng)用。
(六) 無粘不可壓縮流體的無旋流動
控制方程及定解條件,勢函數(shù)及無旋流動的性質(zhì),平面定常無旋流動(流函數(shù)、源匯、點渦、偶極子、鏡像法、保角變換),無旋軸對稱流動,非定常無旋流動。
(七) 液體表面波
控制方程(小振幅水波) 及定解條件,平面單色波,水波的色散和群速度,水波的能量及其傳輸,速度與壓力場特性,表面張力波及分層流體的重力內(nèi)波,非線性水波理論。
(八) 旋渦運動
渦量動力學(xué)方程和渦量的產(chǎn)生,渦量場(空間特性、時間特性),典型的渦模型。
(九) 粘性不可壓縮流動
控制方程及定解條件,定常的平行剪切流動(Couette流動、Poiseuille流動等),非定常的平行剪切流動(Stokes第一和第二問題、管道流動的起動問題),圓對稱的平面粘性流動(圓柱Couette流及其起動過程),小雷諾數(shù)粘性流動。
(十) 層流邊界層和湍流
邊界層的概念,層流邊界層方程(Blasius平板邊界層),邊界層的分離,湍流的發(fā)生,層流到湍流的轉(zhuǎn)捩,雷諾方程和雷諾應(yīng)力。
(十一) 無粘可壓縮流動
聲速和馬赫數(shù),膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點,一維等熵流(定常和非定常),激波(正激波和斜激波),拉瓦爾噴管流動的特征。
四、考試要求:
(一) 流體的物理性質(zhì)
(1) 了解固液氣體的宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu),深入理解并掌握連續(xù)介質(zhì)假設(shè)及其適用條件。
(2) 熟練掌握流體的物理性質(zhì)的基本概念,了解毛細(xì)現(xiàn)象。
(二) 流體運動學(xué)
(1) 熟練掌握流體運動的兩種描述、物質(zhì)導(dǎo)數(shù)與隨體導(dǎo)數(shù)的概念。
(2) 熟練掌握跡線、流線及脈線的概念、物理意義及求法。
(3) 掌握速度勢的概念及數(shù)學(xué)描述,掌握流場中的速度分解方法
(4) 理解并掌握渦量及守恒定律,了解渦線、渦管、渦通量,渦管強度等概念。
(三) 流體動力學(xué)
(1) 熟練掌握連續(xù)性方程、動量方程和能量方程的推導(dǎo)及應(yīng)用。
(2) 掌握本構(gòu)關(guān)系及狀態(tài)方程。
(3) 掌握流體力學(xué)方程組及定解條件,了解正交曲線坐標(biāo)系下的流體力學(xué)方程組。
(4) 掌握量綱分析與流動相似理論的概念,熟練掌握雷諾數(shù)的定義和意義。
(四) 流體靜力學(xué)
(1) 理解并掌握靜力學(xué)基本控制方程。
(2) 掌握液體靜力學(xué)規(guī)律及應(yīng)用(自由面的形狀,非慣性坐標(biāo)系中的靜止液體)。
(五) 無粘流動的一般理論
(1) 掌握無粘流動的控制方程的推導(dǎo)及應(yīng)用。
(2) 熟練掌握Bernoulli方程推導(dǎo),靈活運用Bernoulli方程和動量定理。
(六) 無粘不可壓縮流體的無旋流動
(1) 理解并掌握控制方程及定解條件、勢函數(shù)概念及無旋流動的性質(zhì)。
(2) 熟練掌握并靈活運用平面定常無旋流動基本概念及方法(流函數(shù)、源匯、點渦、偶極子、鏡像法、保角變換)。
(3) 了解無旋軸對稱流動,非定常無旋流動。
(七) 液體表面波
(1) 熟練掌握小振幅水波的控制方程推導(dǎo)及定解條件
(2) 掌握平面單色波、水波的色散和群速度等概念,了解水波的能量及其傳輸?shù)挠嬎?,速度與壓力場特性。
(3) 了解表面張力波及分層流體的重力內(nèi)波、非線性水波理論。
(八) 旋渦運動
(1) 掌握渦量動力學(xué)方程和渦量的產(chǎn)生
(2) 熟悉渦量場的基本空間特性、時間特性,了解典型的渦模型(點渦、蘭金渦、奧森渦、泰勒渦)。
(九) 粘性不可壓縮流動
(1) 理解不可壓縮流體模型及其判別條件,掌握控制方程的推導(dǎo)及定解條件。
(2) 熟練掌握并靈活運用定常的平行剪切流動問題(Couette流動、Poiseuille流動等)。
(3) 掌握非定常的平行剪切流動問題(Stokes第一和第二問題、管道流動的起動等),圓對稱的平面粘性流動(圓柱Couette流及其起動過程),小雷諾數(shù)粘性流動。
(十) 層流邊界層和湍流
(1) 掌握邊界層的概念。
(2) 掌握層流邊界層方程推導(dǎo)(Blasius平板邊界層)
(3) 了解邊界層的分離,湍流的發(fā)生,層流到湍流的轉(zhuǎn)捩。
(4) 掌握脈動速度、平均速度、瞬時流場、平均流場、雷諾平均方程等基本概念
(十一) 無粘可壓縮流動
(1) 熟練掌握聲速和馬赫數(shù)的概念。
(2) 掌握膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點。
(3) 熟練掌握定常一維等熵流的分析及計算,了解非定常一維等熵流的分析及計算。
(4) 深入理解激波(正激波和斜激波)的成因及激波關(guān)系式,了解拉瓦爾噴管流動的特征。
五、主要參考書目:
1. 《流體力學(xué)》 莊禮賢 尹協(xié)遠(yuǎn) 馬暉揚著,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2009年版本
2. 《流體力學(xué)》(上下冊) 吳望一編著,北京大學(xué)出版社,2010年版本
編制單位:中國科學(xué)院大學(xué)
編制日期:2019年6月10日
中國科學(xué)院大學(xué)
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本文來源:http://m.zgxindalu.cn/guokeda/cankaoshumu_377306.html
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