北京航空航天大學(xué)

941 流體工熱綜合(2021年)

第一部分工程流體力學(xué)(40%，60分)

一、考試范圍及內(nèi)容

1、 流體力學(xué)的基本概念

連續(xù)介質(zhì)的概念，流體的基本性質(zhì)，廣義牛頓內(nèi)摩擦定律，流線和跡線的概念，流線方程。

2、流體靜力學(xué)

流體靜平衡方程，自由面的形狀，非慣性坐標(biāo)系中靜止液體的壓力分布規(guī)律。

3、一維定常流動(dòng)的基本方程

控制體和體系，連續(xù)方程，動(dòng)量方程，動(dòng)量矩方程，伯努利方程，能量方程。

4、粘性流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

粘性流體運(yùn)動(dòng)的兩種流態(tài)，微分形式的流體力學(xué)基本方程組，N-S方程的準(zhǔn)確解，初始條件和邊界條件。

5、邊界層流動(dòng)

邊界層的概念和流動(dòng)特征，邊界層幾種厚度的定義，平板邊界層的積分方程及其解。

6、可壓縮流動(dòng)

可壓縮流動(dòng)的基本概念和流動(dòng)特性，聲速和馬赫數(shù)，等熵可壓縮流動(dòng)的基本關(guān)系式，激波、壓縮波和膨脹波的基本性質(zhì)。

二、基本要求

1、對(duì)流體的力學(xué)特性(連續(xù)性、壓縮性、粘性、粘性流體的應(yīng)力)以及作用力的分類有清晰的概念。

2、熟悉描述流體運(yùn)動(dòng)的方法，能夠正確地列出流線方程和計(jì)算流動(dòng)參數(shù)。

3、會(huì)建立一維定常流動(dòng)的基本方程(連續(xù)方程、動(dòng)量方程、伯努利方程和能量方程)。能正確地運(yùn)用這些基本方程解決簡(jiǎn)單的一維定常流動(dòng)問(wèn)題。

4、掌握判定流態(tài)(層流、湍流)的方法和湍流的最基本知識(shí)。了解粘性流體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、湍流的處理方法，掌握二維不可壓粘性流體的N-S方程和雷諾方程。

5、掌握邊界層的概念，會(huì)建立邊界層積分關(guān)系式，并用平板邊界層的計(jì)算方法對(duì)工程問(wèn)題做近似估算。了解邊界層分離的原因、后果及防止分離的一般方法。

6、理解可壓縮流動(dòng)的特點(diǎn)，掌握氣流滯止參數(shù)、臨界參數(shù)、速度系數(shù)及氣動(dòng)函數(shù)的物理意義及其在氣動(dòng)參數(shù)計(jì)算中的作用。了解激波、壓縮波和膨脹波的一般性質(zhì)及對(duì)流動(dòng)參數(shù)的影響。

第二部分工程熱力學(xué)(40%，60分)

一、考試范圍及內(nèi)容

1 、基本概念

熱力學(xué)系統(tǒng);工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù);平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖;工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程;功和熱;熱力循環(huán)。

2、熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì);熱力學(xué)能和總能;能量的傳遞和轉(zhuǎn)化;焓;熱力學(xué)第一定律基本能量方程式;開(kāi)口系統(tǒng)能量方程式;能量方程式的應(yīng)用。

3、理想氣體的性質(zhì)

理想氣體的概念;理想氣體狀態(tài)方程式;理想氣體的比熱容;理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵;理想氣體混合物。

4、理想氣體的熱力過(guò)程

研究熱力過(guò)程的目的及一般辦法;定容過(guò)程;定壓過(guò)程;定溫過(guò)程;絕熱過(guò)程;多變過(guò)程

5、熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第二定律;可逆循環(huán)分析及其熱效率;卡諾定理;熵參數(shù)、熱過(guò)程方向的判據(jù);熵增原理;熵方程;火用參數(shù)的基本概念、熱量火用;工質(zhì)火用及系統(tǒng)火用平衡方程;熱力學(xué)溫標(biāo)。

6、實(shí)際氣體的性質(zhì)

理想氣體狀態(tài)方程用于實(shí)際氣體的偏差;范德瓦爾方程和R-K方程;對(duì)應(yīng)態(tài)原理與通用壓縮因子圖。

7、氣體動(dòng)力循環(huán)

分析動(dòng)力循環(huán)的一般辦法;活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡(jiǎn)化;活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán);活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較;燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán);燃?xì)廨啓C(jī)裝置的定壓加熱實(shí)際循環(huán);提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)熱效率的措施;噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)。

8、蒸汽動(dòng)力循環(huán)

簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)——朗肯循環(huán);再熱循環(huán);回?zé)嵫�環(huán)。

9、制冷循環(huán)

壓縮空氣制冷循環(huán);壓縮蒸汽制冷循環(huán);熱泵循環(huán)。

二、基本要求

1、透徹理解和掌握以下的基本概念：熱力學(xué)系統(tǒng)(或體系)，熱力學(xué)狀態(tài)、平衡狀態(tài)、準(zhǔn)平衡過(guò)程、可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程、功與熱。

2、掌握熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)，熱力學(xué)能和總能的構(gòu)成，理解熱的微觀過(guò)程，掌握功及功熱之間轉(zhuǎn)化的機(jī)理。掌握熱力學(xué)第一定律基本能量方程式、開(kāi)口系統(tǒng)的能量方程式，理解推動(dòng)功和流動(dòng)功以及焓的意義，掌握閉口系統(tǒng)和開(kāi)口系統(tǒng)能量方程的應(yīng)用。

3、掌握理想氣體的概念和狀態(tài)方程，掌握理想氣體比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵的定義和計(jì)算方法。掌握理想氣體混合物的相關(guān)計(jì)算方法。

4、掌握理想氣體定容、定壓、定溫、絕熱以及多變過(guò)程的計(jì)算方法。能對(duì)非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析計(jì)算。

5、清楚地了解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及各種不同表述和它們之間的聯(lián)系，理解熱力學(xué)溫標(biāo)，真正掌握熵的概念，掌握熵增原理和熵方程，掌握可逆和不可逆過(guò)程熵變的的計(jì)算方法，了解火用的概念，了解火用平衡方程和簡(jiǎn)單的計(jì)算。

6、掌握實(shí)際氣體的范德瓦爾方程和R-K方程的運(yùn)用以及方程引入?yún)��?shù)的物理意義，了解臨界點(diǎn)的物理意義和相關(guān)的臨界參數(shù)，了解二氧化碳的p-v圖，掌握對(duì)應(yīng)態(tài)原理及使用通用壓縮因子圖。

7、掌握活塞式內(nèi)燃機(jī)的奧托(定容加熱)、狄塞爾(定壓加熱)和薩巴特(混合加熱)等各種理想循環(huán)的特點(diǎn)和影響因素，掌握燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)定壓加熱理想循環(huán)和實(shí)際循環(huán)的特點(diǎn)、影響因素和分析方法以及回?zé)�、中冷多�?jí)壓縮和中間再熱多級(jí)膨脹等提高循環(huán)熱效率的措施。掌握空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)理想循環(huán)的特點(diǎn)和影響因素，了解提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)功的措施。

8、了解朗肯循環(huán)以及再熱循環(huán)和回?zé)嵫�環(huán)的特點(diǎn)和影響因素。

9、掌握制冷系數(shù)，掌握壓縮空氣制冷循環(huán)、壓縮蒸汽制冷循環(huán)的特點(diǎn)和影響因素，掌握熱泵循環(huán)。

第三部分傳熱學(xué)(20%，30分)

一、考試范圍及內(nèi)容

1、緒論

傳熱傳質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象;熱量傳遞的三種基本方式;傳熱過(guò)程;熱阻概念

2、穩(wěn)定導(dǎo)熱

導(dǎo)熱基本概念及付立葉定律;導(dǎo)熱系數(shù)及其影響因素;導(dǎo)熱微分方程及單值性條件;導(dǎo)溫系數(shù);常物性的一維平壁;園筒壁導(dǎo)熱;肋壁導(dǎo)熱;接觸熱阻。

3、瞬態(tài)導(dǎo)熱

瞬態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn);集總參數(shù)法。

4、對(duì)流換熱

牛頓冷卻公式及換熱系數(shù);對(duì)流換熱微分方程組及單值性條件;速度邊界層與溫度邊界層;邊界層微分方程組;對(duì)流換熱微分方程組的無(wú)因次化;相似理論及其在對(duì)流換熱中的應(yīng)用;強(qiáng)迫對(duì)流換熱經(jīng)驗(yàn)公式;自然對(duì)流換熱;高速氣流換熱。

5、輻射換熱

熱輻射的基本概念和基本定律;實(shí)際物體的輻射與吸收特性;灰體;基爾霍夫定律;任意放置的兩黑表面的輻射換熱及角系數(shù);兩表面及多表面(含重輻射壁面)組成的灰殼內(nèi)的輻射換熱;熱屏;氣體輻射。

二、基本要求

1、對(duì)三種熱量傳遞的基本方式有非常明晰的理解，掌握各傳熱方式的基本特點(diǎn)，掌握熱阻的計(jì)算方法。

2、靈活運(yùn)用付立葉定律;恰當(dāng)?shù)亟o出導(dǎo)熱微分方程及其邊界條件;會(huì)求解常物性無(wú)內(nèi)熱源的一維穩(wěn)定導(dǎo)熱;掌握肋片效率的概念;了解接觸熱阻產(chǎn)生的原因及減小辦法。

3、對(duì)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn)非常清楚;會(huì)用集總參數(shù)法求解非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題。

4、掌握牛頓冷卻公式、對(duì)流換熱過(guò)程的物理本質(zhì)及邊界層的概念，理解對(duì)流換熱微分方程組和邊界層對(duì)流換熱微分方程組。熟悉對(duì)微分方程組無(wú)因次化的方法，了解相似理論及其在對(duì)流換熱中的應(yīng)用。能選用合適的公式進(jìn)行對(duì)流換熱問(wèn)題的計(jì)算。掌握自然對(duì)流換熱的物理本質(zhì)和發(fā)生的條件。掌握高速氣流換熱的特點(diǎn)。

5、掌握輻射與輻射換熱的基本概念、黑體輻射的四個(gè)基本定律、有效輻射與角系數(shù)概念及角系數(shù)的性質(zhì)，會(huì)計(jì)算封閉灰包殼(含重輻射壁面)中的換熱。

不限以上考察范圍。