2019年中國(guó)科學(xué)院大學(xué)812流體力學(xué)考研初試大綱

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中國(guó)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(guó)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(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)，無(wú)粘不可壓縮、可壓縮流動(dòng)，粘性不可壓縮流動(dòng)及湍流、流體波動(dòng)和旋渦理論等方面。要求考生對(duì)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(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

二、考試形式

考試采用閉卷筆試形式，考試時(shí)間為180分鐘，試卷滿分150分。

試卷結(jié)構(gòu)：判斷題(20分)、簡(jiǎn)答題(60分)、計(jì)算題(70分)

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(yùn)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(yùn)動(dòng)學(xué)

流體運(yùn)動(dòng)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(chǎng)中的速度分解，渦量，渦量場(chǎng)，渦線、渦管、渦通量，渦管強(qiáng)度及守恒定理。

(三) 流體動(dòng)力學(xué)

連續(xù)性方程(雷諾輸運(yùn)定理)，動(dòng)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(dòng)相似理論，流體力學(xué)中的無(wú)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(wú)粘流動(dòng)的一般理論

無(wú)粘流動(dòng)的控制方程，Bernoulli方程，Bernoulli方程和動(dòng)量定理的應(yīng)用。

(六) 無(wú)粘不可壓縮流體的無(wú)旋流動(dòng)

控制方程及定解條件，勢(shì)函數(shù)及無(wú)旋流動(dòng)的性質(zhì)，平面定常無(wú)旋流動(dòng)(流函數(shù)、源匯、點(diǎn)渦、偶極子、鏡像法、保角變換)，無(wú)旋軸對(duì)稱流動(dòng)，非定常無(wú)旋流動(dòng)。

(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(chǎng)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(yùn)動(dòng)

渦量動(dòng)力學(xué)方程和渦量的產(chǎn)生，渦量場(chǎng)(空間特性、時(shí)間特性)，典型的渦模型。

(九) 粘性不可壓縮流動(dòng)

控制方程及定解條件，定常的平行剪切流動(dòng)(Couette流動(dòng)、Poiseuille流動(dòng)等)，非定常的平行剪切流動(dòng)(Stokes第一和第二問(wèn)題、管道流動(dòng)的起動(dòng)問(wèn)題)，圓對(duì)稱的平面粘性流動(dòng)(圓柱Couette流及其起動(dòng)過(guò)程)，小雷諾數(shù)粘性流動(dòng)。

(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(wú)粘可壓縮流動(dòng)

聲速和馬赫數(shù)，膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點(diǎn)，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(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)

(1) 熟練掌握流體運(yùn)動(dòng)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(shì)的概念及數(shù)學(xué)描述，掌握流場(chǎng)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(qiáng)度等概念。

(三) 流體動(dòng)力學(xué)

(1) 熟練掌握連續(xù)性方程、動(dòng)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(dòng)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(wú)粘流動(dòng)的一般理論

(1) 掌握無(wú)粘流動(dòng)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(yùn)用Bernoulli方程和動(dòng)量定理。

(六) 無(wú)粘不可壓縮流體的無(wú)旋流動(dòng)

(1) 理解并掌握控制方程及定解條件、勢(shì)函數(shù)概念及無(wú)旋流動(dòng)的性質(zhì)。

(2) 熟練掌握并靈活運(yùn)用平面定常無(wú)旋流動(dòng)基本概念及方法(流函數(shù)、源匯、點(diǎn)渦、偶極子、鏡像法、保角變換)。

(3) 了解無(wú)旋軸對(duì)稱流動(dòng)，非定常無(wú)旋流動(dòng)。

(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?jì)算，速度與壓力場(chǎng)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(yùn)動(dòng)

(1) 掌握渦量動(dòng)力學(xué)方程和渦量的產(chǎn)生

(2) 熟悉渦量場(chǎng)的基本空間特性、時(shí)間特性，了解典型的渦模型(點(diǎn)渦、蘭金渦、奧森渦、泰勒渦)。

(九) 粘性不可壓縮流動(dòng)

(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(yùn)用定常的平行剪切流動(dòng)問(wèn)題(Couette流動(dòng)、Poiseuille流動(dòng)等)。

(3) 掌握非定常的平行剪切流動(dòng)問(wèn)題(Stokes第一和第二問(wèn)題、管道流動(dòng)的起動(dòng)等)，圓對(duì)稱的平面粘性流動(dòng)(圓柱Couette流及其起動(dòng)過(guò)程)，小雷諾數(shù)粘性流動(dòng)。

(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(dòng)速度、平均速度、瞬時(shí)流場(chǎng)、平均流場(chǎng)、雷諾平均方程等基本概念

(十一) 無(wú)粘可壓縮流動(dòng)

(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(diǎn)。

(3) 熟練掌握定常一維等熵流的分析及計(jì)算，了解非定常一維等熵流的分析及計(jì)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(dòng)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(yáng)著，中國(guó)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(cè)) 吳望一編著，北京大學(xué)出版社，2010年版本