北京航空航天大学

941 流体工热综合(2021年)

第一部分工程流体力学(40%，60分)

一、考试范围及内容

1、 流体力学的基本概念

连续介质的概念，流体的基本性质，广义牛顿内摩擦定律，流线和迹线的概念，流线方程。

2、流体静力学

流体静平衡方程，自由面的形状，非惯性坐标系中静止液体的压力分布规律。

3、一维定常流动的基本方程

控制体和体系，连续方程，动量方程，动量矩方程，伯努利方程，能量方程。

4、粘性流体动力学基础

粘性流体运动的两种流态，微分形式的流体力学基本方程组，N-S方程的准确解，初始条件和边界条件。

5、边界层流动

边界层的概念和流动特征，边界层几种厚度的定义，平板边界层的积分方程及其解。

6、可压缩流动

可压缩流动的基本概念和流动特性，声速和马赫数，等熵可压缩流动的基本关系式，激波、压缩波和膨胀波的基本性质。

二、基本要求

1、对流体的力学特性(连续性、压缩性、粘性、粘性流体的应力)以及作用力的分类有清晰的概念。

2、熟悉描述流体运动的方法，能够正确地列出流线方程和计算流动参数。

3、会建立一维定常流动的基本方程(连续方程、动量方程、伯努利方程和能量方程)。能正确地运用这些基本方程解决简单的一维定常流动问题。

4、掌握判定流态(层流、湍流)的方法和湍流的最基本知识。了解粘性流体运动的特点、湍流的处理方法，掌握二维不可压粘性流体的N-S方程和雷诺方程。

5、掌握边界层的概念，会建立边界层积分关系式，并用平板边界层的计算方法对工程问题做近似估算。了解边界层分离的原因、后果及防止分离的一般方法。

6、理解可压缩流动的特点，掌握气流滞止参数、临界参数、速度系数及气动函数的物理意义及其在气动参数计算中的作用。了解激波、压缩波和膨胀波的一般性质及对流动参数的影响。

第二部分工程热力学(40%，60分)

一、考试范围及内容

1 、基本概念

热力学系统;工质的热力学状态及其基本状态参数;平衡状态、状态方程式、坐标图;工质的状态变化过程;功和热;热力循环。

2、热力学第一定律

热力学第一定律实质;热力学能和总能;能量的传递和转化;焓;热力学第一定律基本能量方程式;开口系统能量方程式;能量方程式的应用。

3、理想气体的性质

理想气体的概念;理想气体状态方程式;理想气体的比热容;理想气体的热力学能、焓和熵;理想气体混合物。

4、理想气体的热力过程

研究热力过程的目的及一般办法;定容过程;定压过程;定温过程;绝热过程;多变过程

5、热力学第二定律

热力学第二定律;可逆循环分析及其热效率;卡诺定理;熵参数、热过程方向的判据;熵增原理;熵方程;火用参数的基本概念、热量火用;工质火用及系统火用平衡方程;热力学温标。

6、实际气体的性质

理想气体状态方程用于实际气体的偏差;范德瓦尔方程和R-K方程;对应态原理与通用压缩因子图。

7、气体动力循环

分析动力循环的一般办法;活塞式内燃机实际循环的简化;活塞式内燃机的理想循环;活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较;燃气轮机装置循环;燃气轮机装置的定压加热实际循环;提高燃气轮机装置循环热效率的措施;喷气发动机循环。

8、蒸汽动力循环

简单蒸汽动力装置循环——朗肯循环;再热循环;回热循环。

9、制冷循环

压缩空气制冷循环;压缩蒸汽制冷循环;热泵循环。

二、基本要求

1、透彻理解和掌握以下的基本概念：热力学系统(或体系)，热力学状态、平衡状态、准平衡过程、可逆过程和不可逆过程、功与热。

2、掌握热力学第一定律的实质，热力学能和总能的构成，理解热的微观过程，掌握功及功热之间转化的机理。掌握热力学第一定律基本能量方程式、开口系统的能量方程式，理解推动功和流动功以及焓的意义，掌握闭口系统和开口系统能量方程的应用。

3、掌握理想气体的概念和状态方程，掌握理想气体比热容、热力学能、焓和熵的定义和计算方法。掌握理想气体混合物的相关计算方法。

4、掌握理想气体定容、定压、定温、绝热以及多变过程的计算方法。能对非稳态流动过程进行分析计算。

5、清楚地了解热力学第二定律的实质及各种不同表述和它们之间的联系，理解热力学温标，真正掌握熵的概念，掌握熵增原理和熵方程，掌握可逆和不可逆过程熵变的的计算方法，了解火用的概念，了解火用平衡方程和简单的计算。

6、掌握实际气体的范德瓦尔方程和R-K方程的运用以及方程引入参数的物理意义，了解临界点的物理意义和相关的临界参数，了解二氧化碳的p-v图，掌握对应态原理及使用通用压缩因子图。

7、掌握活塞式内燃机的奥托(定容加热)、狄塞尔(定压加热)和萨巴特(混合加热)等各种理想循环的特点和影响因素，掌握燃气轮机装置循环定压加热理想循环和实际循环的特点、影响因素和分析方法以及回热、中冷多级压缩和中间再热多级膨胀等提高循环热效率的措施。掌握空气喷气发动机理想循环的特点和影响因素，了解提高喷气发动机循环功的措施。

8、了解朗肯循环以及再热循环和回热循环的特点和影响因素。

9、掌握制冷系数，掌握压缩空气制冷循环、压缩蒸汽制冷循环的特点和影响因素，掌握热泵循环。

第三部分传热学(20%，30分)

一、考试范围及内容

1、绪论

传热传质学的研究对象;热量传递的三种基本方式;传热过程;热阻概念

2、稳定导热

导热基本概念及付立叶定律;导热系数及其影响因素;导热微分方程及单值性条件;导温系数;常物性的一维平壁;园筒壁导热;肋壁导热;接触热阻。

3、瞬态导热

瞬态导热的特点;集总参数法。

4、对流换热

牛顿冷却公式及换热系数;对流换热微分方程组及单值性条件;速度边界层与温度边界层;边界层微分方程组;对流换热微分方程组的无因次化;相似理论及其在对流换热中的应用;强迫对流换热经验公式;自然对流换热;高速气流换热。

5、辐射换热

热辐射的基本概念和基本定律;实际物体的辐射与吸收特性;灰体;基尔霍夫定律;任意放置的两黑表面的辐射换热及角系数;两表面及多表面(含重辐射壁面)组成的灰壳内的辐射换热;热屏;气体辐射。

二、基本要求

1、对三种热量传递的基本方式有非常明晰的理解，掌握各传热方式的基本特点，掌握热阻的计算方法。

2、灵活运用付立叶定律;恰当地给出导热微分方程及其边界条件;会求解常物性无内热源的一维稳定导热;掌握肋片效率的概念;了解接触热阻产生的原因及减小办法。

3、对非稳态导热的特点非常清楚;会用集总参数法求解非稳态导热问题。

4、掌握牛顿冷却公式、对流换热过程的物理本质及边界层的概念，理解对流换热微分方程组和边界层对流换热微分方程组。熟悉对微分方程组无因次化的方法，了解相似理论及其在对流换热中的应用。能选用合适的公式进行对流换热问题的计算。掌握自然对流换热的物理本质和发生的条件。掌握高速气流换热的特点。

5、掌握辐射与辐射换热的基本概念、黑体辐射的四个基本定律、有效辐射与角系数概念及角系数的性质，会计算封闭灰包壳(含重辐射壁面)中的换热。

不限以上考察范围。