中科院流體力學(xué)考試大綱

1、中科院研究生院碩士研究生入學(xué)考試流體力學(xué)考試大綱本流體力學(xué)考試大綱適用于中國科學(xué)院研究生院力學(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、流體波動和漩渦理論等方 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。一、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

2、毛細現(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

3、，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

4、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)振，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。二、考試要求：流體的物理性質(zhì)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。熟練掌握流體的物理性質(zhì)的基本概念，了解毛細現(xiàn)象。流體運動學(xué)熟練掌握流體

5、運動的兩種描述、物質(zhì)導(dǎo)數(shù)與隨體導(dǎo)數(shù)的概念。熟練掌握跡線、流線及脈線的概念、物理意義及求法。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。流體動力學(xué)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。掌握本構(gòu)關(guān)系及狀態(tài)方程。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。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。流體靜力學(xué)理解并掌握靜力學(xué)基本控制方程。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)。無粘流動的一般理論掌握無粘流動的控制方程的推導(dǎo)及應(yīng)用。熟練掌握Ber

6、noulli方程推導(dǎo)，以及Bernoulli方程和動量定理的應(yīng)用。無粘不可壓縮流體的無旋流動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)。熟練掌握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)。了解無旋軸對稱流動，非定常無旋流動。液體表面波掌握小振幅水波的控制方程推導(dǎo)及定解條件掌握平面單色波、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。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。旋渦運動掌握渦量動力學(xué)方程和渦量的產(chǎn)生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)。粘性不可壓

7、縮流動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。熟練掌握定常的平行剪切流動問題(Couette流動、Poiseuille流動等)。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)層流邊界層和湍流掌握邊界層的概念。掌握層流邊界層方程推導(dǎo)(Blasius平板邊界層)了解邊界層的分離，湍流的發(fā)生，層流到湍流的轉(zhuǎn)振。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)無粘可壓縮流動熟練掌握聲速和馬赫數(shù)的概念。掌握膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點。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。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