941 能源動力綜合(2022年)

本科目分為兩個方向，分別為“流體工熱”和“材料力學”，考試時學生任選其一作答。

方向一：流體工熱(150分)

第一部分 工程流體力學(占50%，75分)

一、考試范圍及內容

1、 流體力學的基本概念

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

2、流體靜力學

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

3、一維定常流動的基本方程

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

4、粘性流體動力學基礎

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

5、邊界層流動

邊界層的概念和流動特征，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

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

二、基本要求

1、對流體的力學特性(連續(xù)性、壓縮性、粘性、粘性流體的應力)以及作用力的分類有清晰的概念。

2、熟悉描述流體運動的方法，能夠正確地列出流線方程和計算流動參數(shù)。

3、會建立一維定常流動的基本方程(連續(xù)方程、動量方程、伯努利方程和能量方程)。能正確地運用這些基本方程解決簡單的一維定常流動問題。

4、掌握判定流態(tài)(層流、湍流)的方法和湍流的最基本知識。了解粘性流體運動的特點、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，會建立邊界層積分關系式，并用平板邊界層的計算方法對工程問題做近似估算。了解邊界層分離的原因、后果及防止分離的一般方法。

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

第二部分 工程熱力學(占50%，75分)

一、考試范圍及內容

1 、基本概念

熱力學系統(tǒng);工質的熱力學狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù);平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標圖;工質的狀態(tài)變化過程;功和熱;熱力循環(huán)。

2、熱力學第一定律

熱力學第一定律實質;熱力學能和總能;能量的傳遞和轉化;焓;熱力學第一定律基本能量方程式;開口系統(tǒng)能量方程式;能量方程式的應用。

3、理想氣體的性質

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;理想氣體的熱力學能、焓和熵;理想氣體混合物。

4、理想氣體的熱力過程

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

5、熱力學第二定律

熱力學第二定律;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;工質火用及系統(tǒng)火用平衡方程;熱力學溫標。

6、實際氣體的性質

理想氣體狀態(tài)方程用于實際氣體的偏差;范德瓦爾方程和R-K方程;對應態(tài)原理與通用壓縮因子圖。

7、氣體動力循環(huán)

分析動力循環(huán)的一般辦法;活塞式內燃機實際循環(huán)的簡化;活塞式內燃機的理想循環(huán);活塞式內燃機各種理想循環(huán)的熱力學比較;燃氣輪機裝置循環(huán);燃氣輪機裝置的定壓加熱實際循環(huán);提高燃氣輪機裝置循環(huán)熱效率的措施;噴氣發(fā)動機循環(huán)。

8、蒸汽動力循環(huán)

簡單蒸汽動力裝置循環(huán)——朗肯循環(huán);再熱循環(huán);回熱循環(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：熱力學系統(tǒng)(或體系)，熱力學狀態(tài)、平衡狀態(tài)、準平衡過程、可逆過程和不可逆過程、功與熱。

2、掌握熱力學第一定律的實質，熱力學能和總能的構成，理解熱的微觀過程，掌握功及功熱之間轉化的機理。掌握熱力學第一定律基本能量方程式、開口系統(tǒng)的能量方程式，理解推動功和流動功以及焓的意義，掌握閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)能量方程的應用。

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、熱力學能、焓和熵的定義和計算方法。掌握理想氣體混合物的相關計算方法。

4、掌握理想氣體定容、定壓、定溫、絕熱以及多變過程的計算方法。能對非穩(wěn)態(tài)流動過程進行分析計算。

5、清楚地了解熱力學第二定律的實質及各種不同表述和它們之間的聯(lián)系，理解熱力學溫標，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程熵變的的計算方法，了解火用的概念，了解火用平衡方程和簡單的計算。

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

7、掌握活塞式內燃機的奧托(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)的特點和影響因素，掌握燃氣輪機裝置循環(huán)定壓加熱理想循環(huán)和實際循環(huán)的特點、影響因素和分析方法以及回熱、中冷多級壓縮和中間再熱多級膨脹等提高循環(huán)熱效率的措施。掌握空氣噴氣發(fā)動機理想循環(huán)的特點和影響因素，了解提高噴氣發(fā)動機循環(huán)功的措施。

8、了解朗肯循環(huán)以及再熱循環(huán)和回熱循環(huán)的特點和影響因素。

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)的特點和影響因素，掌握熱泵循環(huán)。

方向二：材料力學(150分)

一、考試范圍及內容

1、緒論：了解材料力學的任務與研究對象及基本假設，桿件變形的基本形式，掌握內力，截面法，應力，應變，彈性模量，泊松比的概念，掌握剪應力互等定理，胡克定律，剪切虎克定律。

2、軸向拉壓應力與材料的力學性能：掌握拉壓桿橫截面與斜截面上的軸力與應力計算;掌握圣維南原理，掌握拉壓桿的強度條件，材料在常溫、靜荷下的拉、壓力學性能;了解應力集中的概念。

3、 軸向拉壓變形：掌握拉壓桿的變形與疊加原理，桁架的節(jié)點位移;掌握拉壓與剪切應變能概念;會求解簡單拉壓靜不定問題;了解熱應力和初應力概念。

4、扭轉：掌握圓截面軸的扭轉剪應力計算;掌握極慣性矩與抗扭截面模量，扭轉強度條件，圓軸扭轉變形，扭轉剛度條件;會求解簡單扭轉靜不定問題;了解非圓截面的扭轉。

5、彎曲內力：掌握平面彎曲內力概念;能夠計算較復雜受載下的內力，會利用載荷集度、剪力和彎矩間的微分關系畫內力圖。

6、彎曲應力：掌握彎曲正應力公式及其推導，彎矩和撓度曲線曲率半徑的關系，抗彎截面模量，抗彎剛度。掌握梁的強度計算過程。了解彎曲剪應力、提高梁彎曲強度的一些措施。

7、彎曲變形 ：掌握撓度和轉角的概念、計算梁的撓度和轉角的積分法、疊加法。理解撓曲線的近似微分方程的推導過程，掌握梁的剛度條件，簡單超靜定梁的解法。

8、應力、應變狀態(tài)分析: 理解平面應力狀態(tài)下的應力、應變分析，掌握主應力和主平面的概念，掌握平面應力狀態(tài)分析的解析法和圖解法。掌握廣義虎克定律;掌握彈性模量、剪切模型和泊松比之間的關系。

9、復雜應力狀態(tài)下的強度問題：掌握強度理論概念;掌握常用的四個強度理論;了解強度理論的應用;掌握彎扭組合時的應力和強度計算彎扭拉(壓)組合時的應力和強度計算。

10 、壓桿的穩(wěn)定性：理解彈性平衡穩(wěn)定性的概念。掌握細長桿臨界載荷的歐拉公式;掌握壓桿穩(wěn)定性校核;了解提高壓桿穩(wěn)定性的措施。

11、疲勞與斷裂：掌握交變應力與疲勞破壞、應力比、S-N曲線、持久極限的概念，了解提高疲勞強度的主要措施。

12、應力分析的實驗方法：了解常用實驗應力分析方法(電測和光彈)的原理和方法。

二、基本要求

要求對工程設計中有關構件的強度、剛度、穩(wěn)定性等有明確的認識，掌握材料力學的基本概念、基本定律及必要的基礎理論知識，并具備綜合運用材料力學知識解決和分析實際問題的能力。