哈爾濱工業大學

考試科目名稱：熱流基礎        考試科目代碼：[820]

一、考試要求

要求考生全面系統地掌握工程流體力學的基本概念和基本屬性，掌握流體靜力學、運動學、動力學的基本方程，能熟練、靈活地運用流體力學的基本方程分析解決流體靜力學、運動學、動力學的綜合性問題。要求考生系統掌握工程熱力學的基本概念和基本定律、熱力過程和熱力循環的基本分析方法、提高能量利用效率的基本原則和主要途徑，并能夠綜合應用這些規律計算、分析和解決實際問題。

二、考試內容

（一）工程流體力學部分（50％）

1．研究的內容和方法

（1） 連續介質模型

（2） 作用在流體上的力

（3） 流體的主要物理性質

2．流體靜力學

（1） 流體靜壓強及其特性，流體平衡微分方程式，力函數、等壓面

（2） 流體中壓強的表示方法

（3） 重力作用下流體的平衡方程式，重力和其它質量力聯合作用下流體的平衡

（4） 靜止流體對平面壁、曲面壁的作用力及壓力體

3．流體運動學

（1） 研究流體運動的兩種方法

（2） 流體運動的基本概念

（3） 連續性方程

（4） 流體微元的運動分析-亥姆霍茲運動分解定理，有旋運動和無旋運動

4．流體動力學

（1） 理想流體運動微分方程式，蘭姆-葛羅米柯形式的微分方程

（2） 伯努利積分，重力作用下的伯努利方程及意義

（3） 粘性流體運動微分方程式，葛羅米柯-斯托克斯方程

（4） 葛羅米柯-斯托克斯方程的伯努利積分，重力作用下粘性流體微小流束伯努利方程

（5） 緩變流動及其特性，動量和動能修正因數

（6） 粘性流體總流的伯努利方程、動量方程

5．旋渦理論基礎

（1） 渦線、渦管、渦束和旋渦強度

（2） 速度環量和斯托克斯定理

（3） 二維旋渦的速度和壓強分布

6．理想流體平面勢流

（1） 速度勢函數和流函數，幾種簡單的平面勢流

（2） 簡單勢流的疊加，偶極流

（3） 流體對圓柱體的無環量、有環量繞流，庫塔-茹科夫斯基升力公式

7．相似理論基礎

（1） 流動力學相似條件，粘性流體流動的力學相似準數

（2） 決定性相似準數

（3） 量綱分析方法

8．流動的阻力與損失

（1） 粘性流體的兩種運動狀態，圓管中的層流和紊流運動

（2） 沿程損失系數的實驗研究，局部阻力與損失計算

（3） 薄壁小孔口及圓柱外伸管嘴自由出流

9．管路的水力計算

（1） 短管、長管的水力計算，串、并聯管路的水力計算

（2） 有壓管路的水擊

10．粘性流體繞物體流動

（1） 邊界層的概念和特點

（2） 邊界層微分方程，動量積分關系式

（3） 邊界層的分離

（二）工程熱力學部分（50％）

1．基本概念

（1） 熱力系的定義及其分類。

（2） 熱力系的平衡狀態以及由這樣的平衡狀態構成的準平衡過程。

（3） 溫度、壓力、比體積、熱力學能、焓和熵是描述平衡狀態的六個常用的狀態參數。

（4） 溫度、壓力、比體積這三個基本狀態參數之間的關系稱為狀態方程。

（5） 功和熱量。

（6） 過程量與狀態量。

2．熱力學第一定律

（1） 熱力學第一定律基本表達式－基本能量方程。

（2） 閉口系、開口系、穩定流動系統的能量方程。

（3） 功和熱量的基本計算公式以及功和熱量在狀態坐標圖中的表示。

3．熱力學第二定律

（1）熵流、熵產、熵方程及其應用。

（2）卡諾定理和卡諾循環及其應用。

（3）克勞修斯積分式及其應用。

（4）孤立系熵增原理及其應用。

（5）熱量的可用能及其的不可逆損失。

（6）熱量火用、流動工質火用和熱力學能火用及其火用損等概念。

4．氣體的熱力性質

（1）實際氣體和理想氣體。

（2）理想氣體狀態方程和氣體常數。

（3）理想氣體的比熱容、熱力學能、焓和熵的計算式。

（4）實際氣體與理想氣體在狀態方程和集聚態上的偏離。

（5）范德瓦爾方程等實際氣體狀態方程。

（6）通用壓縮因子圖及其在實際氣體熱力性質中的作用。

5．熱力學微分關系式

（1）特征函數。

（2）麥克斯韋關系式。

（3）純物質的熵、焓、熱力學能及比熱容的普遍關系式。

6．水蒸氣的熱力性質

（1）水蒸氣飽和狀態及其相關概念。

（2）水蒸氣的產生過程。

（3）水蒸氣圖表。

（4）水蒸氣的熱力過程。

7．理想混合氣體與濕空氣

（1）理想混合氣體的成分表示方法及其熱力性質計算。

（2）濕空氣、飽和濕空氣與未飽和濕空氣、濕空氣的絕對濕度、相對濕度、含濕量。

（3）露點溫度、濕球溫度。

（4）焓濕圖及其應用。

8．理想氣體的熱力過程

（1）理想氣體典型定值（定壓、定容、定溫、定熵）過程中的狀態參數變化規律、過程圖示、功和熱量的計算與圖示。

（2）多變過程及其與理想氣體典型定值（定壓、定容、定溫、定熵）過程的關系。

（3）不作功過程和絕熱過程。

（4）混合過程

（5）充氣與放氣過程。

9．氣體與蒸汽的流動

（1）氣體穩定流動基本方程。

（2）氣體流經噴管時氣流參數與流道截面積之間的變化關系。

（3）氣體流速與流量計算以及臨界流動和最大流量。

10．氣體的壓縮

（1）單級活塞式壓氣機的工作過程及理論功耗。

（2）帶有中冷器的多級活塞式壓氣機的優點以及中間最佳壓比的選擇方法。

（3）壓氣機的絕熱、定溫、多變過程。

11．氣體動力循環

（1）分析計算動力循環的任務和目的。

（2）活塞式內燃機循環和影響循環熱效率的因素及提高循環熱效率的途徑。

（3）燃氣輪機裝置循環和影響循環熱效率的因素及提高循環熱效率的途徑。

（4）噴氣發動機循環和活塞式熱氣發動機循環。

12．蒸汽動力循環

（1）蒸汽動力基本循環－朗肯循環和循環熱效率的影響因素及其提高途徑。

（2）蒸汽再熱循環、抽汽回熱循環。

（3）雙工質動力循環、熱電聯產循環。

13．制冷循環

（1）逆向卡諾循環、制冷循環、供熱循環。

（2）空氣壓縮制冷循環。

（3）蒸汽壓縮制冷循環。

（4）制冷劑的熱力性質。

（5）蒸汽引射制冷和吸收式制冷循環。

14．化學熱力學基礎

（1）化學反應系統中的反應熱、熱效應、標準生成焓、燃料理論燃燒溫度等概念。

（2）蓋斯定律和基爾霍夫定律。

（3）化學反應的最大有用功、化學反應方向的判斷及化學平衡。

三．試卷結構

工程熱力學 + 工程流體力學，考試時間180分鐘，滿分150分

1．題型結構

概念，簡答，推導及證明，計算等

2.1內容結構- 工程流體力學

包含流體力學研究的內容和方法、流體靜力學、流體運動學、流體動力學、旋渦理論基礎、理想流體平面勢流、相似理論基礎、流動的阻力與損失、管路的水力計算及粘性流體繞物體流動等內容

說明：對于考試內容，實際出題可能略有改變。

2.2內容結構- 工程熱力學

基本概念與基本定律、工質的熱力性質、熱力過程、熱力循環等

說明：對于考試內容，實際出題可能略有改變。

四．參考書目

1. 工程流體力學部分

（1）教材：  《工程流體力學》，陳卓如，王洪杰等，高等教育出版社（第三版）2013年

（2）參考資料

中國大學MOOC《工程流體力學》，王洪杰

https://www.icourse163.org/course/HIT-1207108820

國家資源共享課《工程流體力學》，王洪杰

http://www.icourses.cn/sCourse/course_5975.html

2. 工程熱力學部分

（1）教材： 嚴家騄，王永青. 《工程熱力學》（第2版）.中國電力出版社（第二版）2014.08（2022.2第九次重印）

（2）參考資料

1. 楊玉順，張昊春，賀志宏.《工程熱力學》. 機械工業出版社. 2009.

2. 沈維道 童鈞耕 主編.《工程熱力學》（第5版）. 高等教育出版社. 2016.

3. 工程熱力學（能源動力類），中國大學MOOC，張昊春

https://www.icourse163.org/course/HIT-1205611802，哈爾濱工業大學開課