北京航空航天大學能源與動力工程學院2022年碩士考試大綱

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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律。

3、一維定常流動的基本方程

控制體和體系，連續方程，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，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，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。

3、會建立一維定常流動的基本方程(連續方程、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(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、臨界參數、速度系數及氣動函數的物理意義及其在氣動參數計算中的作用。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;工質的熱力學狀態及其基本狀態參數;平衡狀態、狀態方程式、坐標圖;工質的狀態變化過程;功和熱;熱力循環。

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;可逆循環分析及其熱效率;卡諾定理;熵參數、熱過程方向的判據;熵增原理;熵方程;火用 參數的基本概念、熱量火用;工質火用及系統火用平衡方程;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;對應態原理與通用壓縮因子圖。

7、氣體動力循環

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

8、蒸汽動力循環

簡單蒸汽動力裝置循環——朗肯循環;再熱循環;回熱循環。

9、制冷循環

壓縮空氣制冷循環;壓縮蒸汽制冷循環;熱泵循環。

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(或體系)，熱力學狀態、平衡狀態、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，掌握閉口系統和開口系統能量方程的應用。

3、掌握理想氣體的概念和狀態方程，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。能對非穩態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參數的物理意義，了解臨界點的物理意義和相關的臨界參數，了解二氧化碳的p-v圖，掌握對應態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)等各種理想循環的特點和影響因素，掌握燃氣輪機裝置循環定壓加熱理想循環和實際循環的特點、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熱效率的措施。掌握空氣噴氣發動機理想循環的特點和影響因素，了解提高噴氣發動機循環功的措施。

8、了解朗肯循環以及再熱循環和回熱循環的特點和影響因素。

9、掌握制冷系數，掌握壓縮空氣制冷循環、壓縮蒸汽制冷循環的特點和影響因素，掌握熱泵循環。

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、應變狀態分析: 理解平面應力狀態下的應力、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 、壓桿的穩定性：理解彈性平衡穩定性的概念。掌握細長桿臨界載荷的歐拉公式;掌握壓桿穩定性校核;了解提高壓桿穩定性的措施。

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。