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华中科技大学

2021华中科技大学流体力学与水力学专业研究生考试大纲

第一部分：考试说明
《流体力学与水力学》是华中科技大学水利工程学科学术型硕士研究生生入学选考的专业基础课之一。
考核目标与主要内容：考察考生对工程流体力学及水力学基础知识的掌握情况、和基于上述知识的分析相关问题能力。考核主要内容为工程流体力学及水力学共有的、应掌握的知识。
考试范围：流体静力学、运动学、有旋流动与有势流动、理想流体动力学基础、粘性流体动力学基础、流动阻力与能量损失及管流计算。
考试形式与试卷结构：
（一） 答卷形式：闭卷，笔试；所列题目均为必答题。
（二）  答题时间：180分钟。
（三）  试卷结构与考试题型
试卷共150分,基本的考试题型（可能采用的）：
(1)填空及选择填空类
(2)简答题类
(3)计算题类
(4)作图题类

第二部分：考察要点
一、流体基本性质
流体的粘性、受力成份及其特点，牛顿内摩擦定律
二、流体静力学
1、流体静压强及其特征
2、流体平衡微分方程式
3、静止液体作用在固体表面上的总压力
4、液体的相对平衡及其压强分布等
三、流体运动学
1、流体运动的描述方法及随体导数
2、流线
3、连续性方程
4、流体微团运动分解
四、理想流体动力学基础
1、理想流体运动微分方程
2、理想流体恒定元流的能量方程——伯努利方程
3、理想流体恒定总流的能量方程——总流伯努利方程
4、动量方程
五、有旋流动与有势流动
1、有旋流动
2、线型漩涡（线涡）的诱导速度
3、旋涡强度、速度环量、速度势函数、流函数
六、流动阻力与能量损失
1、粘性流体流动的层流与紊流（湍流），雷诺数
2、粘性总流的能量方程——粘性管流伯努利方程
3、沿程损失与局部损失概念，达西公式
4、圆管中的层流运动
5、圆管中的紊流运动
6、尼古拉兹管流实验、管流型态的分区
7、管流计算——简单管路、复杂管路（串、并联管路）的阻力（能量）损失、水泵选择
七、粘性流体动力学基础
1、粘性流体微团应力分解与表达
2、广义牛顿内摩擦定律
3、不可压缩粘性流体运动微分方程——N-S方程
4、恒定流（定常流）N-S方程的解析解

基本信息

专业名称：流体力学     专业代码：077203     门类/类别：理学     学科/类别：力学

专业点分布

中国工程物理研究院 北京大学 中国海洋大学 武汉理工大学 中山大学

专业院校排名

本一级学科中，全国具有“博士授权”的高校共 53 所，本次参评52 所;部分具有“硕士授权”的高校 也参加了评估;参评高校共计 80 所(注:评估结果相同的高校排序不分先后，按学校代码排列)
序号 学校代码 学校名称 评选结果
1 10001 北京大学 A+
2 10003 清华大学 A+
3 10213 哈尔滨工业大学 A
4 10698 西安交通大学 A
5 10006 北京航空航天大学 A-
6 10056 天津大学 A-
7 10141 大连理工大学 A-
8 10287 南京航空航天大学 A-
9 10007 北京理工大学 B+
10 10247 同济大学 B+
11 10248 上海交通大学 B+
12 10280 上海大学 B+
13 10335 浙江大学 B+
14 10358 中国科学技术大学 B+
15 10487 华中科技大学 B+
16 10699 西北工业大学 B+
17 10004 北京交通大学 B
18 10217 哈尔滨工程大学 B
19 10288 南京理工大学 B
20 10290 中国矿业大学 B
21 10294 河海大学 B
22 10613 西南交通大学 B
23 10730 兰州大学 B
24 90002 国防科技大学 B
25 10005 北京工业大学 B-
26 10008 北京科技大学 B-
27 10286 东南大学 B-
28 10497 武汉理工大学 B-
29 10532 湖南大学 B-
30 10558 中山大学 B-
31 10610 四川大学 B-
32 10611 重庆大学 B-
33 10112 太原理工大学 C+
34 10147 辽宁工程技术大学 C+
35 10246 复旦大学 C+
36 10486 武汉大学 C+
37 10530 湘潭大学 C+
38 10559 暨南大学 C+
39 10561 华南理工大学 C+
40 10674 昆明理工大学 C+
41 11414 中国石油大学 C+
42 10145 东北大学 C
43 10183 吉林大学 C
44 10299 江苏大学 C
45 10422 山东大学 C
46 10459 郑州大学 C
47 10533 中南大学 C
48 11646 宁波大学 C
49 10107 石家庄铁道大学 C-
50 10128 内蒙古工业大学 C-
51 10150 大连交通大学 C-
52 10216 燕山大学 C-
53 10359 合肥工业大学 C-
54 10384 厦门大学 C-
55 10403 南昌大学 C-
56 10710 长安大学 C-

基本信息

专业名称：流体力学     专业代码：080103     门类/类别：工学     学科/类别：力学

专业点分布

中国航天科技集团公司第十一研究院 北京交通大学 北京航空航天大学 北京理工大学 北京科技大学 中国石油大学(北京) 中国矿业大学(北京) 中国科学院大学 天津大学 燕山大学 太原理工大学 太原科技大学 内蒙古工业大学 中国航空研究院626所 沈阳工业大学 东北大学 辽宁工程技术大学 沈阳建筑大学 吉林大学 中国航空工业空气动力研究院 哈尔滨工业大学 哈尔滨工程大学 中国船舶及海洋工程设计研究院 复旦大学 同济大学 上海交通大学 陆军工程大学 中国船舶科学研究中心 东南大学 南京航空航天大学 南京理工大学 江苏科技大学 中国矿业大学 浙江大学 中国科学技术大学 合肥工业大学 厦门大学 中国石油大学(华东) 郑州大学 武汉大学 华中科技大学 重庆大学 西南石油大学 四川大学 西南交通大学 昆明理工大学 西安交通大学 西北工业大学 西安理工大学 兰州理工大学

专业院校排名

0801 力学
本一级学科中，全国具有“博士授权”的高校共 53 所，本次参评52 所;部分具有“硕士授权”的高校 也参加了评估;参评高校共计 80 所(注:评估结果相同的高校排序不分先后，按学校代码排列)
序号 学校代码 学校名称 评选结果
1 10001 北京大学 A+
2 10003 清华大学 A+
3 10213 哈尔滨工业大学 A
4 10698 西安交通大学 A
5 10006 北京航空航天大学 A-
6 10056 天津大学 A-
7 10141 大连理工大学 A-
8 10287 南京航空航天大学 A-
9 10007 北京理工大学 B+
10 10247 同济大学 B+
11 10248 上海交通大学 B+
12 10280 上海大学 B+
13 10335 浙江大学 B+
14 10358 中国科学技术大学 B+
15 10487 华中科技大学 B+
16 10699 西北工业大学 B+
17 10004 北京交通大学 B
18 10217 哈尔滨工程大学 B
19 10288 南京理工大学 B
20 10290 中国矿业大学 B
21 10294 河海大学 B
22 10613 西南交通大学 B
23 10730 兰州大学 B
24 90002 国防科技大学 B
25 10005 北京工业大学 B-
26 10008 北京科技大学 B-
27 10286 东南大学 B-
28 10497 武汉理工大学 B-
29 10532 湖南大学 B-
30 10558 中山大学 B-
31 10610 四川大学 B-
32 10611 重庆大学 B-
33 10112 太原理工大学 C+
34 10147 辽宁工程技术大学 C+
35 10246 复旦大学 C+
36 10486 武汉大学 C+
37 10530 湘潭大学 C+
38 10559 暨南大学 C+
39 10561 华南理工大学 C+
40 10674 昆明理工大学 C+
41 11414 中国石油大学 C+
42 10145 东北大学 C
43 10183 吉林大学 C
44 10299 江苏大学 C
45 10422 山东大学 C
46 10459 郑州大学 C
47 10533 中南大学 C
48 11646 宁波大学 C
49 10107 石家庄铁道大学 C-
50 10128 内蒙古工业大学 C-
51 10150 大连交通大学 C-
52 10216 燕山大学 C-
53 10359 合肥工业大学 C-
54 10384 厦门大学 C-
55 10403 南昌大学 C-
56 10710 长安大学 C-

以中国科学院大学为例：
一、考试科目基本要求及适用范围概述
本流体力学考试大纲适用于中国科学院大学力学专业的硕士研究生入学考试。流体力学是现代力学的重要分支，是许多学科专业的基础理论课程，本科目的考试内容主要包括流体的物理性质、流体运动学、动力学和静力学，无粘不可压缩、可压缩流动，粘性不可压缩流动及湍流、流体波动和旋涡理论等方面。要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够熟练地掌握基本方程的推导，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
二、考试形式
考试采用闭卷笔试形式，考试时间为180分钟，试卷满分150分。
试卷结构：判断题(20分)、简答题(60分)、计算题(70分)
三、考试内容：
流体的物理性质
固液气体的宏观性质与微观结构，连续介质假设及其适用条件，流体的物理性质(粘性、可压缩性与热膨胀性、输运性质、表面张力与毛细现象)，质量力与表面力。
流体运动学
流体运动的描述(拉格朗日描述与欧拉描述及其间的联系、物质导数与随体导数、迹线、流线及脉线)，流场中的速度分解，涡量，涡量场，涡线、涡管、涡通量，涡管强度及守恒定理。
流体动力学
连续性方程(雷诺输运定理)，动量方程(流体的受力、应力张量)，能量方程(热力学定律)，本构关系，状态方程，流体力学方程组及定解条件，正交曲线坐标系，量纲分析与流动相似理论，流体力学中的无量纲量及其物理意义、相似原理的应用。
流体静力学
控制方程，液体静力学规律，自由面的形状，非惯性坐标系中的静止液体。
无粘流动的一般理论
无粘流动的控制方程，Bernoulli方程，Bernoulli方程和动量定理的应用。
无粘不可压缩流体的无旋流动
控制方程及定解条件，势函数及无旋流动的性质，平面定常无旋流动(流函数、源汇、点涡、偶极子、镜像法、保角变换)，无旋轴对称流动，非定常无旋流动。
液体表面波
控制方程(小振幅水波)及定解条件，平面单色波，水波的色散和群速度，水波的能量及其传输，速度与压力场特性，表面张力波及分层流体的重力内波，非线性水波理论。
旋涡运动
涡量动力学方程和涡量的产生，涡量场(空间特性、时间特性)，典型的涡模型。
粘性不可压缩流动
控制方程及定解条件，定常的平行剪切流动(Couette流动、Poiseuille流动等)，非定常的平行剪切流动(Stokes第一和第二问题、管道流动的起动问题)，圆对称的平面粘性流动(圆柱Couette流及其起动过程)，小雷诺数粘性流动。
层流边界层和湍流
边界层的概念，层流边界层方程(Blasius平板边界层)，边界层的分离，湍流的发生，层流到湍流的转捩，雷诺方程和雷诺应力。
无粘可压缩流动
声速和马赫数，膨胀波、弱压缩波的形成及其特点，一维等熵流(定常和非定常)，激波(正激波和斜激波)，拉瓦尔喷管流动的特征。
四、考试要求：
流体的物理性质
了解固液气体的宏观性质与微观结构，深入理解并掌握连续介质假设及其适用条件。
熟练掌握流体的物理性质的基本概念，了解毛细现象。
流体运动学
熟练掌握流体运动的两种描述、物质导数与随体导数的概念。
熟练掌握迹线、流线及脉线的概念、物理意义及求法。
掌握速度势的概念及数学描述，掌握流场中的速度分解方法
理解并掌握涡量及守恒定律，了解涡线、涡管、涡通量，涡管强度等概念。
流体动力学
熟练掌握连续性方程、动量方程和能量方程的推导及应用。
掌握本构关系及状态方程。
掌握流体力学方程组及定解条件，了解正交曲线坐标系下的流体力学方程组。
掌握量纲分析与流动相似理论的概念，熟练掌握雷诺数的定义和意义。
流体静力学
理解并掌握静力学基本控制方程。
掌握液体静力学规律及应用(自由面的形状，非惯性坐标系中的静止液体)。
无粘流动的一般理论
掌握无粘流动的控制方程的推导及应用。
熟练掌握Bernoulli方程推导，灵活运用Bernoulli方程和动量定理。
无粘不可压缩流体的无旋流动
理解并掌握控制方程及定解条件、势函数概念及无旋流动的性质。
熟练掌握并灵活运用平面定常无旋流动基本概念及方法(流函数、源汇、点涡、偶极子、镜像法、保角变换)。
了解无旋轴对称流动，非定常无旋流动。
液体表面波
熟练掌握小振幅水波的控制方程推导及定解条件
掌握平面单色波、水波的色散和群速度等概念，了解水波的能量及其传输的计算，速度与压力场特性。
了解表面张力波及分层流体的重力内波、非线性水波理论。
旋涡运动
掌握涡量动力学方程和涡量的产生
熟悉涡量场的基本空间特性、时间特性，了解典型的涡模型(点涡、兰金涡、奥森涡、泰勒涡)。
粘性不可压缩流动
理解不可压缩流体模型及其判别条件，掌握控制方程的推导及定解条件。
熟练掌握并灵活运用定常的平行剪切流动问题(Couette流动、Poiseuille流动等)。
掌握非定常的平行剪切流动问题(Stokes第一和第二问题、管道流动的起动等)，圆对称的平面粘性流动(圆柱Couette流及其起动过程)，小雷诺数粘性流动。
层流边界层和湍流
掌握边界层的概念。
掌握层流边界层方程推导(Blasius平板边界层)
了解边界层的分离，湍流的发生，层流到湍流的转捩。
掌握脉动速度、平均速度、瞬时流场、平均流场、雷诺平均方程等基本概念
无粘可压缩流动
(1)熟练掌握声速和马赫数的概念。
(2)掌握膨胀波、弱压缩波的形成及其特点。
(3)熟练掌握定常一维等熵流的分析及计算，了解非定常一维等熵流的分析及计算。
(4)深入理解激波(正激波和斜激波)的成因及激波关系式，了解拉瓦尔喷管流动的特征。
五、主要参考书目：
1.《流体力学》庄礼贤尹协远马晖扬著，中国科学技术大学出版社，2009年版本
2.《流体力学》（上下册）吴望一编著，北京大学出版社，2010年版本