哈尔滨工业大学

考试科目名称：热流基础        考试科目代码：[820]

一、考试要求

要求考生全面系统地掌握工程流体力学的基本概念和基本属性，掌握流体静力学、运动学、动力学的基本方程，能熟练、灵活地运用流体力学的基本方程分析解决流体静力学、运动学、动力学的综合性问题。要求考生系统掌握工程热力学的基本概念和基本定律、热力过程和热力循环的基本分析方法、提高能量利用效率的基本原则和主要途径，并能够综合应用这些规律计算、分析和解决实际问题。

二、考试内容

（一）工程流体力学部分（50％）

1．研究的内容和方法

（1） 连续介质模型

（2） 作用在流体上的力

（3） 流体的主要物理性质

2．流体静力学

（1） 流体静压强及其特性，流体平衡微分方程式，力函数、等压面

（2） 流体中压强的表示方法

（3） 重力作用下流体的平衡方程式，重力和其它质量力联合作用下流体的平衡

（4） 静止流体对平面壁、曲面壁的作用力及压力体

3．流体运动学

（1） 研究流体运动的两种方法

（2） 流体运动的基本概念

（3） 连续性方程

（4） 流体微元的运动分析-亥姆霍兹运动分解定理，有旋运动和无旋运动

4．流体动力学

（1） 理想流体运动微分方程式，兰姆-葛罗米柯形式的微分方程

（2） 伯努利积分，重力作用下的伯努利方程及意义

（3） 粘性流体运动微分方程式，葛罗米柯-斯托克斯方程

（4） 葛罗米柯-斯托克斯方程的伯努利积分，重力作用下粘性流体微小流束伯努利方程

（5） 缓变流动及其特性，动量和动能修正因数

（6） 粘性流体总流的伯努利方程、动量方程

5．旋涡理论基础

（1） 涡线、涡管、涡束和旋涡强度

（2） 速度环量和斯托克斯定理

（3） 二维旋涡的速度和压强分布

6．理想流体平面势流

（1） 速度势函数和流函数，几种简单的平面势流

（2） 简单势流的叠加，偶极流

（3） 流体对圆柱体的无环量、有环量绕流，库塔-茹科夫斯基升力公式

7．相似理论基础

（1） 流动力学相似条件，粘性流体流动的力学相似准数

（2） 决定性相似准数

（3） 量纲分析方法

8．流动的阻力与损失

（1） 粘性流体的两种运动状态，圆管中的层流和紊流运动

（2） 沿程损失系数的实验研究，局部阻力与损失计算

（3） 薄壁小孔口及圆柱外伸管嘴自由出流

9．管路的水力计算

（1） 短管、长管的水力计算，串、并联管路的水力计算

（2） 有压管路的水击

10．粘性流体绕物体流动

（1） 边界层的概念和特点

（2） 边界层微分方程，动量积分关系式

（3） 边界层的分离

（二）工程热力学部分（50％）

1．基本概念

（1） 热力系的定义及其分类。

（2） 热力系的平衡状态以及由这样的平衡状态构成的准平衡过程。

（3） 温度、压力、比体积、热力学能、焓和熵是描述平衡状态的六个常用的状态参数。

（4） 温度、压力、比体积这三个基本状态参数之间的关系称为状态方程。

（5） 功和热量。

（6） 过程量与状态量。

2．热力学第一定律

（1） 热力学第一定律基本表达式－基本能量方程。

（2） 闭口系、开口系、稳定流动系统的能量方程。

（3） 功和热量的基本计算公式以及功和热量在状态坐标图中的表示。

3．热力学第二定律

（1）熵流、熵产、熵方程及其应用。

（2）卡诺定理和卡诺循环及其应用。

（3）克劳修斯积分式及其应用。

（4）孤立系熵增原理及其应用。

（5）热量的可用能及其的不可逆损失。

（6）热量火用、流动工质火用和热力学能火用及其火用损等概念。

4．气体的热力性质

（1）实际气体和理想气体。

（2）理想气体状态方程和气体常数。

（3）理想气体的比热容、热力学能、焓和熵的计算式。

（4）实际气体与理想气体在状态方程和集聚态上的偏离。

（5）范德瓦尔方程等实际气体状态方程。

（6）通用压缩因子图及其在实际气体热力性质中的作用。

5．热力学微分关系式

（1）特征函数。

（2）麦克斯韦关系式。

（3）纯物质的熵、焓、热力学能及比热容的普遍关系式。

6．水蒸气的热力性质

（1）水蒸气饱和状态及其相关概念。

（2）水蒸气的产生过程。

（3）水蒸气图表。

（4）水蒸气的热力过程。

7．理想混合气体与湿空气

（1）理想混合气体的成分表示方法及其热力性质计算。

（2）湿空气、饱和湿空气与未饱和湿空气、湿空气的绝对湿度、相对湿度、含湿量。

（3）露点温度、湿球温度。

（4）焓湿图及其应用。

8．理想气体的热力过程

（1）理想气体典型定值（定压、定容、定温、定熵）过程中的状态参数变化规律、过程图示、功和热量的计算与图示。

（2）多变过程及其与理想气体典型定值（定压、定容、定温、定熵）过程的关系。

（3）不作功过程和绝热过程。

（4）混合过程

（5）充气与放气过程。

9．气体与蒸汽的流动

（1）气体稳定流动基本方程。

（2）气体流经喷管时气流参数与流道截面积之间的变化关系。

（3）气体流速与流量计算以及临界流动和最大流量。

10．气体的压缩

（1）单级活塞式压气机的工作过程及理论功耗。

（2）带有中冷器的多级活塞式压气机的优点以及中间最佳压比的选择方法。

（3）压气机的绝热、定温、多变过程。

11．气体动力循环

（1）分析计算动力循环的任务和目的。

（2）活塞式内燃机循环和影响循环热效率的因素及提高循环热效率的途径。

（3）燃气轮机装置循环和影响循环热效率的因素及提高循环热效率的途径。

（4）喷气发动机循环和活塞式热气发动机循环。

12．蒸汽动力循环

（1）蒸汽动力基本循环－朗肯循环和循环热效率的影响因素及其提高途径。

（2）蒸汽再热循环、抽汽回热循环。

（3）双工质动力循环、热电联产循环。

13．制冷循环

（1）逆向卡诺循环、制冷循环、供热循环。

（2）空气压缩制冷循环。

（3）蒸汽压缩制冷循环。

（4）制冷剂的热力性质。

（5）蒸汽引射制冷和吸收式制冷循环。

14．化学热力学基础

（1）化学反应系统中的反应热、热效应、标准生成焓、燃料理论燃烧温度等概念。

（2）盖斯定律和基尔霍夫定律。

（3）化学反应的最大有用功、化学反应方向的判断及化学平衡。

三．试卷结构

工程热力学 + 工程流体力学，考试时间180分钟，满分150分

1．题型结构

概念，简答，推导及证明，计算等

2.1内容结构- 工程流体力学

包含流体力学研究的内容和方法、流体静力学、流体运动学、流体动力学、旋涡理论基础、理想流体平面势流、相似理论基础、流动的阻力与损失、管路的水力计算及粘性流体绕物体流动等内容

说明：对于考试内容，实际出题可能略有改变。

2.2内容结构- 工程热力学

基本概念与基本定律、工质的热力性质、热力过程、热力循环等

说明：对于考试内容，实际出题可能略有改变。

四．参考书目

1. 工程流体力学部分

（1）教材：  《工程流体力学》，陈卓如，王洪杰等，高等教育出版社（第三版）2013年

（2）参考资料

中国大学MOOC《工程流体力学》，王洪杰

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

国家资源共享课《工程流体力学》，王洪杰

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

2. 工程热力学部分

（1）教材： 严家騄，王永青. 《工程热力学》（第2版）.中国电力出版社（第二版）2014.08（2022.2第九次重印）

（2）参考资料

1. 杨玉顺，张昊春，贺志宏.《工程热力学》. 机械工业出版社. 2009.

2. 沈维道 童钧耕 主编.《工程热力学》（第5版）. 高等教育出版社. 2016.

3. 工程热力学（能源动力类），中国大学MOOC，张昊春

https://www.icourse163.org/course/HIT-1205611802，哈尔滨工业大学开课