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南京信息工程大学硕士研究生招生入学考试
考试大纲
科目代码:T007
科目名称:流体力学
目标与基本要求
流体力学是气象科学的一门学科基础课,是后期专业课程学习的基础。该课程以地球上的大气和水等常见的流体为研究对象,突出气象科学专业特点,主要介绍了一般流体力学的基本概念、基本方法和基本理论,以及关地球物理流体力学的部分知识。课程首先介绍了流体力学的基本概念、基本方法,流体运动方程组建立的物理基础、建立过程、及其物理意义,实验流体力学的基本原理和方法,主要包括实验相似原理和量纲分析,接着介绍了涡旋动力学、流体波动、以及旋转流体力学的等重要的流体运动形式的基本概念、表征,以及其物理规律和成因,最后介绍了湍流的基本概念。
本课程的目标和基本要求是:通过本课程的学习,要求学生掌握流体力学的基本概念、基本方法和基本运动规律,理解流体重要运动形式的表征、物理本质及其成因,培养学生的抽象思维能力,为专业课程的学习和从事科研工作奠定扎实的理论基础。
具体内容
第一章 流体力学的基本概念
1. 掌握流体的主要物理性质,理解连续介质假设及其适用条件;
2. 掌握描写流体运动两种方法,理解两种方法的一致性;
3. 掌握在不同观点下流体速度和加速度的表示方法, 重点强调流体的个体变化、局地变化和平流变化的概念和物理实质;
4. 掌握迹线、流线的概念、物理意义及求解方法,理解二者的差异;
5. 了解亥姆霍兹速度分解定理,掌握解流体微团的三种主要运动形式,重点掌握涡度、散度和形变率的概念及其应用。
流体运动的控制方程
1.理解系统法和控制体法,掌握不同形式连续方程的推导和方程中各项物理意义;
2.理解作用于流体上的质量力和表面力的特征及其区别,掌握应力张量的概念和牛顿粘性假设;
3.掌握运动方程的推导,理解一般形式的流体运动方程和纳维-斯托克斯方程中各项作用力的物理意义;
4.掌握流体总能量方程的推导及方程中各项的物理意义,掌握伯努利方程的推导及应用;
5.了解流体运动方程组的建立,了解方程组的初边条件和简化。
实验流体力学的基本原理和方法
1. 理解模型与原型相似的含义,掌握流体运动相似的充要条件;
2. 理解相似判据的思想,掌握方程分析法求解相似判据的方法;
3. 掌握量纲概念和量纲齐次性原则,掌握无量纲方程建立的思路,掌握特征无量纲数含义及其应用;
4. 掌握量纲分析法思想,掌握瑞利法,了解π定理基本思路,能够运用它们简化方程、简化实验数据、确定相似判据。
流体涡旋动力学基础
1.理解流体有旋、无旋运动的概念;
2.掌握流函数和势函数的定义和应用,能够将二维实际风场分解为有旋风分量与无旋风分量;
3. 掌握速度环流的定义,推导速度环流变化方程,理解方程中各项的物理意义,理解速度环流变化的起因,掌握开尔文环流定理,并运用皮耶克尼斯定理解释海陆风、山谷风和信风;
4. 掌握涡度方程的建立及方程各项的物理意义及其应用,理解涡度方程和速度环流定理之间的联系。
流体波动
1. 理解振动与波动的区别和联系,掌握波动方程的建立,掌握波动方程中波参数的含义及计算;
2. 掌握重力表面波方程的建立、求解并能够解释其形成传播机制;
3. 掌握界面波波动方程的建立及其求解,理解重力界面波与表面波之间的异同。
旋转流体动力学
1. 掌握旋转参考系中流体运动方程建立,理解旋转坐标系中绝对变化项、相对变化项和牵连变化项,理解地转偏向力、惯性离心力和重力;
2. 掌握旋转流体运动方程无量纲化的方法,理解罗斯贝数Ro、埃克曼数Ek和旋转流体的弗劳德数Fr,理解普鲁德曼-泰勒定理的条件及流体运动特征;
3. 掌握地转流动概念、表征及应用。
第七章 湍流
1. 理解湍流的概念、性质;
2. 掌握平均运动方程的推导过程,理解雷诺应力的物理含义;
3. 了解两种经典的湍流半经验理论。
第三部分 有关说明
命题说明(可包含题型设计):
(1)本课程的命题考试是根据本大纲规定的考试内容来确定的,适当掌握试题的内容、覆盖面、能力层次和难易度。试题主要题型可以有: 选择题、填空题、判断题、简答题和综合题等主要题目形式,各章考题所占分数大致以下(2)所示。
(4)各章考题所占分数大致如下:
第一章和第二章占45%,第三章占10%,第四、五和六章占40%,第七章占5%。
参考书目:
《流体力学》,陈海山等编著,流体力学,气象出版社,2013。
《流体力学》,吴望一编著,北京大学出版社,1983第1版
《流体力学》,余志豪等编著,气象出版社,2004第4版
其他规定:考试方式为闭卷笔试,总分100分(分值在考试科目列表内查询),考试时间为120分钟(硕士初试、复试的考试科目考试时间均为180分钟,同等学力加试科目的考试时间为120分钟)。
本科目考试不得使用计算器。
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