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950理論力學、流體力學基礎知識考試大綱

一、考試目的

《理論力學、流體力學基礎知識》作為全日制生物醫學工程專業碩士學位入學考試的專業課考試，其目的是考察考生是否具備進行生物醫學工程碩士學習所要求的力學知識。

二、考試的性質與范圍

該考試是一種測試應試者單項能力的考試，考試范圍包括考生應具備的理論力學和流體力學等方面的技能。

三、考試基本要求

1.具有力學方面的基礎知識

2.熟悉力學問題的分析和建模

四、考試形式

該考試為閉卷考試

五、考試內容（或知識點）

理論力學

1.靜力學：

(1)掌握各種常見約束類型。對物體系統能熟練地進行受力分析。

(2)熟練計算各類力系的主矢和主矩。

(3)應用各類力系的平衡方程求解單個物體、物體系統和平面桁架的平衡問題(主要是求約束反力和桁架內力問題)。

(4)考慮滑動摩擦時平面物體系統的平衡問題。

2.運動學：

(1)理解剛體平移和定軸轉動的特征。熟練求解定軸轉動剛體的角速度和角加速度，求解定軸轉動剛體上各點的速度和加速度。

(2)掌握點的合成運動的基本概念。熟練應用點的速度和加速度合成定理求解平面問題中的運動學問題。

(3)理解剛體平面運動的特征。熟練應用基點法、瞬心法和速度投影法求平面機構上各點的速度。能熟練應用基點法求平面機構上各點的加速度。

3.動力學：

(1)熟練計算力的功和質點、質點系、平面運動剛體的動能。應用質點和質點系的動能定理求解有關的動力學問題。

(2)能計算動力學中各基本物理量。熟練運用動量定理、質心運動定理、動量矩定理等動力學普遍定理綜合求解動力學問題。

(3)掌握剛體平移及對稱剛體作定軸轉動和平面運動時慣性力系的簡化方法。應用達朗伯爾原理(動靜法)求解動力學問題。

(4)應用虛位移原理求解機構的平衡問題。

流體力學

（一）流體的物理性質

(1)了解固液氣體的宏觀性質與微觀結構，深入理解并掌握連續介質假設及其適用條件。

(2)熟練掌握流體的物理性質的基本概念，了解毛細現象。

（二）流體運動學

(1)熟練掌握流體運動的兩種描述、物質導數與隨體導數的概念。

(2)熟練掌握跡線、流線及脈線的概念、物理意義及求法。

(3)掌握速度勢的概念及數學描述，掌握流場中的速度分解方法

(4)理解并掌握渦量及守恒定律，了解渦線、渦管、渦通量，渦管強度等概念。

（三）流體動力學

(1)熟練掌握連續性方程、動量方程和能量方程的推導及應用。

(2)掌握本構關系及狀態方程。

(3)掌握流體力學方程組及定解條件，了解正交曲線坐標系下的流體力學方程組。

(4)掌握量綱分析與流動相似理論的概念，熟練掌握雷諾數的定義和意義。

（四）流體靜力學

(1)理解并掌握靜力學基本控制方程。

(2)掌握液體靜力學規律及應用(自由面的形狀，非慣性坐標系中的靜止液體)。

（五）無粘流動的一般理論

(1)掌握無粘流動的控制方程的推導及應用。

(2)熟練掌握Bernoulli方程推導，以及Bernoulli方程和動量定理的應用。

（六）無粘不可壓縮流體的無旋流動

(1)理解并掌握控制方程及定解條件、勢函數概念及無旋流動的性質。

(2)熟練掌握平面定常無旋流動基本概念及方法(流函數、源匯、點渦、偶極子、鏡像法、保角變換)。

(3)了解無旋軸對稱流動，非定常無旋流動。

（七）液體表面波

(1)掌握小振幅水波的控制方程推導及定解條件

(2)掌握平面單色波、水波的色散和群速度等概念，了解水波的能量及其傳輸的計算，速度與壓力場特性。

(3)了解表面張力波及分層流體的重力內波、非線性水波理論。

（八）旋渦運動

(1)掌握渦量動力學方程和渦量的產生

(2)熟悉渦量場的基本空間特性、時間特性，了解典型的渦模型(點渦、蘭金渦、奧森渦、泰勒渦)。

（九）粘性不可壓縮流動

(1)理解不可壓縮流體模型及其判別條件，掌握控制方程的推導及定解條件。

(2)熟練掌握定常的平行剪切流動問題(Couette流動、Poiseuille流動等)。

(3)掌握非定常的平行剪切流動問題(Stokes第一和第二問題、管道流動的起動等)，圓對稱的平面粘性流動(圓柱Couette流及其起動過程)，小雷諾數粘性流動。

（十）層流邊界層和湍流

(1)掌握邊界層的概念。

(2)掌握層流邊界層方程推導(Blasius平板邊界層)

(3)了解邊界層的分離，湍流的發生，層流到湍流的轉捩。

(4)掌握脈動速度、平均速度、瞬時流場、平均流場、雷諾平均方程等基本概念

（十一）無粘可壓縮流動

(1)熟練掌握聲速和馬赫數的概念。

(2)掌握膨脹波、弱壓縮波的形成及其特點。

(3)熟練掌握定常一維等熵流的分析及計算，了解非定常一維等熵流的分析及計算。

(4)深入理解激波(正激波和斜激波)的成因及激波關系式，了解拉瓦爾噴管流動的特征。

六、考試題型

均為客觀題，包括填空題、計算題、分析題

七、參考書目：本科通用教材