***请特别注意报考飞行器动力工程方向的初试考试科目变更为812工程热力学。
报考飞行器设计方向考试科目为859航空航天力学基础,报考信息与控制方向、电子信息人工智能方向考试科目为861控制工程基础,报考飞行器动力工程方向初试科目变更为812工程热力学。
一、参考书目:
(一)859 航空航天力学基础
《理论力学(I)》和兴锁主编,ISBN978-7-03-014897-1,科学出版社,2005 。
(二)812工程热力学
《工程热力学》童钧耕、王丽伟、叶强主编,高等教育出版社,2022年2月第六版,ISBN: 978-7-04-057243-8; 《工程热力学学习辅导与习题解答》童钧耕主编,高等教育出版社,2023年6月第四版。ISBN:978-7-04-060349-1
(三)861 控制工程基础
(1) Gene F.Franklin. Feedback Control of Dynamic System(Fifth Edition), POSTS&TELECOM PRESS。
(2) Gene F.Franklin. 李中华译 自动控制原理与设计(第5版)人民邮电出版社 。
二、考试大纲
(一)859 航空航天力学基础
考察知识范围:
第1章 静力学的基本概念和物体受力分析
第2章 基本力系
第3章 任意力系
第4章 物体的平衡及其在工程中的应用
第5章 摩擦
第6章 运动学基础
第7章 点的复合运动
第10章 质点动力学
第12章 动能定理
第13章 动量定理
第14章 动量矩定理
第15章 达朗贝尔原理与动静法
(二)812工程热力学
一 基本概念
1.系统: 系统、外界、边界;开口系(控制容积)、闭口系(控制质量);绝热系;孤立系;简单可压缩系。
2.平衡状态和状态参数: 平衡状态、平衡状态的充要条件;平衡与稳定;状态参数,系统两状态相同的判定;状态参数的特征;强度量与广延量;状态参数图与平衡状态。
3.温度和压力:温度的物理概念;热力学温标、国际摄氏温标与热力学温标的关系、压力、压力的单位、系统绝对压力、表压力、真空度。
4.状态方程理想气体的状态方程、气体常数、通用气体常数;范德瓦尔方程、维里方程。
5.准静态过程和可逆过程:准静态过程、可逆过程;可逆过程与准静态过程关系;可逆过程和准静态过程在状态参数图上的表示。
6.循环:循环、循环特性、正向循环(动力循环)、逆向循环(制冷循环和热泵循环);可逆循环;循环的经济性指标。
7.功和热量:功和热量的定义、特征;可逆过程中的容积变化功(膨胀功或压缩功)及在压容图中的表示;可逆过程的热量及在温熵图中的表示。
二 气体的性质
1.理想气体及其混合气的性质:理想气体、标准状态理想气体的摩尔体积;气体的比热容、理想气体的比定压热容与比定容热容;理想气体比热容比(理想气体的比热容比等于绝热指数);迈耶公式;理想气体的比定压热容恒大于比定容热容。理想气体的热力学能(亦称内能)与焓、任意过程的热力学能及焓的变化量;理想气体熵变的定义、计算式。 理想气体混合气体、折合分子量、折合气体常数; 质量分数、摩尔分数、体积分数及相互关系;折合分子量和折合气体常数计算。理想气体混合气的分压力定律和分体积定律;利用摩尔分数计算分压力。混合气体的比热容、热力学能、焓及混合气过程的熵变计算式。
2.水和蒸汽的性质:饱和状态、饱和状态的温度和压力一一对应、克拉贝隆—克劳修斯方程;水定压汽化过程的压容图和温熵图:临界点、饱和液线、饱和干蒸汽线、未饱和液区、湿蒸汽区和过热区、过冷液、饱和液、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽;干度、湿饱和蒸气比体积、热力学能、焓及熵的计算;汽化潜热。
3.湿空气:湿空气、水蒸气的分压力及干空气分压力;饱和湿空气、湿空气的吸湿能力、使空气达到饱和的途径;绝对湿度、相对湿度、含湿量;湿空气的焓和焓—湿图。
三 气体的热力过程
1.理想气体的基本热力过程:多变过程、定压过程、定温过程、定熵过程(可逆绝热过程)、定容过程及过程方程、在 p-v 图和 T-s 图上的表示;理想气体多变过程中热力学能、焓及熵变计算;多变过程中气体的比热容;多变过程中的容积变化功、多变过程中的技术功、多变过程的热量;p-v 图及 T-s 图各参数的变化规律。
2.水蒸气的基本热力过程:水蒸气定压过程的热量、水蒸气绝热过程的功、水蒸气定容过程压力和干度变化规律;水蒸气的节流。
3.湿空气的热力过程:湿空气加热过程、冷却去湿过程、绝热增湿过程、绝热混合过程、干燥过程的参数、热量和析水量;湿空气节流。
四 热力学基本定律
1.膨胀功、技术功和流动功:可逆过程的容积变化功;技术功、技术功的计算及在 p-v 图上表示;内部功、轴功;推动功、流动功。
2.热力学第一定律的实质及数学表达式:热力学第一定律基本表述和一般表达式;闭口系第一定律的解析式及在过程、循环和孤立系中的应用;稳流开系第一定律表达式。
3.热力学第二定律的基本表述:克劳斯修表述、开尔文表述、孤立系统熵增。
4.卡诺循环和卡诺定理:卡诺循环的组成、卡诺循环的热效率、卡诺制冷循环的制冷系数和卡诺热泵循环的供暖系数;卡诺定理及其推论。
5.平均吸(放)热温度和多热源热机的热效率:系统在可逆过程中的平均吸(放)热温度、多热源可逆循环的热效率和概括性卡诺循环(如斯特林循环)的热效率。
6.克劳修斯积分和热力学第二定律的数学表达式: 克劳修斯积分不等式和积分等式、热力学第二定律的数学表达式、孤立系统的熵增原理及过程进行判据。
7.熵和熵方程:熵的定义、不可逆过程熵变的计算; 熵流、熵产;一般开系熵方程、闭口系熵方程、稳态稳流系统熵方程。
8.作功能力损失与熵产:热量的可用能、闭口系的作功能力、稳流开系的作功能力、系统作功能力损失和熵产。
五 气体的流动与压缩
1.喷管内气体的流动: 气体在喷管(或扩压管)内流速变化的压力条件和几何条件;滞止过程、滞止参数;音速、马赫数;临界截面、临界压力、临界温度、临界压力比;喷管内流速和流量分析及计算、背压和背压对收缩喷管及缩放喷管的流速和流量的影响;气体在扩压管中流动;速度系数和能量损失系数及气体在喷管内不可逆流动。
2.绝热节流:绝热节流的特征、气体的焦耳—汤姆逊系数、转回温度和转回曲线。
3.压气机的热力过程:压气机分类和特征;单级活塞式压气机的理论耗功;余隙容积、余隙容积比、容积效率、余隙容积对压气机理论耗功的影响;多级压缩级间冷却及各级的增压比、级压缩级间冷却耗功计算、活塞式压气机定温效率;叶轮式压气机绝热效率及压气机所需的功。
六 热力循环
1.循环分析的目的和方法:循环分析的目的和方法;第一定律分析法、第二定律分析法;空气标准假设。
2.活塞式内燃机循环:活塞式内燃机混合加热理想循环(又称萨巴德循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机定压加热理想循环(又称狄塞尔循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机定容加热理想循环(又称奥托循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较。
3.燃气轮机装置循环:燃气轮机装置定压加热的理想循环(又称布雷顿循环)的构成、循环增压比、循环增温比、装置热效率计算及分析;燃气轮机装置定压加热的实际循环、压气机绝热效率、燃气轮机的相对内效率、循环内部热效率;回热和回热度;回热的基础上分级压缩、中间冷却和分级膨胀、中间再热。
4.蒸汽动力装置循环: 基本蒸汽动力循环—朗肯循环构成、压容图和温熵图、利用图或表确定各状态点参数、朗肯循环的热效率;蒸汽参数对热效率影响的分析;有摩阻的实际循环、汽轮机的相对内效率、循环内部热效率;理想耗汽率、内部功耗汽率、有效功耗汽率;再热循环构成、压容图和温熵图、利用图或表确定各状态点参数、循环的热效率和分析;抽汽回热循环构成、压容图和温熵图、抽汽量、利用图或表确定各状态点参数、循环的热效率和分析。
5.制冷装置循环:逆向卡诺循环;制冷量;压缩空气制冷循环构成及温熵图、制冷系数、制冷量与循环增压比关系;回热式压缩空气制冷循环;压缩蒸汽制冷循环构成、温熵图和 压焓图、利用图或表确定各状态点参数、制冷系数;制冷剂性质;热泵循环的一般概念。
七 热力学一般关系式及实际气体性质
1.热力学参数的定义、物理意义及其相互关系:亥姆霍兹函数、吉布斯函数、定压膨胀系数、等温压缩率、温度压力系数。
2.热力学一般关系式:吉布斯方程,麦克斯韦关系,熵、热力学能、焓及比热容的一般表达式,定容比热与定压比热的普遍关系。
3.实际气体状态方程及对应态原理:范德瓦尔斯状态方程、压缩因子及其物理意义、对比参数、对应态原理;通用压缩因子图。
(三)861控制工程基础
考察知识范围:
1. 控制系统基本概念
控制系统组成与基本概念。
2. 控制系统数学模型
控制系统微分方程与传递函数建立方法,控制系统方框图和信号流图,梅森公式及其求解系统传递函数的方法。
3. 线性系统性能指标
系统时域响应过程及性能指标,二阶系统单位阶跃响应过程分析,高阶系统近似分析方法,系统稳定概念及稳态误差计算,Routh-Hurwitz稳定判据。
4. 线性系统根轨迹法
根轨迹的基本概念,根轨迹绘制的基本规则和方法,闭环系统零极点分布对系统性能的影响。
5. 线性系统频域分析法
控制系统频率特性的基本概念,Nyquist图和Bode图的绘制方法。Nyquist稳定判据原理及其应用,对数频率稳定判据及其应用,系统相对稳定指标,频率域性能指标。
6. 线性系统校正方法
控制系统设计与校正的基本概念,常用校正环节及其特性。串联超前滞后校正设计的步骤及应用条件,反馈校正的原理及应用条件。
7. 线性系统状态空间方法
控制系统状态空间的基本概念,线性系统的状态空间描述和模型转换,线性系统的能控性与能观测性,系统稳定性分析,状态反馈和输出反馈控制器设计,全阶和降阶观测器设计。
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