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天津大学2020年海洋科学与技术学院硕士研究生考试大纲

天津大学2020年海洋科学与技术学院硕士研究生考试大纲

819水力学

一、考试的总体要求

考查考生对水力学的基本概念、基本原理、基本方法以及对流体运动的一般规律、分析方法 的掌握程度,考查考生的分析问题、解决问题的能力和计算能力。 


二、考试的内容及比例  

1. 绪论部分(约5﹪) 

流体的惯性、质量、密度、重力、黏滞性、切应力、表面张力;主要物理量的单位和量纲(基 本量、导出量:力、切应力、动力黏滞系数或动力黏度、运动黏滞系数或运动黏度、密度、 表面张力);连续介质、理想流体;质量力与表面力。 

2. 流体静力学(约20﹪) 

点压强的计算、作用于平面上的静水总压力的计算、作用于曲面上的静水总压力的计算;静压强分布图、压力体的绘制。静压强的特性;等压面;绝对压强、相对压强、真空压强;压强的表示法以及之间的换算关系;测压管水头。 

3. 流体运动学和流体动力学(约30﹪) 

恒定总流的连续性方程、能量方程、动量方程的综合运用。描述流体运动的两种方法;迹线 与流线;恒定流与非恒定流;均匀流与非均匀流;总水头线、测压管水头线;动能修正系数;动量修正系数。欧拉法流体质点加速度的构成及表达式;如何用质点加速度判别均匀流与非均匀流;流体微团运动的基本形式;有涡流与无涡流的判别。流体连续性微分方程的表达式;利用连续性微分方程判断给定流场是否存在;实际液体运动时的切应力和法向应力;N-S方程的表达式。流函数、势函数、流速之间的关系。给定流速分布,分析该流体运动(恒定流与非恒定流;均匀流与非均匀流;有涡流与无涡流;流动是否存在等)。 

4. 流动阻力和能量损失(约10﹪)  

沿程水头损失;沿程水头损失计算公式;沿程阻力系数;水力半径、湿周;层流和紊流;雷诺数;紊流运动要素的瞬时值、时均值及脉动值;紊流切应力;紊动使流速分布均匀化;紊流黏性底层;水力光滑面、过渡粗糙面、水力粗糙面;圆管层流断面流速分布、圆管紊流断面流速分布、二维明渠均匀流断面流速分布;沿程阻力系数变化规律;谢齐公式、曼宁公式、谢齐系数与沿程阻力系数的关系;已知壁面粗糙系数(糙率),计算沿程阻力系数,进而计算沿程水头损失;局部水头损失;局部水头损失计算公式;局部阻力系数。 

5. 孔口、管嘴和有压管流(约15﹪)

孔口、管嘴的流动特征及基本概念;测压管水头线与总水头线的绘制;短管的水力计算。 

6. 量纲分析与相似原理(约10﹪)  

量纲和谐性;π定理的应用。流动相似;重力相似准则;模型设计。 

7 明渠恒定流(约5﹪) 

恒定均匀流:明渠均匀流的特性、产生条件;明渠均匀流的计算公式;水力断面;均匀 流水深(正常水深)与底坡、糙率、流量的关系;计算均匀流水深的思路。 

非均匀流:明渠水流的三种流态及判别方法;弗劳德数表达式及意义;断面比能的概念;临 界水深所应满足的条件;矩形断面明渠临界水深公式;缓坡、临界坡、陡坡。 

8 堰流及闸孔出流(约5﹪) 

堰流、闸孔出流的水流特性;堰流的分类(依据、类型、标准、水流特性);堰流的基本公 式;影响堰流的流量系数的主要因素;曲线型实用堰剖面形状的组成;宽顶堰的淹没条件;闸孔出流的基本公式。


三、试卷题型及比例

1. 判断题(约16分)

例:明渠均匀流一定是恒定流( )

2. 选择题(约24分)

例:沿程等管径的有压管流的测压管水头线的变化规律是(  )  

A.沿程下降; B.沿程上升;C.沿程不变;D.沿程可升可降。  

3. 绘图题(约10分)

静压强分布图;压力体图;测压管水头线及总水头线。

4. 计算题(约100分)

(1)静止液体中点压强的计算;

(2)作用于平面和曲面上的静水总压力的计算;

(3)恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程的各自应用及综合应用。

例1:有一沿铅垂放置的弯管如图(这里图略),管径d,断面1-1与断面2-2间的轴线长度L,两断面中心高差Z,管中流量Q,断面1-1中心的动水压强p1,两断面之间水头损失为0.1m。求水流对弯头的作用力。解题要求:完整写出解题过程,求解步骤必须清晰,每一步计算结果准确。 

提示:该题目强调考生的逻辑性及表述能力。因此,考生必须写出清晰的解题步骤,写出每一步骤对应的或图或公式或方程,写出每一步骤的计算结果,写出结果。

例2:一封闭水箱(这里图略),水的密度1000kg/m3,水面上压强85kN/m2,当地大气压98kN/m2,重力加速度9.8m/s2。求水面下1m的点C的绝对压强、相对压强和真空压强。解题要求:直接写出绝对压强、相对压强和真空压强的结果。

提示:该题目强调考生对结果准确性的掌控能力。因此,考生必须严格按题目的参数计算,答题纸上不写计算过程只写结果,结果对了得分,错了不得分。

解:C点绝对压强为94.8kN/m2,相对压强为-3.2kN/m2,真空压强为3.2kN/m2。


四、考试形式及时间 

考试形式为笔试,考试时间3小时。


五、参考书

1.水力学(第二版),高学平主编,中国建筑工业出版社,2018

2.水力学,高学平主编,中国水利水电出版社,2019


908海洋科学导论

一、考试的总体要求

考察学生对海洋科学的基本知识、概念、原理和方法的掌握程度,及学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力。


二、考试的内容及比例

1) 海洋科学内涵与研究意义(5%)海洋科学在地球系统科学中的地位,海洋在国防安全、防灾减灾、资源可持续利用和环境健康保障中的作用,结合国家海洋强国战略,认识未来海洋科学发展趋势。

2) 海底科学基础(15%)地球圈层结构与海陆划分的基本概念,海底地形与板块构造学说,海洋沉积类型与成因,海底矿产资源成因、开发技术及国际竞争。

3) 海水理化性质特征(15%)海水热力学性质及其潜在影响,海水盐度定义,海水状态方程及应用,全球海面热量平衡及各分量作用,全球海洋温盐水平与垂直分布,海洋跃层。海水化学组成,海水二氧化碳系统与碳循环及海洋酸化,海水中的营养元素与富营养化,海水中的溶解气体与温室气体释放及低氧灾害。

4) 海水运动规律与海上活动安全(40%)海水运动规律预测与海上活动安全保障;地转流和风海流基本特征,世界大洋风生环流、热盐环流和水团分布,风浪和涌浪,潮汐现象与平衡潮理论,潮汐动力理论,风暴潮灾害。

5) 海气相互作用与气候变化(10%)平均大气环流,海洋上的天气系统,不同尺度海气相互作用基本特征,海洋在气候变化中的作用,ENSO、PDO、AO、NAO等气候波动如何影响中国近海。

6) 海洋生态系统与资源可持续利用(15%)海洋生态系统基本概念和组成,海洋生物生产力及其调节因素,主食物链与微食物环,海洋生态系统对气候变化的响应,海洋生物资源及其可持续利用,赤潮灾害及其遥感监测。


三、试卷类型及比例

名词解释20%,简答20%,论述60%。


四、考试形式及时间

均为闭卷笔试,考试时间为3小时。


五、主要参考教材

海洋科学导论,冯士筰等主编,高等教育出版社,1999年。

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