哈尔滨工业大学2021考研复试指导：动力工程及工程热物理

　　根据教育部关于加强硕士研究生招生复试工作的指导意见及学校有关要求，哈工大动力工程及工程热物理学科2021年全日制硕士研究生招生复试方案确定如下。

　　一、复试科目及主要内容

　　(一)、复试由专业综合测试和面试两部分组成，外国语听力考试在面试中进行。复试的总成绩为350分，其中专业综合测试200分，面试150分。

　　(二)、专业综合测试(200分)

　　包括一门必考科目(占100分)和一个7选1模块(占100分)

　　1、专业基础必考科目：传热学(占100分)

　　所有参加复试的考生均需要考这门课。

　　参考书目：《传热学》第4版，杨世铭、陶文铨编著，高等教育出版社。

　　主要内容：

　　(1)导热模块

　　稳态导热：基本概念(物理意义、表达式及符号、单位)、导热基本定律、导热问题完整数学描述、典型一维稳态导热问题的分析解。

　　非稳态导热：基本概念(物理意义、表达式及符号、单位、适用条件等)、集中参数法概念及运用、非稳态导热完整数学描述。

　　导热问题数值解法：导热问题数值求解基本思想、主要步骤;节点离散方程建立;非稳态导热数值时空离散化方法及注意事项。

　　(2)对流模块

　　对流传热基本理论：基本概念(物理意义、表达式及符号、单位)、对流换热影响因素，对流换热问题的数学描述(对流换热微分方程、能量方程、质量方程、动量方程及定解条件)、边界层基本概念/形成与发展的物理过程、数量级分析在二维稳态边界层型对流传热问题中的应用。

　　单相对流传热的实验关联式：物理现象相似的基本概念、性质、判断准则;相似分析法;特征数(物理意义、表达式及符号、单位);特征数方程使用过程注意事项;自然对流传热现象的特点。

　　相变对流传热：凝结分类与特性;膜状凝结影响因素及传热强化;大容器饱和沸腾传热特性及其机制;沸腾传热影响因素及其强化。

　　(3)辐射模块

　　热辐射基本定律和辐射特性：基本概念(物理意义、表达式及符号、单位);黑体辐射基本定律(普、维、兰、斯);实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系(光谱选择性、基尔霍夫定律);

　　辐射传热的计算：角系数概念、性质、使用条件、计算方法;多表面辐射换热热网络法;辐射传热的控制。

　　(4)综合模块

　　传热过程的分析和计算;换热器分类;顺、逆流换热器中的平均温差;热量传递过程的强化与削弱技术

　　辐射传热的计算：角系数概念、性质、使用条件、计算方法;多表面辐射换热热网络法;辐射传热的控制。

　　2、专业综合测试7选1模块(占100分)

　　采用7选1模块，即考生从“气体动力学”、“燃烧学”、“能源转化基础”、“制冷原理与工程”，“流体机械原理与设计”，“发动机强度与振动”和“核反应堆物理分析”7个模块中，任选一个模块作答。每个模块题目包括两部分，即基础概念与知识部分和综合应用部分。综合应用部分试题形式多属于开放性题目，考察学生综合应用本方向知识体系能力。

　　7个模块所涵盖主要课程及参考书目如下：

　　[1] 气体动力学(100分)

　　参考书目：《气体动力学基础》，陈浮等编著，哈尔滨工业大学出版社，2014年。

　　主要内容

　　一维定常流动基本方程：连续、动量、能量方程的不同形式及其推广应用;各种气动函数及其应用。

　　波系：弱扰动波的形成、传播及其特点(含波前后参数关系分析);激波的形成、传播及其特点(含波前后参数关系分析);波的反射及相交。

　　一维定常管流：收缩喷管、缩放/拉法尔喷管内流动状态与气动参数关系;摩擦管道、换热管道内气体流动的特点及其对参数影响。

　　[2] 燃烧学(100分)

　　主要参考资料：《燃烧学》，徐通模、惠世恩编，机械工业出版社，2011年;《燃烧学导论：概念与应用(第3版)》，特纳斯著、姚强、李水清、王宇等译，清华大学出版社，2015年。

　　主要内容

　　燃烧化学基础：燃烧焓和绝热火焰温度计算;化学反应速率和活化能;链锁反应;典型气体燃烧反应机理;NO生成机理。

　　燃烧物理学基础：二元组分扩散理论;多组分燃烧系统的质量平衡和能量平衡;直流射流和旋转射流;斯蒂芬流。

　　气体燃料燃烧：预混气体热自燃理论;预混气体点燃理论;层流火焰传播的热理论;湍流火焰传播理论基础;火焰稳定性分析;预混燃烧和扩散燃烧分析。

　　液体燃料燃烧：单个液滴蒸发过程分析;单个液滴燃烧过程分析;液体雾化和液雾燃烧理论基础，液体燃料燃烧组织。

　　固体燃料燃烧：固体燃料热解基本原理和模型;碳燃烧异相反应理论;碳燃烧反应机理;碳燃烧反应控制;固体燃料燃烧组织。

　　[3] 能源转化基础(100分)

　　主要参考资料：《能量化学》，吴周新等编著，化学工业出版社，2016年;其他参考书：《物理化学讲义》，彭笑刚著，高等教育出版社，2012年。

　　主要内容

　　分子能量系统：由分子能级到分子能量系统;光谱选律;光热转化定律;波粒二象性与光电效应;固体能带与分子能级间的关系与区别;结合光热转化与光电转化过程，深入理解和认识分子能量系统。

　　能量转换与储存：化学键的三种模型及其含义;反应焓、反应热、反应自由能的表达式及物理意义;吉布斯自由能与亥姆霍兹自由能;化学势的定义及表达式;能斯特方程的推导;能够分析热化学储存与电化学储存过程及影响因素。

　　能量传递与控制：能量传递的介质;能量传递基本定律：傅里叶导热定律、焦耳定律、菲克扩散定律;热流控制的原理与方法;能够分析热管、选择性吸收涂层等涉及的能量传递及影响因素。

　　碳基能源热转化：煤炭、生物质、油、气等能源物质的分子结构;化学反应的热力学和动力学控制;气固异相催化的步骤及影响因素;固定床、移动床和流化床的一般特点和规律;能够分析和理解煤炭/生物质的热解技术、气化和液化技术。

　　[4] 制冷原理与工程(100分)

　　参考书目：《制冷原理及设备》，吴业正、朱瑞琪等编著，西安交通大学出版社，2015年第4版。

　　主要内容

　　各种制冷方法的制冷原理和工作特点：掌握蒸汽压缩制冷、蒸汽吸收制冷、蒸汽喷射制冷、吸附制冷、热电制冷、磁制冷、气体膨胀制冷等制冷方法的工作原理和特点。

　　单级压缩制冷的热力循环特性分析：掌握理想循环和逆卡诺循环的压力-比焓图和温度-比熵图，和性能系数的计算。了解单级压缩制冷的实际循环，以及液体过冷、蒸汽过热、回热、换热和压力损失对系统性能的影响。

　　制冷剂的基本概念：制冷剂的热力性质对循环的影响，掌握一点、两线、三区的概念。了解制冷剂的分类和选用制冷剂时需要考虑的因素。混合制冷剂的热力学特征。

　　两级压缩和复叠式制冷循环特性分析：掌握典型的两级压缩和复叠式制冷循环的工作原理和热力计算。

　　吸收式制冷机和热泵的循环特性分析：吸收式制冷机(氨或溴化锂)和热泵的基本工作原理、应用和热力计算。

　　空调的空气热湿处理设备及原理：了解空气热湿处理的设备，掌握空气热湿处理的途径与原理，掌握焓湿图的基本画法，利用焓湿图分析空气热湿处理过程，了解不同季节空气热湿处理方案。

　　[5] 流体机械原理与设计(100分)

　　参考书目：1、闫国军主编，叶片式泵风机原理及设计，哈尔滨工业大学出版社出版，2009年;2、关醒凡著，现代泵理论与设计，中国宇航出版社，2011年。

　　主要内容

　　叶片式泵基本概念：叶片式泵的工作原理，主要类型，泵主要性能参数，叶片式泵的典型结构。难点在于吸入过程分析和扬程的概念。

　　叶片式泵基本理论：叶轮叶片的表示方法，一元理论假设和速度三角形，叶片式泵的基本方程，出口角对泵性能的影响，泵的特性曲线，泵内的损失及效率。难点在于一元理论假设的理解和速度三角形的绘制。

　　叶片式泵的相似理论：叶片式泵的相似定律，比转速，相似理论的应用，切割定律，液体粘性对泵性能的影响。难点在于相似工况的理解和相似理论的应用。

　　叶片式泵的空化和空蚀：空化和空蚀基本概念，叶片式泵产生空化时的现象和空化类型，空化基本方程，空化相似定律，装置空化余量的计算方法，提高泵抗空化性能的措施，空化的热力学影响。难点在于空化计算。

　　叶片式泵的运转特性及调节：叶片式泵运转时的工况点确定，叶片式泵串联和并联运转分析，泵运转工况的调节方法和应用。难点在于泵系统运行工况点的分析和流量调节方法。

　　[6] 发动机强度与振动(100分)

　　参考书目：《航空燃气涡轮发动机强度设计》，宋兆泓、熊昌炳、郑光华编著，北京航空航天大学出版社，1988年;《透平零件结构强度与振动》，吴厚钰编著，机械工业出版社，1984年。

　　主要内容

　　叶片静强度：叶片的受力分析;叶片离心应力计算;叶片弯曲应力计算;叶片的静强度校核。

　　叶片振动：叶片振动的激振力产生的原因及特性分析;叶片振动形式分析;等截面叶片自振频率计算方法;叶片的动频和动应力分析;影响叶片自振频率的主要因素。

　　叶轮强度：旋转薄圆环的应力计算;叶轮应力计算的基本方程;等厚度叶轮应力计算;实际叶轮应力计算的二次计算法，叶轮强度校核。

　　转子振动与临界转速：单盘转子振动特性分析;等直径转子的振动特性;影响临界转速的因素;初参数法计算转子临界转速;转子动平衡理论及应用。

　　主轴强度：涡轮轴强度计算;其他类型主轴的外载荷;主轴的刚度;主轴的疲劳强度计算。

　　[7] 核反应堆物理分析(100分)

　　参考书目：《核反应堆物理分析》，谢仲生主编，西安交通大学出版社，2020，第5版。

　　主要内容

　　反应堆的和物理基础：包括裂变及链式裂变反应,反应堆;中子与原子核的相互作用机制，散射、吸收和裂变;物性参数包括微观截面、宏观截面、平均自由程、中子通量密度(注量率)、核反应率);链式裂变过程，中子循环及四(六)因子公式;共振吸收与多普勒效应。

　　中子学过程：中子的散射与能量分布，散射角与散射角余弦，对数能降(了变量);中子的慢化能谱，有效共振积分和逃脱共振俘获概率，热中子能谱与热中子的平均截面。

　　中子的扩散与临界理论：斐克定律及其假设条件，单能中子扩散方程(适用范围、边界条件);非增殖戒指内中子扩散方程的解(无限介质点源、平面源、两种不同介质);扩散长度、慢化长度和徙动长度;均匀介质增殖堆单能中子扩散方程及其解析解，临界条件(几何曲率、材料曲率)，临界计算的任务及单群理论的修正;反射层及其作用，反射层节省，中子通量密度分布不均及功率展平。

　　分群扩散理论与栅格的均匀化：中子的能量分群及群常数，双群方程;栅格的非均匀效应，栅格的均匀化及栅元均匀化群常数，多群常数与少群常数，温度对共振吸收的影响，栅格几何参数的选择。

　　反应堆内的燃料变化及动力学过程：燃耗、中毒与反应性控制、反应性，剩余反应性;反应性控制，剩余反应性的变化(Xe，Sm中毒)，燃耗深度，堆芯寿期;燃料的转换与增殖、倍增时间(线性、指数);温度效应，反应性系数包括温度(燃料，慢化剂)，空泡，功率等;温度系数对稳定性的影响，剩余反应性，控制毒物价值，停堆深度，总的被控反应性;反应性控制的任务及方式，控制棒控制及特点，干涉效应，深度对功率的影响;可燃毒物控制及特点，化学补偿控制及特点。

　　反应堆动力学：缓发中子的作用，点堆模型及中子动力学方程，反应堆周期，反应堆响应特性。

　　(三)、面试(150分)

　　学科将组成专家组对考生进行面试，考核内容包括：

　　(1)身心健康状态;

　　(2)综合分析与语言表达能力;

　　(3)对本学科国内外前沿研究课题的了解;

　　(4)外语听力及口语;

　　(5)专业课以外其他知识技能的掌握情况;

　　(6)特长与兴趣;

　　(7)从事科研工作的潜力;

　　(8)从事科研工作的基础与能力。

　　具体考核形式届时以复试方案为准。

　　能源科学与工程学院

　　2020年10月9日

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