2021年博士研究生入学考试自命题科目考试大纲

科目代码：3B01   科目名称：高等大气动力学

一. 考试要求

主要考查学生对大气运动方程组及其性质、旋转层结大气中波动性质及其分类、非均匀介质中的非均匀波动、旋转大气中基本动力学过程、非线性波动和非线性稳定性等相关知识的理解和掌握，以及运用这些基本理论和方法，分析解决具体问题的能力。

二、考试内容

1．大气运动方程组及其性质

大气运动方程组的简化、大气运动的守恒性质。球极坐标系大气运动方程组；局地直角坐标系大气运动方程组和β平面近似；一般垂直坐标及坐标变换；非静力深大气基本方程组；非静力情况下，一般垂直坐标及坐标变换；通用垂直坐标系下大气运动的基本守恒性质。

2．旋转层结大气中波动性质及其分类

局地直角坐标系中扰动方程组及其性质、大气扰动的性质及其分类和近赤道扰动特征。完全方程组中讨论波动性质的方法。近赤道扰动模型的数学求解。

3．非均匀介质中的非均匀波动

波包模型和WKBJ方法、非均匀波动的运动学关系、非均匀Rossby波的演变、波作用量守恒及经向频散性质、波动变分原理、Rossby波对动量、热量的输送和E-P通量。

4．旋转大气中基本动力学过程

地转适应过程和静力平衡适应过程、准地转演变过程、准平衡演变过程和半地转理论简介。

5．非线性波动和非线性稳定性

大气中非线性波动、有限振幅（弱非线性）斜压不稳定、低截断近似和相平面分析方法、Lorenz系统和大气多平衡态。

三、考试形式

考试形式为闭卷、笔试，考试时间为 3 小时，满分 100 分。

题型包括：填空题（约10分）、选择题（约20分）、简答题（约25分）、分析推导证明类题目（约45分）。

四、参考书目

1．《高等动力气象学》，李崇银，气象出版社，2017年,第一版。

2．《大气动力学》（修订版），伍荣生，高等教育出版社，2002年，第2版。

3．《大气动力学》（下册）， 刘式适、刘式达，北京大学出版社，2011年；

2021年博士研究生入学考试自命题科目考试大纲

科目代码：2103   科目名称：一维非定常流体力学

一、考试要求

了解可压缩流体动力学的基本现象，掌握一维可压缩流体动力学的基本方程组和解析求解方法，并学会运用这些基本知识分析和求解一维不定常可压缩流体动力学问题，尤其是爆炸力学领域的相关具体问题。

二、考试内容

1. 绪论

可压缩流与波的概念；流体应力应变（率）关系，状态方程基本概念；流体动力学基本方程组的建立，流体动力学基本方程组的微分和积分形式；一维可压缩流体动力学方程组；间断关系式。

2. 特征线基本理论

特征线的数学定义和物理意义，小扰动的认识；特征线问题的一般解法，特征线方程，相容性方程；一维绝热流动问题的特征线方法求解，黎曼不变量；非定常流动特征线的基本性质。

3. 一维非定常连续流动

可约双曲型方程组的性质，空间平面特征线和速度平面特征线；一维非定常连续流动的简单波的概念和性质，简单波问题中的流场分布、特征线和质点轨迹；稀疏波，中心稀疏波，压缩波，非定常连续流动中波的形成、运动和发展，x-t平面上波系分析；一维等熵流动的通解，一维非定常连续流动典型问题求解。

4. 冲击波

冲击波现象和概念，冲击波的形成；冲击波关系式，冲击波瑞利线、雨贡纽曲线；冲击波的能量守恒，冲击波性质，二次冲击；多方气体中的冲击波；凝聚介质中的冲击波，D-u曲线。典型一维冲击波问题的分析和求解，冲击波的相互作用，飞片撞靶问题；强冲击波和弱击波近似。

5. 波的相互作用

稀疏波、压缩波、冲击波和界面之间相互作用的基本形式和主要结果；分析波相互作用问题的一般方法，冲击波极曲线p-u图法；波与波相互作用的分析和求解，初始间断的分解，波与界面相互作用的分析和求解。

6. 自模拟运动

量纲分析理论，定理，相似性原理；流体自模拟运动的定义和特点，自模拟变量；自模拟运动常微分方程组，流体自模拟运动的求解；强点爆炸过程的自模拟解。

三、考试形式

考试形式为闭卷、笔试，考试时间为3小时，满分100分。

题型包括：简答题、计算题等。

四、参考书目

1．《一维不定常流体动力学教程》．卢芳云 编著．北京：科学出版社,2006，第一版。