《热工基础与流体力学》教学大纲

1、热工基础与流体力学教学大纲一、课程基本情况英文名称：Fundamentals of thermodynamics and fluid mechanics课程编号：F071730036040总 学 时：48 讲课学时：42 实践学时：6总 学 分：3课程性质：必修考核方式：考查适用对象：机械设计制造及其自动化先修课程：大学物理参考文献：1蒋祖星.热工与流体力学基础M.北京:机械工业出版社，20162魏龙.热工与流体力学基础M. 北京:化学工业出版社，2017二、课程简介与目标热工基础与流体力学课程是高等工科院校机械类专业必修的一门专业技术基础课。主要研究内容包括工程热力学、传热学和流体力学三大部

2、分：第一、工程热力学是从工程实际出发，研究物质的热力性质、能量转换的规律和方法以及有效合理利用热能的途径。包括热力系统的基本概念、气体的热力性质、热力学第一定律、理想气体的热力过程、热力学第二定律、水蒸气、湿空气、气体和蒸汽的流动、制冷循环等基本内容的学习，可为学生从事本专业的科研生产工作奠定必备的理论基础；第二、传热学主要研究工程中物质传导热、对流传热、辐射传热及其总传热过程的热量传递规律的学科。主要目的是计算传递的热量从而控制热量传递过程，确定物体内各点的温度分布用于判断热传递引起某些现象的原因、温度控制等。具有分析和解决工程中有关热量传递的实际问题的能力、应用有关技术资料选择换热器的能力

3、、机械的能量传递方面的设计计算能力；第三、流体力学是研究流体平衡和运动的力学规律、流体与固体之间的相互作用及其在工程实际问题中的应用。主要目的是掌握流体的平衡和运动的基本规律；学会必要的流体力学分析、计算方法；掌握一定的流体力学实验技能，具有分析和解决工程实际问题的能力。为日后从事机械设计工作提供必须的基础知识和理论基础。通过本课程的学习，达到如下学习目标：目标1.掌握与流体力学、传热学和工程热力学有关的工程基础知识，对复杂机械工程进行推演和分析。目标2.运用流体力学、传热学和工程热力学的基本原理和数学模型，对工程中实际问题简化并建立数学模型进行正确表达。三、课程教学目标与毕业要求关系矩阵 课

4、程目标毕业要求目标1目标21-3 掌握力学、热流体、电工电子学、材料科学等工程基础知识，能够将相关知识和数学模型方法用于工矿机械设计与制造过程中复杂机械工程问题的推演和分析。2-2 能够运用力学、热流体、电工电子学等基本原理和数学模型方法，对复杂机械工程问题进行正确表达。四、教学内容、教学方法和手段、学时分配（一）教学内容 知识单元1：热力学基本概念（支撑课程目标1、2）（建议2学时）教与学要求：掌握热力学的基本概念。教学内容：1-1工质和热力系。1-2工质热力状态和基本状态参数。1-3平衡过程和热力过程。重点：状态参数和热力过程。知识单元2：热力学第一定律（支撑课程目标1、2）（建议4学时）

5、教与学要求：掌握热力学第一定律及其表达式热力学基本概念；状态方程，功量与热量，热力学第一定律实质。 教学内容：2-1热力系统储存能。2-2热力系与外界传递的能量。2-3热力学第一定律。重点：热力系与外界传递的能量和热力学第一定律。知识单元3：理想气体性质与热力过程（支撑课程目标2）（建议6学时）教与学要求：掌握理想气体状态方程，热容，热力学熵、焓，能及热力过程。教学内容：3-1理想气体状态方程。3-2理想气体比热容及热量计算。3-3理想气体热力学熵、焓，能计算。3-4理想气体热力过程。重点：理想气体热容，热力学熵、焓，能及热力过程。难点: 理想气体热力过程。知识单元4：热力学第二定律（支撑课程

6、目标1、2）（建议4学时）教与学要求：能运用热力学第二定律，判断设计合理性。教学内容：4-1热力循环。4-2热力学第二定律。4-3卡诺循环。4-4 克劳修斯不等式。4-5熵增原理。重点：热力学第二定律、自发过程判据。知识单元5：稳态热传导（支撑课程目标1）（建议6学时）教与学要求：能运用傅里叶定律、阐明导热问题数学描述方法。教学内容：5-1导热基本定律5-2平壁稳态导热5-3圆筒壁稳态导热重点：傅里叶定律知识单元6：对流换热（支撑课程目标2）（建议6学时）教与学要求：能推出对流换热微分方程组，阐明边界层理论及其微分方程组；能求解边界层摩擦阻力与换热的近似积分解，动量传递与热量传递的类比；能描述

7、对流换热准则关联式。教学内容：6-1对流换热概念及牛顿冷却公式。6-2对流换热微分方程组。6-3边界层理论及其微分方程组。重点：牛顿冷却公式，自然对流换热，受迫对流换热。难点：对流换热计算。知识单元7：辐射换热基本定律和计算 （支撑课程目标1、2）（建议6学时）教与学要求：能阐述热辐射的基本概念，辐射力与辐射强度；能计算两黑表面间的辐射换热和角系数；能分析灰体辐射换热，气体辐射和太阳辐射。教学内容：7-1热辐射的基本概念，辐射力与辐射强度。7-2黑表面间的辐射换热和角系数的确定方法。7-3灰体辐射换热、气体辐射和太阳辐射。 重点：两黑表面间的辐射换热和角系数的确定方法。难点：辐射换热计算。 知

8、识单元8：流体性质及基本参数（支撑课程目标1、2）（建议4学时）教与学要求：能分析流体的力学性质；流体静压强分布规律；能运用静压强基本方程式。教学内容：8-1流体的力学性质。8-2流体静力学基础。重点：流体静压强分布规律、流体静力学。知识单元9：流体动力学基础（支撑课程目标1）（建议6学时）教与学要求：能运用流体动力学基本概念、连续性方程和恒定流能量方程计算流速和压强。教学内容：9-1流体动力学基本概念。9-2连续性方程。9-3伯努利方程。重点：连续方程和能量方程的物理意义，恒定流能量方程计算流速和压强。难点：伯努利方程应用。知识单元10：流体流动阻力及能量损失（支撑课程目标1、2）（建议4学

9、时）教与学要求：能运用层流和紊流的概念及其判定准则，计算层流的沿程阻力和局部损失，能阐明减少阻力损失的方法。教学内容：10-1沿程损失和局部损失。10-2流体流动状态。10-3 管内流动损失计算。重点：层流和紊流的概念及其判定准则，层流的沿程阻力计算，局部损失的计算，减少阻力损失的方法。难点：水头损失计算。（二）学时分配教学内容学时课堂教学学时自主学习教与学方式、方法讲授实验上机作业阅读训练知识单元12211启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元24421 1启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元3-11111启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元3-21111启发、互动、案例式教

10、学，多媒体课件知识单元3-322讲授、实验操作知识单元3-41111启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元3-51111启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元444211启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元5-11111启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元5-22211启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元5-322讲授、实验操作知识单元5-41111启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元66621 1启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元766211启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元844211启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元9-11111启

11、发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元9-21111启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元9-32211启发、互动、案例式教学，多媒体课件知识单元9-422讲授、实验操作知识单元104411启发、互动、案例式教学，多媒体课件学时合计4842624816五、实践教学环节实验目的：巩固热力学、传热学和流体力学的基本知识，学会设计实验、求解参数的方法，具有在工程中实际应用的能力；具有正确处理实验数据、分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。实验内容与要求见下表：（建议6学时）序号实验项目名称实验目的主要内容实验学时实验类型开出要求1稳态平板法测定绝热材料导热系数实验测量绝热材料（不良导体）的

12、导热系数和比热、分析和运用其测试原理和方法。1.测定绝热材料的导热系数2.并确定绝热材料的导热系数与温度之间的依变关系。2设计必做2伯努利方程综合性试验1.验证伯努利方程，了解水头之间关系；2.总水头线在局部阻力和沿程阻力处变化。1.找出速度水头与总水头之间关系2.分析总水头线在局部阻力和沿程阻力处变化规律。2综合必做3 空气定压比热测定实验掌握比热容测定的方法1.加深理解比热容的概念.2.熟悉实验测温测压、测流量的方法。3.掌握由基本数据计算比热值和比热公式的方法。4.掌握理想气体比热容与温度关系的测定方法和技能。2设计必做六、成绩构成和评价方法（一）考核方式说明1. 以试卷、作业、实验等形

13、式考核。2. 采用闭卷考试，试卷成绩占总成绩65%，平时成绩占总成绩35%：其中作业占20%，课内实验（含报告）占15%。（二）考核权重分配 考核方式及权重教学内容考试作业实验备注65%20%15%教学单元1教学单元2教学单元3教学单元4教学单元5教学单元6教学单元7教学单元8教学单元9教学单元10七、成绩评价标准1.平时成绩评价标准（1）作业成绩评价标准基本要求评价标准完成情况得分课程目标1：掌握热流体、传热学等工程基础知识，能够将相关知识和数学模型方法用于复杂机械工程问题的推演和分析。毕业要求指标点1-3所表述的概念充分、严谨、准确；准时上交；作业整洁、书写工整；能运用专业导论知识解答相关

14、机械问题。90100所表述的概念较充分、正确；按时上交、作业有涂改、书写较工整；较好地运用专业导论知识。8089所表述的概念基本正确，个别有误；按时上交、作业有涂改、书写一般；专业导论知识运用不足。7079所表述的概念基本正确，部分有误；按时上交、作业有涂改、书写潦草；专业导论知识运用不清。6069所表述的概念错误较多；未准时上交、书写潦草；问题解答有错误。059课程目标2：能够运热流体等基本原理对复杂机械工程问题进行正确表达。毕业要求指标点2-2结果准确，运用的概念、理论准确；准时上交、卷面整洁、书写工整；受力分析完整、标注准确。90100结果正确，运用的概念、理论较准确；按时上交、有涂改、

15、书写较工整。8089结果基本正确，运用的概念、理论基本准确；按时上交、有涂改、书写一般。7079运用的概念、理论基本准确，个别有误；计算步骤不太完整，结果基本正确，按时上交、有涂改、书写潦草。6069结果不正确，运用的概念、理论不准确；未准时上交、书写潦草。059（2）实验成绩评价标准：（具体评价标准见热工基础与流体力学实验报告）实验成绩占总成绩比例：实验过程占50%，实验报告占50%。基本要求评价标准实际完成情况得分实验过程课程目标1：掌握与流体力学、传热学和工程热力学有关的工程基础知识，对复杂机械工程进行推演和分析。毕业要求指标点1-3根据待定求解参数或者实验目标，能够正确运用热工基础与流

16、体力学理论，正确设计实验方案；能够独立完成实验过程，实验仪器操作规范，采集数据正确。90100根据待定求解参数或者实验目标，能够正确运用热工基础与流体力学理论，正确设计实验方案；基本能够独立完成实验过程，实验仪器操作较规范，采集数据基本正确。8089根据待定求解参数或者实验目标，能够较正确运用热工基础与流体力学理论，正确设计实验方案；小部分实验需要指导教师协助完成；实验操作较规范、采集数据基本正确。7079根据待定求解参数或者实验目标，能够较正确运用热工基础与流体力学理论，定实验方案个别有误，部分实验需要指导教师协助完成；实验操作基本规范、采集数据基本正确。6069根据待定求解参数或者实验目标

17、，不能够正确运用热工基础与流体力学理论，不会设计实验方案，需要指导教师全程指导；实验操作不规范、采集数据不正确。059实验报告课程目标2：运用流体力学、传热学和工程热力学的基本原理和数学模型，对工程中实际问题简化并建立数学模型进行正确表达。毕业要求指标点2-2能够根据实际测得数据，正确处理数据，正确建立并简化数学模型，能够根据数学模型得出正确结论，模型结果与结论一致。90100能够根据实际测得数据，正确处理数据，建立并简化的数学模型基本正确，能够根据数学模型得出对应结论，模型结果与结论基本一致。8089能够根据实际测得数据，处理数据有点偏差，数学模型建立基本正确，根据数学模型得出的结论基本正确

18、，模型结果与结论有点偏差。7079能够根据实际测得数据，处理数据有点偏差，建立数学模型基本正确，根据数学模型得出的结论存在少量错误，模型结果与结论偏差较大。6069不能够对实际测得数据正确处理，数学模型没有建立，处理结果错误较多，数据处理结果与所得结论不一致。0592.期末考试评价与评分标准基本要求评价标准知识掌握情况得分课程目标1：掌握与流体力学、传热学和工程热力学有关的工程基础知识，对复杂机械工程进行推演和分析。毕业要求指标点1-3对所学的概念、方法和基本知识认知清晰，能推演和分析复杂机械工程问题。90100对所学的概念、方法和基本知识较清晰，能推演和分析复杂机械工程问题。8089对所学的

19、概念、方法和基本知识基本清晰，推演和分析复杂机械工程问题能力一般。7079对所学的概念、方法和基本知识认知不清晰，推演和分析复杂机械工程问题能力较弱。6069不能理解和记忆所学基本知识，不能推演和分析复杂机械工程问题。059课程目标2：运用流体力学、传热学和工程热力学的基本原理和数学模型，对工程中实际问题简化并建立数学模型进行正确表达。毕业要求指标点2-2掌握所学的基本原理和数学模型，能对工程中实际问题简化，并建立数学模型进行正确表达。90100掌握所学的基本原理和数学模型，能对工程中实际问题简化，基本能建立数学模型进行正确表达。8089掌握所学的基本原理和数学模型，对工程中实际问题简化能力一般，基本能够建立数学模型进行正确表达。7079基本掌握所学的基本原理和数学模型，对工程中实际问题简化能力一般，建立数学模型表达模糊。60