传输原理教学大纲

《传输原理》课程教学大纲课程名称：传输原理课程编号：学时/学分：40/2.5开课学期：第5学期合用专业：材料成型及控制工程课程类型：专业方向选修课一、课程的目的和任务本课程是材料成型及控制工程专业的专业方向选修课，它涵盖了流体力学、传热学及传质学课程的内容。本课程的目的和任务是系统而全方面地从动量、热量及质量传输观点，叙述了流体流动过程以及传质过程的基本理论。规定学生要掌握上述三传输过程的基本概念、基本原理和基本计算办法，方便为学习后续专业课程奠定必要的基础。二、课程的基本规定（1）理解动量传输、热量传输和质量传输在材料科学与工程中的作用；（2）掌握动量传输、热量传输与质量传输的基本原理、研究分析办法和对材料制备与加工的影响；（3）学会运用传输原理解释材料制备与加工中的某些现象。三、课程基本内容和学时安排第一章流体的重要物理性质（4学时）1．内容：流体的概念及持续性假设；流体的基本物理性质，涉及流体的密度、重度、比容和比重、流体的压缩性与膨胀性；流体的粘性，涉及粘性的概念、牛顿粘性定律、温度和压强对流体粘性的影响、抱负流体的概念。2．规定：理解流体的重要物理特性，牛顿粘性定律。第二章流体静力学（4学时）1．内容：作用在流体上的力，涉及质量力与表面力、流体静压力；流体静力学特性，涉及静止流体的平衡方程及其积分、等压面、静止流体中的压强分布、流体静力学基本方程及其能量意义与几何意义、流体压强的测量、测压计的原理及应用；静力学计算，涉及静止流体对壁面（平面壁与曲面壁）作用力的计算。2．规定：掌握流体静力学特性、流体静力学基本方程及其意义；静止流体对壁面（平面壁与曲面壁）作用力的计算。第三章流体动力学（6学时）1．内容：基本概念，涉及稳定流与非稳定流，迹线与流线，流管与流束，流量与平均流速；持续性方程，涉及直角坐标系的持续性方程，一维总流的持续性方程；动量微分方程，涉及抱负流体的动量微分方程（欧拉方程），实际流体的动量微分方程（纳维尔—斯托克斯方程）；伯努利方程及其应用，涉及抱负流体的伯努利方程，实际流体的伯努利方程，伯努利方程的应用条件与毕托管原理；2．规定：掌握流体动力学的基本概念；持续性方程、动量微分方程的导出和物理意义，伯努利方程及其应用。第四章流动状态与能量损失（4学时）1．内容：流体的流动状态，涉及雷诺实验、流动状态的判据—雷诺数；圆管中的层流，涉及速度分布、流量计算、沿程能量损失；圆管中的湍流，涉及脉动现象与时均值的概念、层流边界层、水力光滑管与水力粗糙管、湍流切向力与速度分布；局部阻力损失系数的拟定，涉及断面忽然扩大的局部损失，其它类型的局部损失。2．规定：掌握流动状态的判据—雷诺数及其应用，圆管中层流的速度分布，流量计算，沿程能量损失；理解圆管中湍流的脉动现象与时均值的概念，层流边界层，能够分辨水力光滑管与水力粗糙管；运用局部阻力损失系数进行流体动力学计算。第五章热量传输的基本概念（2学时）1．内容：基本概念，涉及温度场、等温面鱼等温线、温度梯度、热流量与热流密度；热量传输的基本方式与规律，涉及导热，对流与辐射2．规定：理解热量传输的基本概念，热量传输的基本方式与规律。第六章导热（6学时）1．内容：导热微分方程，涉及微分方程式、初始条件与边界条件；一维稳态导热，涉及平面壁的导热、圆柱壁的导热；非稳态导热，涉及基本概念、一维非稳态导热。2．规定：掌握导热微分方程及其初始条件与边界条件；一维稳态导热的计算问题，非稳态导热的基本概念，一维非稳态导热计算办法。第七章对流换热（4学时）1．内容：对流换热的基本形式，涉及基本概念、牛顿冷却方式、换热系数的影响因素；对流换热的微分方程，涉及持续性方程、动量微分方程、能量微分方程；相似原理及其在热量传输中的应用，涉及相似的概念、相似准数、相似定律、相似模型分析与应用。2．规定：掌握对流换热的基本概念，牛顿冷却方式，换热系数的影响因素；对流换热的微分方程的构成；理解相似的概念、相似准数和相似定律，相似模型分析应用。第八章辐射换热（4学时）1．内容：热辐射基础，涉及热辐射的本质、特点、热辐射的基本概念、定律；热辐射的工程应用，涉及灰体的的概念、辐射率的工程解决、两物体间的辐射热交换；2．规定：掌握热辐射的本质、特点，掌握热辐射的基本概念、定律；理解灰体的的概念，辐射率的工程解决，两物体间的辐射热交换；第九章质量传输的基本概念（2学时）1．内容：质量传输的基本方式，涉及扩散传质、对流传质、相间传质；基本概念，涉及浓度、速度、传质通量。2．规定：掌握质量传输的基本方式，质量传输基本概念；第十章传质微分方程及其扩散传质（4学时）1．内容：传质微分方程，涉及方程的得出、方程的不同形式、定解条件；扩散传质，涉及一维稳态扩散、等摩尔逆向扩散、单向扩散；非稳定扩散，涉及无视表面阻力的半无限大介质中的非稳定态扩散、简朴几何形状物体中的非稳定态扩散及二维、三维非稳态扩散、影响扩散的因素；扩散的原子理论，涉及间隙扩散机制、空位扩散机制。2．规定：理解传质微分方程的得出，方程的不同形式，定解条件；掌握一维稳态扩散，等摩尔逆向扩散，单向扩散；理解非稳定扩散及其影响扩散的因素；理解扩散的原子理论中间隙扩散机制与空位扩散机制。四、先修课程在学习本课程前，应先修《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《材料科学基础》等课程。五、建议教材或参考书1．教材：吉泽升，朱荣凯，等.传输原理.哈尔滨工业大学出版社，2．参考书：[1]

吴树森.材料加工冶金传输原理.机械工业出版社，[2]

莫乃榕.工程流体力学.华中科技大学出版社，[3]

杨世铭.传热学.高等教育出版社，1998[4]

闫小林.冶金传输原理.冶金工业出版社，[5]

苏华钦.冶金传输原理.东南大学出版社，1989[6]

梅帜.冶金传输过程原理.中南工业大学出版社，1987[7]R.ByronBird,etal..TRANSPORTPHENOMENA(SecondEdition).化学工业出版社引进教材，六、考核方式和规定1.考核方式：笔试、闭卷2.内容比例：流体的重要物理性质5%；流体静力学10%；流体动力学20%；流动状态与能量损失10%；热量传输的基本概念5%；导热20%；对流换热10%；辐射换热5%；质量传输的基本概念5%；传质微分方程及其扩散传质10%。3.题型比例：判断题10%，填空题10%，选择题30%，计算题50%。七、其它阐明1．本大纲的特点：（1）本大纲根据材料成型及控制工程专业的规定，重点讲授动量传输、热量传输和质量传输三方面的内容。（2）本课程将流体动力学、导热和扩散传质三部分内容做为重点。2．教学法建议：（1）借助具体实例，阐明抽象物理概念，以协助学生理解并掌握基本概念。课程中的物理概念比较抽象，为了协助学生理解这些抽象概念，我们在讲学时尽量变抽象为具体，以生活中的实例来协助学生理解这些物理概念。（2）辅以数学手段，讲清基本方程的建立，以培养学生的逻辑思维能力。程中的衡算方程较多，如持续性方程、N-S方程、F-K方程、质量平衡方程等，对于这部分内容，我们的总原则是讲清建立方程的前提条件、根据、办法、方程物理意义及应用。（3）以两个“三结合”教学模式，协助学生理解难点