《流体力学与传热学基础》教学大纲

《流体力学与传热学基础》教学大纲适用范围：202X版人才培养方案课程代码：01130361课程性质：学科基础必修课学分：1.5学分学时：24学时（其中：理论24学时，实验0学时）先修课程：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学等后续课程：发动机原理与构造、车辆制造工艺学等适用专业：车辆工程开课单位：机械工程学院一、课程说明《流体力学与传热学基础》课程是车辆工程本科专业学生的一门学科基础必修课。其任务是研究流体平衡、运动时的规律和研究热量传递规律的一门学科。通过该课程的学习，使学生对流体平衡、运动规律及能量守恒与转换规律方面具备必要的基本知识，获得传热的一些基本理论、基本知识以及传热计算的初步能力，学会运用流体力学和传热学基本规律来处理和解决实际问题的方法和技能，培养分析问题的能力和创新能力，为学生学习后续课程，从事工程技术工作和进行科学研究打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握流体物理性质；掌握流体静力学、流体动力学基本规律；掌握粘性流体运动规律及其阻力计算；掌握导热、对流换热及热辐射的简单传热量计算；理解三种基本传热方式的传热机理并能够将其应用于工程实际问题的分析。课程目标2：通过对流体力学和传热学实际问题的分析，提高学生解决工程实际问题的能力，提高学生计算和分析求解的能力，养成理论联系实际，科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德；通过对相关问题的讨论，提高学生的发现、思辨和表达能力。三、课程目标与毕业要求《流体力学与传热学基础》课程教学目标对车辆工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和车辆类等专业知识用于分析解决车辆工程领域的复杂工程问题。1.2能够将数学、物理和工程科学技术基础知识用于对车辆工程相关复杂工程问题建立数学模型并进行求解；课程目标1：掌握流体物理性质；掌握流体静力学、流体动力学基本规律；掌握粘性流体运动规律及其阻力计算；掌握导热、对流换热及热辐射的简单传热量计算；理解三种基本传热方式的传热机理并能够将其应用于工程实际问题的分析。课程目标2：通过对流体力学和传热学实际问题的分析，提高学生解决工程实际问题的能力，提高学生计算和分析求解的能力，养成理论联系实际，科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德；通过对相关问题的讨论，提高学生的发现、思辨和表达能力。H注：表中“H（高）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.流体力学概论1.1流体力学研究对象；1.2流体的主要物理性质；1.3静止流体上的作用力。教学要求：了解流体力学研究对象、任务和研究方法；熟悉流体宏观模型——连续介质、理想流体、不可压缩流动；掌握流体的粘性和压缩性等物理性质。重点：流体的定义，连续介质概念，流体的主要性质，理想流体。难点：作用在流体上的力。21、22.流体静力学基础2.1流体平衡微分方程式；2.2流体静力学基本方程；2.3压强的测量；教学要求：了解静压强的概念、性质；熟悉流体平衡微方程式；表压力、真空度和绝对压力的概念；掌握静力学基本方程式；静压强的分布规律。重点：流体静压强特性、压强的测量、重力场中静压强分布基本公式。难点：流体静力学基本方程式。31、23.流体动力学基础3.1描述流体运动的两种方法；3.2流体运动的基本概念；3.3流体运动的连续性方程；3.4流体运动的微分方程；3.5微小束伯努利方程；3.6总流的伯努利方程。教学要求：了解流体质点运动的两种方法，建立流场的概念；熟悉流体流动的一些基本概念，如流线、流速、流量等；掌握连续性方程，微分方程，伯努利方程的应用并对实际问题分析计算。重点：流场、流线、迹线、过流断面、平均速度、流量等基本概念，连续性方程，微分方程，伯努利方程及其应用。难点：伯努利方程及其应用。31、24.黏性流体运动及其阻力计算4.1流体运动的两种状态；4.2管内流动阻力的两种类型；4.3圆管定常层流流动；4.4圆管定常湍流流动；4.5圆管流动沿程损失系数确定；4.6管道中局部水头损失。教学要求：了解流体的两种流态及各自特点；熟悉造成能量损失的原因；掌握能量损失的基本计算方法。重点：流体流动的两种状态、层流和紊流及其速度分布等流动特征、沿程阻力损失、局部阻力损失。难点：沿程阻力损失，局部阻力损失。41、25.传热导论5.1传热学研究内容及应用；5.2热能传递的三种基本方式和基本定律；5.3传热过程和传热系数。教学要求：了解传热学的研究对象；熟悉一些简单的传热过程；掌握热量传递的三种基本方式的概念及特点；传热系数及热阻概念。重点：热量传递的三种基本方式的特点。难点：传热过程的分析。31、26.导热基本定律及稳态导热6.1热传导的基本定律；6.2典型一维稳态导热问题求解。教学要求：了解热传导的本质与特征，圆筒壁的导热问题的分析方法；熟悉温度梯度、导热系数、热流量、热流密度等概念，导热系数的影响因素；掌握傅里叶定律，利用热阻串并联解决各种平壁导热问题。重点：傅里叶定律及其应用、导热系数及其影响因素、导热问题的数学模型、定解条件。难点：导热问题的数学模型。31、27.对流换热理论基础7.1对流换热概论；7.2边界层概念；7.3圆管内强制对流换热。教学要求：了解对流换热的本质与特征，量纲分析法；熟悉影响对流换热系数的因素、准则数及准则方程；掌握牛顿公式、表面传热系数的计算。重点：对流换热影响因素、牛顿冷却公式、边界层概念及其应用、对流换热基本计算。难点：边界层理论应用和对流换热基本计算。31、28.辐射换热理论基础8.1热辐射的基本概念和基本定律；8.2黑体间的辐射换热。教学要求：了解辐射换热的本质与特征；熟悉吸收率、反射率、透射率、黑体、灰体、辐射力等概念；掌握辐射定律及应用。重点：斯忒藩-玻尔兹曼定律、基尔霍夫定律、黑体间辐射换热计算、实际物体间辐射换热计算。难点：物体辐射换热计算。31、2合计24五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解流体力学与传热学基础的基本知识、基本技能和基本方法，培养学生的分析问题及计算能力、对工程问题的辩证思维能力以及严肃认真、实事求是的科学态度。六、课程资源1.推荐教材：（1）次英.流体力学与传热学基础.科学出版社.2016.2.参考书：（1）张兆顺,崔桂香.流体力学（第三版）.清华大学出版社.2015.7.（2）孔珑.工程流体力学（第四版）.中国电力大学出版社.2014.2.（3）章熙民.传热学（第六版）.中国建筑工业出版社.2014.08.（4）杨世铭.传热学（第四版）.高等教育出版社.2006.8.（5）王经.传热学与流体力学基础.上海交通大学出版社.2007.8.（6）韩占忠.工程流体力学基础.北京理工大学出版社.2020.06.3.期刊：（1）流体机械.ISSN：1005-0329.中国机械工程学会.（2）实验流体力学.ISSN：1672-9897.中国空气动力学会.（3）流体传动与控制.ISSN：1672-8904.上海市机械工程学会.（4）InternationalJournalofFluidMachineryandSystems.ISSN：1882-9554.（5）《Experimentalthermalandfluidscience》.0894-1777.4.网络资源：（1）慕课：工程流体力学.王国玉./course/BIT-1001758008（2）流体中文网.http://（3）西安交通大学《传热学》.网络公开课./content/91/list/4.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标12过程性考核课堂表现30（1）根据课堂出勤情况、线上自学情况和课堂回答问题情况等进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√1515作业40（1）主要考核学生对各章节知识点的理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√3010测试30（1）主要考核学生对流体力学、传热学知识总体的理解和掌握程度，满分100分；（2）测试单独评分，作为此环节的最终成绩。（3）以测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√1515合计：100分6040八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、测试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由过程性评价成绩组成。其中：课堂表现、作业、测试等过程性评价成绩分别占比为30、40、30，总分为100分。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30无缺勤，线上自学完成度，回答问题及讨论参与度、准确度均大于90%。缺勤1次，线上自学完成度，回答问题及讨论参与度、准确度均大于80%。缺勤2次以内，线上自学完成度，回答问题及讨论参与度、准确度均大于7