传输原理课程教学大纲
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材料科学与工程学院本科课程教学大纲
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传输原理课程教学大纲
课程名称:传输原理 课程编码:02100030
英文名称:Transformation Principle
学 时:32学时 学 分:2学分
开课学期:第四学期
适用专业:金属材料工程、无机材料工程
课程类别:必修
课程性质:专业基础课
先修课程:高等数学、大学物理、材料力学。
教 材:《传输原理》 吉泽生 哈尔滨工业大学出版社 2002年
一、课程性质及任务
本课程是材料类专业的主要专业技术基础课。
课程教学所要达到的目的是:1、了解动量传输、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
方法和对材料制备与加工的影响。3、学会利用传输原理解释材料制备与加工中的一
些现象。
二、课程内容及学习方法
1、绪论
传输过程的基本概念,产生传输现象的驱动力;传输过程的三个基本定律;三
种传输现象的普遍规律。
2、流体的主要物理性质
流体的概念及连续性假设;流体的基本物理性质,包括流体的密度、重度、比
容和比重、流体的压缩性与膨胀性;流体的粘性,包括粘性的概念、牛顿粘性定律、
温度和压强对流体粘性的影响、理想流体的概念。
3、流体静力学
作用在流体上的力,包括质量力与表面力、流体静压力;流体静力学特性,包
括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,包括静止流体对壁面(平面壁与曲面壁)作用力的计算。
4、流体动力学
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基本概念,包括稳定流与非稳定流,迹线与流线,流管与流束,流量与平均流
速;连续性方程,包括直角坐标系的连续性方程,一维总流的连续性方程;动量微
分方程,包括理想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,包括理想流体的伯努利方程,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;
5、流动状态与能量损失
流体的流动状态,包括雷诺试验、流动状态的判据—雷诺数;圆管中的层流,
包括速度分布、流量计算、沿程能量损失;圆管中的湍流,包括脉动现象与时均值
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
力损失系数的确定,包括断面突然扩大的局部损失,其他类型的局部损失。
6、热量传输的基本概念
基本概念,包括温度场、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,包括导热,对流与辐射
7、导热
导热微分方程,包括微分方程式、初始条件与边界条件;一维稳态导热,包括
平面壁的导热、圆柱壁的导热;非稳态导热,包括基本概念、一维非稳态导热。
8、对流换热
对流换热的基本形式,包括基本概念、牛顿冷却方式、换热系数的影响因素;
对流换热的微分方程,包括连续性方程、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,包括相似的概念、相似准数、相似定律、相似模型分析
与应用。
9、辐射换热
热辐射基础,包括热辐射的本质、特点、热辐射的基本概念、定律;热辐射的
工程应用,包括灰体的的概念、辐射率的工程处理、两物体间的辐射热交换;
10、质量传输的基本概念
质量传输的基本方式,包括扩散传质、对流传质、相间传质;基本概念,包括
浓度、速度、传质通量。
11、传质微分方程及其扩散传质
传质微分方程,包括方程的得出、方程的不同形式、定解条件;扩散传质,包
括一维稳态扩散、等摩尔逆向扩散、单向扩散;非稳定扩散,包括忽略表面阻力的
半无限大介质中的非稳定态扩散、简单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,包括间隙扩散机制、空位扩散
机制。
三、课程的教学要求
1、绪论
材料科学与工程学院本科课程教学大纲
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了解传输过程的概念和普遍规律。
2、流体的主要物理性质
了解流体的主要物理特性,牛顿粘性定律。
3、流体静力学
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。
4、流体动力学
掌握流体动力学的基本概念;连续性方程、动量微分方程的导出和物理意义,
伯努利方程及其应用。
5、流动状态与能量损失
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;了解圆管中湍流的脉动现象与时均值的概念,层流边界层,能够区
分水力光滑管与水力粗糙管;利用局部阻力损失系数进行流体动力学计算。
6、热量传输的基本概念
了解热量传输的基本概念,热量传输的基本方式与规律。
7、导热
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方法。
8、对流换热
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
微分方程的组成;了解相似的概念、相似准数和相似定律,相似模型分析应用。
9、辐射换热
掌握热辐射的本质、特点,掌握热辐射的基本概念、定律;了解灰体的的概念,
辐射率的工程处理,两物体间的辐射热交换;
10、质量传输的基本概念
掌握质量传输的基本方式,质量传输基本概念;
11、传质微分方程及其扩散传质
了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;了解非稳定扩散及其影响扩散的因素;了解扩散的原
子理论中间隙扩散机制与空位扩散机制。
四、课程学时分配
讲 课 内 容 学 时
1、绪论 2
2、流体的主要物理性质 2
3、流体静力学 2
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4
4、流体动力学 6
5、流动状态与能量损失 4
6、热量传输的基本概念 1
7、导热 3
8、对流换热 3
9、辐射换热 3
10、质量传输的基本概念 2
11、传质微分方程及其扩散传质 2
机 动 2
合 计 32
五、课程习题要求
本课程习题的基本要求是:巩固课堂讲授的理论知识和基本概念。锻炼独立思
考和分析问题的能力。结合工程实际,初步达到掌握传输原理在材料制备与加工中
的应用。习题的分量占自学时间的三分之一到四分之一,具体数量视习题难易程度
而定。
六、课程的实验内容与要求
无
七、课程的主要参考书
吴树森 《材料加工冶金传输原理》 机械工业出版社 2001.01
制定人:徐 瑞
审定人:付瑞东
批准者:杨庆祥
2005年5月