内科大冶金传输原理课程教学大纲

冶金传输原理课程教学大纲英文名称：PrincipleofMetallurgicalTransfer课程编号：61102301~61102302学时数：80其中实验学时：8；上机学时数：8学分数：5适用专业：冶金工程、稀土工程一、课程的性质、目的和任务本课程是根据冶金专业教学计划与课程体系改革的要求而设置的专业必修课程。其教学目的是使学生掌握冶金过程的动量、热量和质量传输理论知识，应用“三传”的理论去分析冶金过程的现象和问题，培养学生分析问题和解决问题的能力。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点由于课程本身涉及的数学和物理知识较重，要求在教学过程中必须把所包含的物理概念和规律介绍清楚，建立相应的物理模型；然后应用相关的数学语言描述出来，建立对应的数学模型，由于涉及的物理量是时间和空间的函数，因此大多数模型都是偏微分方程；最后对于一些问题需要应用计算技术和计算机进行求解。其重点内容，也是该课程的难点，就是应用物理学的三大基本定律(质量守恒、动量守恒和能量守恒)，建立流体流动过程所满足的基本规律，即传输方程；以及如何应用这些方程去分析实际的工程问题。第1章动量传输的基本概念1.1动量传输研究的对象与性质1.2动量传输研究问题的模型和方法1.3描述流场的基本物理量及其梯度、散度和旋度1.4流场的分类及描述第2章总体质量、动量和能量平衡2.1总体质量平衡2.2总体动量平衡2.3总体能量平衡第3章理想流体的流动3.1流体流动的连续性方程3.2理想流体流动的动量方程－欧拉方程3.3柏努利方程第4章实际流体的流动4.1实际流体微团的运动分析4.2牛顿粘性定律4.3实际流体的动量守恒方程－N-S方程第5章层流流动5.1层流流动的定解问题5.2层流流动下几种特殊情况的解析解第6章湍流流动6.1湍流的起因6.2湍流流动的雷诺方程6.3湍流流动的定解问题第7章边界层理论7.1边界层理论的基本概念7.2平面层流边界层微分方程7.3微分方程的数值解7.4边界层内积分方程第8章相似原理及量纲分析8.1相似的基本概念8.3流体流动过程中相似准数的导出8.3相似三定律8.4量纲分析8.5模型研究法第9章热量传输理论9.1热量传输的基本方式9.2热阻的概念第10章导热10.1导热的基本概念10.2傅立叶导热定律10.3热量传输微分方程10.4平壁一维稳态导热问题的解析解10.5圆筒壁一维稳态导热问题的解析解10.6不稳态导热的基本概念10.7薄材的不稳态导热10.8无限大平板的不稳态导热第11章导热问题的数值解法11.1差分方程的基本知识11.2稳定态导热问题的数值解法11.3非稳定态导热问题的数值解法11.4程序设计第12章对流给热12.1对流给热的一般分析12.2对流换热过程的数学描述12.3动量传输和热量传输的类比关系12.4相似理论指导下的实验方法12.5强制对流换热的准数方程12.6自然对流给热第13章辐射换热13.1热辐射的基本概念13.2黑体辐射的基本定律13.3实际物体表面的辐射13.4角系数13.5两个黑体表面间的辐射换热13.6灰体表面间的辐射换热13.7气体辐射13.8综合传热第14章质量传输的基本概念14.1质量传输的基本方式14.2分子扩散传质及菲克定律14.3传质微分方程三、教学方式及学时分配课程内容分为14章，计划教学时数为80学时，主要内容及学时分配如下：序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例1第一章动量传输的基本概念讲授62：12第二章总体质量、动量和能量平衡讲授22：13第三章理想流体的流动讲授42：14第四章实际流体的流动讲授+实验4+22：15第五章层流流动讲授42：16第六章湍流流动讲授42：17第七章边界层理论讲授+上机4+22：18第八章相似原理及量纲分析讲授+实验6+22：19第九章热量传输理论讲授22：110第十章导热讲授+实验6+22：111第十一章导热问题的数值解法讲授+上机6＋62：112第十二章对流给热讲授+实验4＋22：113第十三章辐射换热：讲授62：114第十四章质量传输的基本概念讲授42：1四、课程各教学环节的要求本课程为专业必修课，包含课堂教学与实践教学两部分，其中实践教学包括实验教学与数值计算。实验教学部分（8学时）：实验一雷诺实验，0.5学时实验二动量方程验证实验，1.5学时实验三平板稳态法材料导热系数测定实验，2学时实验四对流换热系数测定实验（学生可在自然对流和强制对流实验中任选其一），2学时实验五高效连铸模型实验（设计性实验），2学时数值计算部分（8学时）：1.速度边界层计算，2学时2.二维稳态导热计算，2学时3.一维非稳态导热计算（隐式差分方程），2学时4.二维非稳态导热计算（显式差分方程），2学时五、本课程与其它课程的联系课程基础理论：高等数学、线性代数、大学物理、计算机。作为一门专业必修课程，涉及的数学和物理知识较重，需要综合应用这些知识对动量、热量和质量传输过程进行解析求解，同时由于描述这些过程的数学模型都是微分方程，需要应用计算机的知识，对这些过程进行数值求解。六、考核方式本课程专业必修课课，考核方式一律采用闭卷考试。平时成绩占30%，期末考试成绩占70%，其中，平时成绩由考勤、作业、实践三部分构成，各占总成绩的10％。七、教学参考书目1、《冶金传输原理基础