《流體力學與傳熱學基礎》教學大綱

《流體力學與傳熱學基礎》教學大綱適用范圍：202X版人才培養(yǎng)方案課程代碼：01130361課程性質(zhì)：學科基礎必修課學分：1.5學分學時：24學時（其中：理論24學時，實驗0學時）先修課程：高等數(shù)學、大學物理、理論力學、材料力學等后續(xù)課程：發(fā)動機原理與構造、車輛制造工藝學等適用專業(yè)：車輛工程開課單位：機械工程學院一、課程說明《流體力學與傳熱學基礎》課程是車輛工程本科專業(yè)學生的一門學科基礎必修課。其任務是研究流體平衡、運動時的規(guī)律和研究熱量傳遞規(guī)律的一門學科。通過該課程的學習，使學生對流體平衡、運動規(guī)律及能量守恒與轉換規(guī)律方面具備必要的基本知識，獲得傳熱的一些基本理論、基本知識以及傳熱計算的初步能力，學會運用流體力學和傳熱學基本規(guī)律來處理和解決實際問題的方法和技能，培養(yǎng)分析問題的能力和創(chuàng)新能力，為學生學習后續(xù)課程，從事工程技術工作和進行科學研究打下必要的基礎。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握流體物理性質(zhì)；掌握流體靜力學、流體動力學基本規(guī)律；掌握粘性流體運動規(guī)律及其阻力計算；掌握導熱、對流換熱及熱輻射的簡單傳熱量計算；理解三種基本傳熱方式的傳熱機理并能夠將其應用于工程實際問題的分析。課程目標2：通過對流體力學和傳熱學實際問題的分析，提高學生解決工程實際問題的能力，提高學生計算和分析求解的能力，養(yǎng)成理論聯(lián)系實際，科學嚴謹、認真細致、實事求是的科學態(tài)度和職業(yè)道德；通過對相關問題的討論，提高學生的發(fā)現(xiàn)、思辨和表達能力。三、課程目標與畢業(yè)要求《流體力學與傳熱學基礎》課程教學目標對車輛工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識：能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和車輛類等專業(yè)知識用于分析解決車輛工程領域的復雜工程問題。1.2能夠將數(shù)學、物理和工程科學技術基礎知識用于對車輛工程相關復雜工程問題建立數(shù)學模型并進行求解；課程目標1：掌握流體物理性質(zhì)；掌握流體靜力學、流體動力學基本規(guī)律；掌握粘性流體運動規(guī)律及其阻力計算；掌握導熱、對流換熱及熱輻射的簡單傳熱量計算；理解三種基本傳熱方式的傳熱機理并能夠將其應用于工程實際問題的分析。課程目標2：通過對流體力學和傳熱學實際問題的分析，提高學生解決工程實際問題的能力，提高學生計算和分析求解的能力，養(yǎng)成理論聯(lián)系實際，科學嚴謹、認真細致、實事求是的科學態(tài)度和職業(yè)道德；通過對相關問題的討論，提高學生的發(fā)現(xiàn)、思辨和表達能力。H注：表中“H（高）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.流體力學概論1.1流體力學研究對象；1.2流體的主要物理性質(zhì)；1.3靜止流體上的作用力。教學要求：了解流體力學研究對象、任務和研究方法；熟悉流體宏觀模型——連續(xù)介質(zhì)、理想流體、不可壓縮流動；掌握流體的粘性和壓縮性等物理性質(zhì)。重點：流體的定義，連續(xù)介質(zhì)概念，流體的主要性質(zhì)，理想流體。難點：作用在流體上的力。21、22.流體靜力學基礎2.1流體平衡微分方程式；2.2流體靜力學基本方程；2.3壓強的測量；教學要求：了解靜壓強的概念、性質(zhì)；熟悉流體平衡微方程式；表壓力、真空度和絕對壓力的概念；掌握靜力學基本方程式；靜壓強的分布規(guī)律。重點：流體靜壓強特性、壓強的測量、重力場中靜壓強分布基本公式。難點：流體靜力學基本方程式。31、23.流體動力學基礎3.1描述流體運動的兩種方法；3.2流體運動的基本概念；3.3流體運動的連續(xù)性方程；3.4流體運動的微分方程；3.5微小束伯努利方程；3.6總流的伯努利方程。教學要求：了解流體質(zhì)點運動的兩種方法，建立流場的概念；熟悉流體流動的一些基本概念，如流線、流速、流量等；掌握連續(xù)性方程，微分方程，伯努利方程的應用并對實際問題分析計算。重點：流場、流線、跡線、過流斷面、平均速度、流量等基本概念，連續(xù)性方程，微分方程，伯努利方程及其應用。難點：伯努利方程及其應用。31、24.黏性流體運動及其阻力計算4.1流體運動的兩種狀態(tài)；4.2管內(nèi)流動阻力的兩種類型；4.3圓管定常層流流動；4.4圓管定常湍流流動；4.5圓管流動沿程損失系數(shù)確定；4.6管道中局部水頭損失。教學要求：了解流體的兩種流態(tài)及各自特點；熟悉造成能量損失的原因；掌握能量損失的基本計算方法。重點：流體流動的兩種狀態(tài)、層流和紊流及其速度分布等流動特征、沿程阻力損失、局部阻力損失。難點：沿程阻力損失，局部阻力損失。41、25.傳熱導論5.1傳熱學研究內(nèi)容及應用；5.2熱能傳遞的三種基本方式和基本定律；5.3傳熱過程和傳熱系數(shù)。教學要求：了解傳熱學的研究對象；熟悉一些簡單的傳熱過程；掌握熱量傳遞的三種基本方式的概念及特點；傳熱系數(shù)及熱阻概念。重點：熱量傳遞的三種基本方式的特點。難點：傳熱過程的分析。31、26.導熱基本定律及穩(wěn)態(tài)導熱6.1熱傳導的基本定律；6.2典型一維穩(wěn)態(tài)導熱問題求解。教學要求：了解熱傳導的本質(zhì)與特征，圓筒壁的導熱問題的分析方法；熟悉溫度梯度、導熱系數(shù)、熱流量、熱流密度等概念，導熱系數(shù)的影響因素；掌握傅里葉定律，利用熱阻串并聯(lián)解決各種平壁導熱問題。重點：傅里葉定律及其應用、導熱系數(shù)及其影響因素、導熱問題的數(shù)學模型、定解條件。難點：導熱問題的數(shù)學模型。31、27.對流換熱理論基礎7.1對流換熱概論；7.2邊界層概念；7.3圓管內(nèi)強制對流換熱。教學要求：了解對流換熱的本質(zhì)與特征，量綱分析法；熟悉影響對流換熱系數(shù)的因素、準則數(shù)及準則方程；掌握牛頓公式、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算。重點：對流換熱影響因素、牛頓冷卻公式、邊界層概念及其應用、對流換熱基本計算。難點：邊界層理論應用和對流換熱基本計算。31、28.輻射換熱理論基礎8.1熱輻射的基本概念和基本定律；8.2黑體間的輻射換熱。教學要求：了解輻射換熱的本質(zhì)與特征；熟悉吸收率、反射率、透射率、黑體、灰體、輻射力等概念；掌握輻射定律及應用。重點：斯忒藩-玻爾茲曼定律、基爾霍夫定律、黑體間輻射換熱計算、實際物體間輻射換熱計算。難點：物體輻射換熱計算。31、2合計24五、教學方法及手段本課程以課堂講授為主，結合討論、案例、視頻資源共享等教學手段完成課程教學任務和相關能力的培養(yǎng)。學生比較全面地理解流體力學與傳熱學基礎的基本知識、基本技能和基本方法，培養(yǎng)學生的分析問題及計算能力、對工程問題的辯證思維能力以及嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度。六、課程資源1.推薦教材：（1）次英.流體力學與傳熱學基礎.科學出版社.2016.2.參考書：（1）張兆順,崔桂香.流體力學（第三版）.清華大學出版社.2015.7.（2）孔瓏.工程流體力學（第四版）.中國電力大學出版社.2014.2.（3）章熙民.傳熱學（第六版）.中國建筑工業(yè)出版社.2014.08.（4）楊世銘.傳熱學（第四版）.高等教育出版社.2006.8.（5）王經(jīng).傳熱學與流體力學基礎.上海交通大學出版社.2007.8.（6）韓占忠.工程流體力學基礎.北京理工大學出版社.2020.06.3.期刊：（1）流體機械.ISSN：1005-0329.中國機械工程學會.（2）實驗流體力學.ISSN：1672-9897.中國空氣動力學會.（3）流體傳動與控制.ISSN：1672-8904.上海市機械工程學會.（4）InternationalJournalofFluidMachineryandSystems.ISSN：1882-9554.（5）《Experimentalthermalandfluidscience》.0894-1777.4.網(wǎng)絡資源：（1）慕課：工程流體力學.王國玉./course/BIT-1001758008（2）流體中文網(wǎng).http://（3）西安交通大學《傳熱學》.網(wǎng)絡公開課./content/91/list/4.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標12過程性考核課堂表現(xiàn)30（1）根據(jù)課堂出勤情況、線上自學情況和課堂回答問題情況等進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√1515作業(yè)40（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?010測試30（1）主要考核學生對流體力學、傳熱學知識總體的理解和掌握程度，滿分100分；（2）測試單獨評分，作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?515合計：100分6040八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)、測試等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇蛇^程性評價成績組成。其中：課堂表現(xiàn)、作業(yè)、測試等過程性評價成績分別占比為30、40、30，總分為100分。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30無缺勤，線上自學完成度，回答問題及討論參與度、準確度均大于90%。缺勤1次，線上自學完成度，回答問題及討論參與度、準確度均大于80%。缺勤2次以內(nèi)，線上自學完成度，回答問題及討論參與度、準確度均大于7