搜索
1传输过程原理课程编号：30120172课程名称：传输过程原理英文名称：PrincipleofTransferPhenomena任课教师：学分：2（课内学时2/周）开课学期：秋季课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：微积分、大学物理、大学化学教材：吴树森，材料加工冶金传输原理，机械工业出版社，2001年1月第1版，北京。一、课程简介：本课程系统地介绍了动量、热量及质量传输的观点，阐述了流体流动过程、传热过程以及传质过程的基本理论，并结合学科发展前沿和相关领域的最新研究成果介绍了传输理论在材料加工中的应用。材料加工中所涉及到的三种传输现象是相互关联、相互制约及相互影响的。本课程首先从物理上阐明传输现象中的基本概念，从数学上阐明了描述传输现象的理论模型，并简要分析了三种传输现象之间的相似性，以使学生加深对基本概念和基本理论的理解。为了帮助学生对课程内容的理解和运用，在教学中将安排相当数量的例题和习题。二、基本要求：三、内容提要：绪论0.1动量、热量和质量传输的相似性0.2传输过程的研究方法第一章流体的基本性质1.1流体的概念及连续介质模型1.2流体的主要物理性质1.3流体的粘性和牛顿内摩擦定律1.4非牛顿流体第二章流体静力学2.1作用在物体上的力与流体的静压力2.2流体静力方程2.3压力表示方法及压力的测试2.4平面及曲面上的总压力第三章流体动力学3.1流体的流动3.2连续性方程23.3理想流体动量传输方程——Euler方程3.4实际流体动量传输方程——Navier-Stokes方程3.5流体流动中的能量守恒方程——Bernoulli方程3.6流体基本方程的应用第四章层流流动和紊流流动4.1流体流动状态及阻力分类4.2流体的层流运动4.3流体的紊流运动4.4沿程阻力系数4.5局部阻力第五章边界层流动5.1边界层理论的基本概念5.2平面层流边界层微分方程5.3边界层内的积分方程5.4平面绕流摩擦阻力计算第六章多相流动6.1气液两相流6.2气固两相流6.3液固两相流6.4射流第七章相似原理和量刚分析7.1相似的概念7.2相似准则7.3相似定律7.4量刚分析基础7.5相似模型研究法第八章动量传输在材料加工中的应用8.1液体金属的充型过程8.2液体金属的净化8.3射砂过程第九章热量传输的基本概念9.1热量传输方式及Fourier导热定律9.2温度场、等温面和温度梯度9.3导热系数与热扩散系数第十章热传导10.1导热微分方程10.2稳定导热310.3导热过程中的界面热阻10.4不稳定导热第十一章对流换热11.1对流换热的机理及影响因素11.2对流换热微分方程组11.3对流换热的准则方程11.4强制对流换热11.5自然对流换热第十二章辐射换热12.1热辐射的基本概念12.2热辐射的基本定律12.3固体和液体及灰体的辐射12.4黑体间的辐射换热及角系数12.5灰体间的辐射换热12.6气体辐射12.7对流与辐射共同存在时的热量传输第十三章纳米材料和生物材料中的传热13.1纳米材料中的传热13.2纳米材料传热基本方程13.3生物材料中的传热13.4生物材料中传热的基本方程第十四章热量传输在材料加工中的应用14.1凝固过程传热14.2焊接过程温度场14.3热处理传热14.4粉末制备中的传热第十五章质量传输基本概念和传质微分方程15.1浓度、速度和扩散通量密度15.2扩散系数15.3质量传输微分方程15.4扩散方程定解条件第十六章分子传质16.1一维稳定态分子扩散16.2非稳定态分子扩散第十七章对流传质17.1对流传质概述17.2圆管内的对流传质417.3对流传质系数的关联式17.4传质系数模型第十八章质量传输在材料加工中的应用18.1凝固过程中的传质18.2相间稳态传质和双膜理论18.3气液反应中的扩散18.4气固反应中的扩散18.5多孔材料中的稳态扩散基本教学内容与学时安排●绪论(2学时)动量、能量与质量传输的类似性传输过程的研究方法要求重点掌握内容：动量、热量与质量传输的类似性要求一般掌握内容：传输过程的研究方法●流体的性质(4学时)流体的概念及连续介质模型流体的主要物理性质流体的粘性及内摩擦定律牛顿流体与非牛顿流体要求重点掌握内容：流体的连续介质模型、流体的主要物理性质、流体的粘性和内摩擦定律。要求一般掌握内容：非牛顿流体难点：流体粘度、牛顿粘度定律●流体动力学(6学时)流体运动的描述连续性方程理想流体动量传输方程----欧拉方程实际流体动量传输方程----纳维尔—斯托克斯方程理想流体和实际流体的伯努利方程伯努利方程的应用稳定流的动量方程及其应用要求重点掌握内容：连续性方程、欧拉方程、纳维尔——斯托克斯方程、理想流体和实际流体的伯努利方程及应用、稳定流的动量方程及应用。要求一般掌握内容：流体运动的描述难点：理想流体和实际流体的伯努利方程及应用●层流流动及湍流流动(4学时)流动状态及阻力分类流体在圆管中的层流运动规律流体在平行平板间的层流运动流体在圆管中的湍流运动沿程阻力系数λ值的确定5局部阻力要求重点掌握内容：流体在圆管中的层流运动、流体在平板间的层流运动、流体在圆管中的湍流运动、沿程阻力系数值的确定、局部阻力。要求一般掌握内容：流动状态及阻力分类难点：流体在圆管中的湍流运动●边界层理论(4学时)平面层流边界层微分方程边界层内积分方程平板绕流摩擦阻力计算要求重点掌握内容：平面层流动边界微分方程、边界层内积分方程。（以上内容也是难点）要求一般掌握内容：边界层理论的基本概念、平板绕流摩擦阻力计算。●材料加工中的特殊流体流动(2学时)流体和颗粒的两相流固体填料层内的流动气液两相流动●相似原理与量纲分析（4学时）要求重点掌握内容：流体流动过程中的相似准数、量纲分析基础。（以上内容也为难点）要求一般掌握内容：相似的概念、相似三定律、相似模型研究法●热量传输的基本概念(4学时)热量传递方式与傅里叶导热定律温度场、等温面和温度梯度热导率与热扩散率要求重点掌握内容：傅立叶导热定律、热导率与热扩散率。要求一般掌握内容：温度场、等温面和温度梯度●导热(6学时)导热微分方程一维稳态导热接触热阻二维稳态导热一维非稳态导热二维及三维非稳定态导热要求重点掌握内容：导热微分方程、一维稳态导热、一维非稳态导热。要求一般了解内容：二维稳态导热、二维和三维非稳态导热。难点：一维稳态导热●对流换热(4学时)对流换热的机理及影响因素对流换热微分方程组对流换热的准数方程式强制对流换热的计算自然对流换热的计算要求重点掌握内容：对流换热微分方程组、对流换热的准数方程式、强制对流换热的计算。要求一般掌握内容：对流换热的影响因素、自然对流换热的计算。难点：强制对流换热的计算●辐射换热(4学时)6热辐射的基本概念热辐射的基本定律固体和液体及灰体的辐射黑体间的辐射换热及角系数灰体间的辐射换热气体辐射对流与辐射共同存在的热量传输要求重点掌握内容：热辐射的基本概念、热辐射的基本定律、固体和液体及灰体的辐射、黑体间的辐射热及角系数、灰体间的辐射换热。要求一般掌握内容：气体辐射、对流与辐射共同存在时的热量传输。难点：灰体间的辐射换热●材料加工中的热量传输(1学时)凝固传热热处理过程温度场的计算焊接热过程计算要求一般掌握内容：凝固传热、热处理过程温度场的计算、焊接热过程计算。●质量传输基本概念和传质微分方程(3学时)浓度、速度、扩散通量密度扩散系数质量传输微分方程要求重点掌握内容：质量传输微分方程、定解条件。要求一般掌握内容：温度、速度、扩散通量密度、扩散系数。●分子传质(3学时)一维稳定态分子扩散非稳定态分子扩散要求重点掌握内容：一维稳态分子扩散要求一般了解内容：非稳态分子扩散●对流传质(2学时)对流传质概说圆管内的层流对流传质动量、热量和质量传输的类比对流传质系数的关联式传质系数模型要求重点掌握内容：圆管内的层流对流传质，动量、热量和质量传输的类比，对流传质系数的关联式。要求一般掌握内容：传质系数模型●材料加工中的质量传输(自学)相间稳态传质和双膜理论气相-液相反应中的扩散气相-固相反应中的扩散多孔材料中的稳态扩散了解内容：相间温态传质和双膜理论、气——液相反应中的扩散、气——固相反应中的扩散。●实验及上机(4学时)7流体流动阻力及离心泵联合实验导热系数测定对流换热系数测定主要参考书：1.KouS.,TransportPhenomenaandMaterialsProcessing,NewYork:JOHNWILEY&SONS,INC.,19962.CharmachiM,TransportPhenomenainMaterialsProcessingandManufacturing,HTD-vol.196.NewYork:ASME,1992●绪论(2学时)●流体的性质(4学时)●流体动力学(8学时)●层流流动及湍流流动(4学时)●边界层理论(4学时)●相似原理与量纲分析（4学时）●热量传输的基本概念(4学时)●导热(6学时)●对流换热(6学时)●辐射换热(6学时)