冶金傳輸原理課程教學大綱

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1、《冶金傳輸原理》課程教學大綱課程名稱：冶金傳輸原理英文名稱：PrinciplesofTransportPhenomenainMetallurgy課程代碼：MPRC3019課程類別：專業(yè)教學課程；授課對象：材料成型與控制工程專業(yè)；開課學期：第6學期；學分：2.0學分；學時：36學時；主講教師：許繼芳；指定教材：吳鏗,冶金傳輸原理（第2版）,冶金工業(yè)出版社,2016；先修課程：高等數(shù)學、線性代數(shù)、材料科學基礎等考試形式及成績評定方式：閉卷成績60%，平時成績40%一、教學目的傳輸原理是材料成型與控制工程專業(yè)的一門專業(yè)主干基礎課，闡述了冶金過程中的流

2、體流動，動量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)幕驹砑捌鋫鬟f的速率關系，是冶金動力學過程的主要內(nèi)容。動量、熱量、質(zhì)量傳遞有類似的機理和關系，也具有相互的關聯(lián)和作用。分析冶金過程中三傳問題及其基本的計算方法。通過學習本課程，使學生掌握動量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)幕驹恚钊肓私庖苯疬^程中各種傳輸現(xiàn)象，以及各種因素對傳輸過程的影響，為今后從事專業(yè)技術開發(fā)，提高控制和設計水平打下堅實的基礎。二、課程內(nèi)容第一章傳輸原理中流體的基本概念主要內(nèi)容：主要介紹流體的基本概念。從物理與數(shù)學的角度介紹流體的模型，給出流體的基本性質(zhì)與分類，并對流體力學的分析方法進行介紹。本章重點：流

3、體力學的主要任務和研究內(nèi)容。流體的定義和特點；流體的連續(xù)介質(zhì)假設；流體的密度和重度；流體的相對密度；流體的比容。流體的壓縮性和膨脹性；可壓縮流體和不可壓縮流體。黏性的定義；牛頓內(nèi)摩擦定律；黏度的表達式；影響?zhàn)ざ鹊囊蛩兀火ば粤黧w和理想流體，牛頓流體和非牛頓流體。表面力和質(zhì)量力；體系和控制容積；量綱和單位。學習要求：本節(jié)都是一些基本概念，需熟練掌握。流體的定義、特點、連續(xù)介質(zhì)假設必須理解，對流體連續(xù)介質(zhì)假設的原因有大致了解。第二章控制體法(積分方程)主要內(nèi)容：依據(jù)質(zhì)量、動量與能量守恒定律，建立流體的質(zhì)量、動量與能量守恒積分式，并將其結(jié)果應用到重力作

4、用下流體平衡基本方程。本章重點：質(zhì)量平衡積分方程；動量平衡積分方程；能量平衡積分方程學習要求：了解質(zhì)量平衡積分方程、動量平衡積分方程和能量平衡積分方程的推導過程，通學習本節(jié)的例題能平衡積分方程進行一些簡單的計算。第三章描述流體運動的方法主要內(nèi)容：在介紹流體運動狀態(tài)的基礎上，給出描述流體運動的基本方法：拉格朗日法與歐拉法；同時介紹定常流、跡線、流線、流管、流量等一系列概念。本章重點：層流狀態(tài)；紊流狀態(tài)；雷諾數(shù)；卡門渦街。拉格朗日法描述流體流動；歐拉法描述流體流動；拉格朗日法和歐拉法的區(qū)別和聯(lián)系。質(zhì)點導數(shù)。以速度為例，掌握拉格朗日法和歐拉法的轉(zhuǎn)換。

5、定常流動和非定常流動；均勻流動和非均勻流動；平面流和軸對稱流；跡線；流線；流管和流束，流量。學習要求：通過計算雷諾數(shù)來判別層流狀態(tài)和紊流狀態(tài)。深刻理解描述流體運動的這兩種方法。掌握質(zhì)點導數(shù)的含義及拉格朗日法和歐拉法下的質(zhì)點導數(shù)。通過學習本節(jié)的例題能對一些簡單的情況進行轉(zhuǎn)換。本節(jié)的基本概論容易混淆，要熟練地理解和掌握，并能對一些簡單的情況進行計算。第四章動量傳輸微分方程主要內(nèi)容：在介紹連續(xù)性微分方程的基礎上，對理想流體與實際流體建立了動量守恒微分方程，進而給出伯努利方程，討論伯努利方程在實際中的應用。本章重點：連續(xù)性微分方程；歐拉方程；伯努利方程

6、及其物理意義；不可壓縮實際流體的運動微分方程。學習要求：了解連續(xù)性微分方程的推導過程，記憶連續(xù)性微分方程的公式，通過連續(xù)性微分方程對一些實際情況進行判定。了解歐拉方程的推導過程，準確記憶歐拉方程。伯努利方程是本章的重中之重，必須熟練掌握。掌握文丘里管、畢托管的原理，并能進行計算。熟練掌握納維—斯托克斯方程，以及納維—斯托克斯方程在柱坐標系中的形式，并能就一些簡單的情況進行計算。第五章管道中的流動主要內(nèi)容：對管道中的流體流動狀態(tài)進行分析，給出湍流的描述方式，特別介紹了普朗特混合長度理論；同時介紹了管道中的流體力學參數(shù)計算；較詳細地討論在冶金過程中

7、經(jīng)常使用的歐根公式和管路能量損失的計算。本章重點：圓管中層流流動的速度分布；流量及平均流速；阻力及阻力系數(shù)。臨界雷諾數(shù)；充分發(fā)展流；湍流的描述；幾種典型的湍流；湍流的切應力。普朗特混合長度理論。層流底層；湍流核心區(qū)；過渡層區(qū)；指數(shù)定律。水力光滑和水力粗糙；摩擦阻力系數(shù)；尼古拉茲實驗曲線；莫迪圖?？ㄩT公式；歐根公式。三類管路計算問題。學習要求：掌握圓管中層流流動的速度分布、流量及平均流速、阻力及阻力系數(shù)，會計算圓管流動的雷諾數(shù)和一些基本地物理量。了解普朗特混合長理論的內(nèi)容。掌握圓管內(nèi)湍流各個層區(qū)的速度分布，運用指數(shù)定律求管道平均流速和流量。掌握水

8、力光滑、光滑管、水力粗糙、粗糙管等概念，能夠查圖進行計算。給定管路尺寸和流量，確定流經(jīng)管路的壓降或流動能量損失，選擇動力頭；給定管路尺寸和允許的壓力降