冶金傳輸原理課程教學(xué)大綱

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1、《冶金傳輸原理》課程教學(xué)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(xué)課程；授課對(duì)象：材料成型與控制工程專業(yè)；開課學(xué)期：第6學(xué)期；學(xué)分：2.0學(xué)分；學(xué)時(shí)：36學(xué)時(shí)；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(xué)、線性代數(shù)、材料科學(xué)基礎(chǔ)等考試形式及成績(jī)?cè)u(píng)定方式：閉卷成績(jī)60%，平時(shí)成績(jī)40%一、教學(xué)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(chǔ)課，闡述了冶金過程中的流體流動(dòng)，動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)幕驹?/p>

2、理及其傳遞的速率關(guān)系，是冶金動(dòng)力學(xué)過程的主要內(nèi)容。動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞有類似的機(jī)理和關(guān)系，也具有相互的關(guān)聯(lián)和作用。分析冶金過程中三傳問題及其基本的計(jì)算方法。通過學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生掌握動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)幕驹?，深入了解冶金過程中各種傳輸現(xiàn)象，以及各種因素對(duì)傳輸過程的影響，為今后從事專業(yè)技術(shù)開發(fā)，提高控制和設(shè)計(jì)水平打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(xué)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(duì)流體力學(xué)的分析方法進(jìn)行介紹。本章重點(diǎn)：流體力學(xué)的主要任務(wù)和研究?jī)?nèi)容。流體的定義和特點(diǎn)；流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)；流體的

3、密度和重度；流體的相對(duì)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(dá)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(xué)習(xí)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(diǎn)、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)必須理解，對(duì)流體連續(xù)介質(zhì)假設(shè)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(dòng)量與能量守恒定律，建立流體的質(zhì)量、動(dòng)量與能量守恒積分式，并將其結(jié)果應(yīng)用到重力作用下流體平衡基本方程。本章重點(diǎn)：質(zhì)量平衡積分方程；動(dòng)量平衡積分方程；能量平衡積分方程學(xué)習(xí)要求：了解質(zhì)量平衡積

4、分方程、動(dòng)量平衡積分方程和能量平衡積分方程的推導(dǎo)過程，通學(xué)習(xí)本節(jié)的例題能平衡積分方程進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的計(jì)算。第三章描述流體運(yùn)動(dòng)的方法主要內(nèi)容：在介紹流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，給出描述流體運(yùn)動(dòng)的基本方法：拉格朗日法與歐拉法；同時(shí)介紹定常流、跡線、流線、流管、流量等一系列概念。本章重點(diǎn)：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(dòng)；歐拉法描述流體流動(dòng)；拉格朗日法和歐拉法的區(qū)別和聯(lián)系。質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)。以速度為例，掌握拉格朗日法和歐拉法的轉(zhuǎn)換。定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)；均勻流動(dòng)和非均勻流動(dòng)；平面流和軸對(duì)稱流；跡線；流線；流管和流束，流量。學(xué)習(xí)要求：通過計(jì)算雷諾數(shù)來判別層流狀態(tài)和紊流狀態(tài)。深

5、刻理解描述流體運(yùn)動(dòng)的這兩種方法。掌握質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)的含義及拉格朗日法和歐拉法下的質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)。通過學(xué)習(xí)本節(jié)的例題能對(duì)一些簡(jiǎn)單的情況進(jìn)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(duì)一些簡(jiǎn)單的情況進(jìn)行計(jì)算。第四章動(dòng)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(chǔ)上，對(duì)理想流體與實(shí)際流體建立了動(dòng)量守恒微分方程，進(jìn)而給出伯努利方程，討論伯努利方程在實(shí)際中的應(yīng)用。本章重點(diǎn)：連續(xù)性微分方程；歐拉方程；伯努利方程及其物理意義；不可壓縮實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微分方程。學(xué)習(xí)要求：了解連續(xù)性微分方程的推導(dǎo)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(duì)一些實(shí)際情況進(jìn)行判定。了解歐拉方程的推導(dǎo)過程，準(zhǔn)

6、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(jìn)行計(jì)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(biāo)系中的形式，并能就一些簡(jiǎn)單的情況進(jìn)行計(jì)算。第五章管道中的流動(dòng)主要內(nèi)容：對(duì)管道中的流體流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，給出湍流的描述方式，特別介紹了普朗特混合長(zhǎng)度理論；同時(shí)介紹了管道中的流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算；較詳細(xì)地討論在冶金過程中經(jīng)常使用的歐根公式和管路能量損失的計(jì)算。本章重點(diǎn)：圓管中層流流動(dòng)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(yīng)力。普朗特混合長(zhǎng)度理論。層流底層；湍流核心區(qū)；

7、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(shí)驗(yàn)曲線；莫迪圖?？ㄩT公式；歐根公式。三類管路計(jì)算問題。學(xué)習(xí)要求：掌握?qǐng)A管中層流流動(dòng)的速度分布、流量及平均流速、阻力及阻力系數(shù)，會(huì)計(jì)算圓管流動(dòng)的雷諾數(shù)和一些基本地物理量。了解普朗特混合長(zhǎng)理論的內(nèi)容。掌握?qǐng)A管內(nèi)湍流各個(gè)層區(qū)的速度分布，運(yùn)用指數(shù)定律求管道平均流速和流量。掌握水力光滑、光滑管、水力粗糙、粗糙管等概念，能夠查圖進(jìn)行計(jì)算。給定管路尺寸和流量，確定流經(jīng)管路的壓降或流動(dòng)能量損失，選擇動(dòng)力頭；給定管路尺寸和允許的壓力降