《工程流体力学与传热学》教学大纲课程代码：09201A课程名称：工程流体力学与传热学英文名称：Engineeringfluidmechanicsandheattransfer课程学时（周数)：48学时开设时间：五课程学分：3（2020）机械设计制造及其自动化适用专业：一、课程说明1.课程性质本课程是普通高等学校工程专科机械制造专业的专业选修课，具有很高的实用性和实践性。各章节学时数仅供参考。2.教学目标与任务1)了解传热学及工程流体力学的发展历史及应用范围2)获得热量传递规律的基础知识3)培养分析工程传热问题的基本能力4)掌握流体静力学、流体动力学的基本知识与基本技能5)掌握解决流体力学工程问题的基本分法和分析手段6)培养学生建立国家富强的民族自豪感和振兴民族工业的责任感，引导学生建立爱岗敬业的社会主义核心价值观和求真创新的社会责任感课程目标毕业要求指标点7课程目标12课程目标2毕业要求指标点与课程目标的对4课程目标3应关系3课程目标45课程目标512课程目标63.教学要求本大纲是教师教学、学生学习的和考试的依据。以课堂教学为主，学生自学和讨论为辅，教学必须完成大纲所规定的内容。对教学内容的安排顺序、重点难点，教师可根据自己的教学经验、科
《工程流体力学与传热学》教学大纲 课程代码： 09201A 课程名称： 工程流体力学与传热学 英文名称：Engineering fluid mechanics and heat transfer 课程学时（周数）： 48 学时 开设时间： 五 课程学分： 3 适用专业： （2020）机械设计制造及其自动化 一、课程说明 1．课程性质 本课程是普通高等学校工程专科机械制造专业的专业选修课，具有很高的实用性和实践性。各 章节学时数仅供参考。 2．教学目标与任务 1) 了解传热学及工程流体力学的发展历史及应用范围 2) 获得热量传递规律的基础知识 3) 培养分析工程传热问题的基本能力 4) 掌握流体静力学、流体动力学的基本知识与基本技能 5) 掌握解决流体力学工程问题的基本分法和分析手段 6) 培养学生建立国家富强的民族自豪感和振兴民族工业的责任感，引导学生建立爱岗敬业 的社会主义核心价值观和求真创新的社会责任感 毕业要求指标点 与课程目标的对 应关系 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 7 课程目标 2 2 课程目标 3 4 课程目标 4 3 课程目标 5 5 课程目标 6 12 3．教学要求 本大纲是教师教学、学生学习的和考试的依据。以课堂教学为主，学生自学和讨论为辅，教学 必须完成大纲所规定的内容。对教学内容的安排顺序、重点难点，教师可根据自己的教学经验、科
研成果和学生的实际情况作适当的安排调整。本课程考核方式为闭卷考试成绩占70%，平时成绩占30%。二、学时分配本课程学分为3学分，总学时48学时，其中理论课42学时，实验6学时。学时分配表学时分配内容讲授实验总学时2第一章概论2第二章稳态热导热4第三章非稳态热导热4第四章对流换热的理论基础4第五章单相对流传热的实验关联式2第六章流体有相变时对流传热的分析计算4第七章热辐射基本定律和辐射特性2648第八章牛顿内摩擦定律6第九章流体静力学6第十章流体动力学6第十一章层流与瑞流合计42三、 课程内容第一章概论（2学时）【教学目标及要求】1了解传热的相关概念2理解传热方式的产生机理及基本定律3进行简单传热计算4解释实际生活中的现象【教学重点难点】传热的基本方式。【考核要求】1理解传热学的研究内容2掌握热能传递的三种基本方式3明确传热过程和传热系数【教学基本内容】1传热学的概念、发展简史及应用2热量传递的三种基本方式3热阻、传热过程和传热系数4传热学的研究方法2
2 研成果和学生的实际情况作适当的安排调整。本课程考核方式为闭卷考试成绩占 70%，平时成绩占 30%。 二、学时分配 本课程学分为 3 学分，总学时 48 学时，其中理论课 42 学时，实验 6 学时。 学时分配表 内容 学时分配 讲授 实验 总学时 第一章 概论 2 6 48 第二章 稳态热导热 2 第三章 非稳态热导热 4 第四章 对流换热的理论基础 4 第五章 单相对流传热的实验关联式 4 第六章 流体有相变时对流传热的分析计算 2 第七章 热辐射基本定律和辐射特性 4 第八章 牛顿内摩擦定律 2 第九章 流体静力学 6 第十章 流体动力学 6 第十一章 层流与湍流 6 合计 42 三、课程内容 第一章 概论（2 学时） 【教学目标及要求】 1 了解传热的相关概念 2 理解传热方式的产生机理及基本定律 3 进行简单传热计算 4 解释实际生活中的现象 【教学重点难点】 传热的基本方式。 【考核要求】 1 理解传热学的研究内容 2 掌握热能传递的三种基本方式 3 明确传热过程和传热系数 【教学基本内容】 1 传热学的概念、发展简史及应用 2 热量传递的三种基本方式 3 热阻、传热过程和传热系数 4 传热学的研究方法
第二章稳态热导热（2学时）【教学目标及要求】1掌握导热基本定律及稳态导热、温度场、温度梯度、导热系数的基本概念2理解导热微分方程、初始条件与边界条件3熟练掌握单层及多层平壁的导热、单层及多层圆筒壁的导热的计算，掌握单层球壁与多层球壁的到热计算，了解通过肋片导热问题的处理及计算4掌握通过平壁、圆筒壁的到热计算，了解球壳和肋片的导热计算【教学重点难点】一维稳态导热问题的分析解【考核要求】1理解导热基本定律2掌握典型一维稳态导热问题的分析解3多维稳态导热的求解【教学基本内容】1导热基本定律-一一傅里叶定律2导热问题的数学描写3典型一维稳态导热问题的分析解4通过肋片的导热5具有内热源的一维导热问题6多维稳态导热的求解第三章非稳态热导热（4学时）【教学目标及要求】1了解非稳态导热的基本概念2熟练掌握零维问题的分析法一一集总参数法，掌握一维非稳态导热问题3熟练掌握集总参数法的使用条件和针对不同形状（如平壁、圆柱和球体等）计算，掌握诺模图的使用方法。4了解一维非稳态导热的分析解5熟练掌握集总参数法的分析计算，了解应用诺模图解决特殊形状的非稳态导热问题【教学重点难点】一维非稳态导热问题、集总参数法的分析计算【考核要求】1理解非稳态导热的基本概念2掌握零维问题的分析法、简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解【教学基本内容】1非稳态导热的基本概念2非稳态问题求解方法3非稳态问题的计算第四章对流换热的理论基础（4学时）【教学目标及要求】1掌握对流传热的概念及影响因素、对流传热现象的分类及对流传热研究方法3
3 第二章 稳态热导热（2 学时） 【教学目标及要求】 1 掌握导热基本定律及稳态导热、温度场、温度梯度、导热系数的基本概念 2 理解导热微分方程、初始条件与边界条件 3 熟练掌握单层及多层平壁的导热、单层及多层圆筒壁的导热的计算，掌握单层球壁与多层球壁的 到热计算，了解通过肋片导热问题的处理及计算 4 掌握通过平壁、圆筒壁的到热计算，了解球壳和肋片的导热计算 【教学重点难点】 一维稳态导热问题的分析解 【考核要求】 1 理解导热基本定律 2 掌握典型一维稳态导热问题的分析解 3 多维稳态导热的求解 【教学基本内容】 1 导热基本定律——傅里叶定律 2 导热问题的数学描写 3 典型一维稳态导热问题的分析解 4 通过肋片的导热 5 具有内热源的一维导热问题 6 多维稳态导热的求解 第三章 非稳态热导热（4 学时） 【教学目标及要求】 1 了解非稳态导热的基本概念 2 熟练掌握零维问题的分析法——集总参数法，掌握一维非稳态导热问题 3 熟练掌握集总参数法的使用条件和针对不同形状（如平壁、圆柱和球体等）计算，掌握诺模图的 使用方法。 4 了解一维非稳态导热的分析解 5 熟练掌握集总参数法的分析计算，了解应用诺模图解决特殊形状的非稳态导热问题 【教学重点难点】 一维非稳态导热问题、集总参数法的分析计算 【考核要求】 1 理解非稳态导热的基本概念 2 掌握零维问题的分析法、简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解 【教学基本内容】 1 非稳态导热的基本概念 2 非稳态问题求解方法 3 非稳态问题的计算 第四章 对流换热的理论基础（4 学时） 【教学目标及要求】 1 掌握对流传热的概念及影响因素、对流传热现象的分类及对流传热研究方法
2理解牛顿冷却定律、对流换热微分方程组及边界条件，强制对流换热特征，大空间自然对流3掌握速度边界层和热边界层的概念，了解换热系数的影响因素【教学重点难点】边界层型对流传热问题的数学描写【考核要求】1理解对流传热问题的数学描写2掌握边界层型对流传热问题的数学描写、流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论【教学基本内容】1对流传热概述2对流传热问题的数学描写3边界层型对流传热问题的数学描写4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论第五章单相对流传热的实验关联式（8学时）【教学目标及要求】1掌握相似以及特征数的概念2了解相似原理的应用及其知道的模化实验和对实验关联式的正确认识3熟练掌握管内对流换热的实验关联式及其计算和相应的修正方法4掌握外掠平板、单管和绕流管束的实验关系式5了解大空间自然对流换热的实验关联式6熟练掌握管内强制对流换热实验关联式计算7了解外绕流动计算【教学重点难点】相似原理与量纲分析、相似原理的应用，内部强制对流传热的实验关联式【考核要求】1理解相似原理与量纲分析、相似原理的应用2掌握内部强制对流传热的实验关联式、外部强制对流传热等【教学基本内容】1相似原理与量纲分析2相似原理的应用3内部强制对流传热的实验关联式4外部强制对流传热流体横掠单管、球体及管束的实验关联式5大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式6射流冲击传热的实验关联式第六章流体有相变时对流传热的分析计算（2学时）【教学目标及要求】1掌握膜状凝结和珠状凝结、大容器沸腾曲线、核态沸腾与膜态沸腾、影响沸腾换热的因素2了解凝结换热计算的分析解和大容器沸腾实验关联式，了解影响凝结的因素3了解沸腾和凝结换热的强化措施及热管在工程实际中的应用。4了解凝结与沸腾换热计算。【教学重点难点】凝结换热计算的分析解和大容器沸腾实验关联式4
4 2 理解牛顿冷却定律、对流换热微分方程组及边界条件，强制对流换热特征，大空间自然对流 3 掌握速度边界层和热边界层的概念;了解换热系数的影响因素 【教学重点难点】 边界层型对流传热问题的数学描写 【考核要求】 1 理解对流传热问题的数学描写 2 掌握边界层型对流传热问题的数学描写、流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 【教学基本内容】 1 对流传热概述 2 对流传热问题的数学描写 3 边界层型对流传热问题的数学描写 4 流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论 第五章 单相对流传热的实验关联式（8 学时） 【教学目标及要求】 1 掌握相似以及特征数的概念 2 了解相似原理的应用及其知道的模化实验和对实验关联式的正确认识 3 熟练掌握管内对流换热的实验关联式及其计算和相应的修正方法 4 掌握外掠平板、单管和绕流管束的实验关系式 5 了解大空间自然对流换热的实验关联式 6 熟练掌握管内强制对流换热实验关联式计算 7 了解外绕流动计算 【教学重点难点】 相似原理与量纲分析、相似原理的应用，内部强制对流传热的实验关联式 【考核要求】 1 理解相似原理与量纲分析、相似原理的应用 2 掌握内部强制对流传热的实验关联式、外部强制对流传热等 【教学基本内容】 1 相似原理与量纲分析 2 相似原理的应用 3 内部强制对流传热的实验关联式 4 外部强制对流传热 流体横掠单管、球体及管束的实验关联式 5 大空间与有限空间内自然对流传热的实验关联式 6 射流冲击传热的实验关联式 第六章 流体有相变时对流传热的分析计算（2 学时） 【教学目标及要求】 1 掌握膜状凝结和珠状凝结、大容器沸腾曲线、核态沸腾与膜态沸腾、影响沸腾换热的因素 2 了解凝结换热计算的分析解和大容器沸腾实验关联式，了解影响凝结的因素. 3 了解沸腾和凝结换热的强化措施及热管在工程实际中的应用。 4 了解凝结与沸腾换热计算。 【教学重点难点】 凝结换热计算的分析解和大容器沸腾实验关联式
【考核要求】1理解凝结传热的模式2掌握沸腾传热的模式【教学基本内容】1相变换热的概念2相变传热的计算3相变传热的强化第七章热辐射基本定律和辐射特性（4学时）【教学目标及要求】1熟练掌握黑体模型以及灰体的概念2掌握普朗克定律、维恩位移定律、斯蒂芬一玻尔茨曼定律、兰贝特定律和基尔霍夫定律3了解物体的辐射特性、辐射力与单色辐射力、黑度、实际物体的吸收率的概念4了解表面热阻和空间热阻【教学重点难点】热辐射的基本定律及黑体辐射函数的应用【考核要求】1热辐射的本质、基本特征2热辐射的基本定律及黑体辐射函数的应用3漫射表面与灰体的概念4漫灰表面概念对简化辐射换热计算的意义【教学基本内容】1热辐射的基本定律2辐射特性第八章牛顿内摩擦定律（4学时）【教学目标及要求】1了解流体力学的发展简史，了解本课程在专业及工程中的应用2掌握流体主要物理性质，特别是黏性和牛顿内摩擦定律3理解作用在流体上的力4掌握连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念5了解研究流体运动规律的一般方法【教学重点难点】黏性、牛顿内摩擦定律、质量力、表面力、连续介质概念【考核要求】1掌握流体力学的基本概念。2使用牛顿内摩擦定律计算狭缝流剪切力或者粘性力。【教学基本内容】1粘度的概念及其演示性实验2流动的物理本质及其演示性实验3粘性力的影响因素4牛顿内摩擦定律的应用5
5 【考核要求】 1 理解凝结传热的模式 2 掌握沸腾传热的模式 【教学基本内容】 1 相变换热的概念 2 相变传热的计算 3 相变传热的强化 第七章 热辐射基本定律和辐射特性（4 学时） 【教学目标及要求】 1 熟练掌握黑体模型以及灰体的概念 2 掌握普朗克定律、维恩位移定律、斯蒂芬—玻尔茨曼定律、兰贝特定律和基尔霍夫定律 3 了解物体的辐射特性、辐射力与单色辐射力、黑度、实际物体的吸收率的概念 4 了解表面热阻和空间热阻 【教学重点难点】 热辐射的基本定律及黑体辐射函数的应用 【考核要求】 1 热辐射的本质、基本特征 2 热辐射的基本定律及黑体辐射函数的应用 3 漫射表面与灰体的概念 4 漫灰表面概念对简化辐射换热计算的意义 【教学基本内容】 1 热辐射的基本定律 2 辐射特性 第八章 牛顿内摩擦定律（4 学时） 【教学目标及要求】 1 了解流体力学的发展简史，了解本课程在专业及工程中的应用 2 掌握流体主要物理性质，特别是黏性和牛顿内摩擦定律 3 理解作用在流体上的力 4 掌握连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念 5 了解研究流体运动规律的一般方法 【教学重点难点】 黏性、牛顿内摩擦定律、质量力、表面力、连续介质概念 【考核要求】 1 掌握流体力学的基本概念。 2 使用牛顿内摩擦定律计算狭缝流剪切力或者粘性力。 【教学基本内容】 1 粘度的概念及其演示性实验 2 流动的物理本质及其演示性实验 3 粘性力的影响因素 4 牛顿内摩擦定律的应用
第九章流体静力学（4学时）【教学目标及要求】1流体流动的本质是流体在剪切力的作用下发生的持续性变形。2流体粘度的物理定义是流体对持续性变形的抵抗能力。3牛顿内摩擦定律的定义及剪切力的计算方式。【教学重点难点】流体静力学基本方程的应用、压强表示与计算、等压面方程、压强分布规律、曲面静水总压力的计算【考核要求】1静止系统的压强分布规律。2曲面静水总压力的计算。【教学基本内容】1流体静压强特性2流体平衡微分方程3流体静力学基本方程4液体的相对平衡5作用在平面上的液体总压力6作用在曲面上的液体总压力第十章流体动力学（6学时）【教学目标及要求】1了解描述流体运动的两种方法，建立以流场为对象的描述流体运动的概念2掌握理想流体运动微分方程及其伯努利积分3掌握流体运动的总流分析法4能综合运用连续性方程、总流能量方程和动量方程计算总流问题【教学重点难点】迹线与流线、流体流动的基本概念、无旋流与有旋流、连续性方程、伯努利方程、动量方程及其应用。【考核要求】1静止系统的压强分布规律。2曲面静水总压力的计算。【教学基本内容】1描述流体运动的二种方法2描述流体运动的概念3流体运动的类型4流体运动的连续性方程5理想流体运动微分方程6伯努利方程7理想流体的动量方程第十一章层流与瑞流（4学时）【教学目标及要求】6
6 第九章 流体静力学（4 学时） 【教学目标及要求】 1 流体流动的本质是流体在剪切力的作用下发生的持续性变形。 2 流体粘度的物理定义是流体对持续性变形的抵抗能力。 3 牛顿内摩擦定律的定义及剪切力的计算方式。 【教学重点难点】 流体静力学基本方程的应用、压强表示与计算、等压面方程、压强分布规律、曲面静水总压力的计 算 【考核要求】 1 静止系统的压强分布规律。 2 曲面静水总压力的计算。 【教学基本内容】 1 流体静压强特性 2 流体平衡微分方程 3 流体静力学基本方程 4 液体的相对平衡 5 作用在平面上的液体总压力 6 作用在曲面上的液体总压力 第十章 流体动力学（6 学时） 【教学目标及要求】 1 了解描述流体运动的两种方法，建立以流场为对象的描述流体运动的概念 2 掌握理想流体运动微分方程及其伯努利积分 3 掌握流体运动的总流分析法 4 能综合运用连续性方程、总流能量方程和动量方程计算总流问题 【教学重点难点】 迹线与流线、流体流动的基本概念、无旋流与有旋流、连续性方程、伯努利方程、动量方程及其应 用。 【考核要求】 1 静止系统的压强分布规律。 2 曲面静水总压力的计算。 【教学基本内容】 1 描述流体运动的二种方法 2 描述流体运动的概念 3 流体运动的类型 4 流体运动的连续性方程 5 理想流体运动微分方程 6 伯努利方程 7 理想流体的动量方程 第十一章 层流与湍流（4 学时） 【教学目标及要求】
1了解流动阻力和水头损失的分类2雷诺实验过程及层流、紊流的流态特点，熟练掌握流态判别标准3了解沿程水头损失与切应力的关系4掌握圆管过流断面上的流速分布、水头损失与平均流速的关系，沿程阻力系数与雷诺数的关系：了解紊流脉动与时均化，紊动附加切应力，混合长度理论5掌握阻力系数的确定方法；掌握管路沿程损失和局部损失的计算6了解边界层概念，边界层的分离，绕流阻力【教学重点难点】雷诺数及流态判别、圆管层流运动规律、沿程阻力系数的确定、沿程损失和局部损失计算。【考核要求】1流态的判别。2沿程损失系数计算。【教学基本内容】1流动的2种流动形态一层流和瑞流2恒定均匀流基本方程一沿程损失的表示式3层流沿程损失的分析和计算4流理论基础5瑞流沿程损失的分析和计算6局部损失的分析和计算四、教材和参考书1.《传热学》陶文铨编，高等教育出版社，2019年版2.《工程流体力学》于玲红编，机械工业出版社，2016年版附：《流体力学》实验教学大纲（6课时）（适用机械设计及其自动化专业）课程名称：液压传动本大纲主笔人：林文丰总学时：6实实实每其学时践践践组他实践教学名称内容及要求性类形人说7
7 1 了解流动阻力和水头损失的分类 2 雷诺实验过程及层流、紊流的流态特点，熟练掌握流态判别标准 3 了解沿程水头损失与切应力的关系 4 掌握圆管过流断面上的流速分布、水头损失与平均流速的关系，沿程阻力系数与雷诺数的关系； 了解紊流脉动与时均化，紊动附加切应力，混合长度理论 5 掌握阻力系数的确定方法；掌握管路沿程损失和局部损失的计算 6 了解边界层概念，边界层的分离，绕流阻力 【教学重点难点】 雷诺数及流态判别、圆管层流运动规律、沿程阻力系数的确定、沿程损失和局部损失计算。 【考核要求】 1 流态的判别。 2 沿程损失系数计算。 【教学基本内容】 1 流动的 2 种流动形态—层流和湍流 2 恒定均匀流基本方程—沿程损失的表示式 3 层流沿程损失的分析和计算 4 湍流理论基础 5 湍流沿程损失的分析和计算 6 局部损失的分析和计算 四、教材和参考书 1. 《传热学》陶文铨编, 高等教育出版社，2019 年版 2. 《工程流体力学》于玲红编，机械工业出版社，2016 年版 附： 《流体力学》实验教学大纲（6 课时） （适用机械设计及其自动化专业） 课程名称：液压传动 本大纲主笔人：林文丰 总学时：6 实践教学名称 学时 内容及要求 实 践 性 实 践 形 实 践 类 每 组 人 其 他 说
明质式型数约使学生了解流体静压强的分布规必32静水压强实验21.修律。33约使学生了解作用于平面下物体的必3222.阿基米得原理实验修液体压力及阿基米得原理33约使学生了解流体压能、动能、位必323.流速与压强关系实验2修能互相转换的伯努利方程336合 计执笔人：袁聪审核人：董克权日期：2021年3月25日8
8 质 式 型 数 明 1．静水压强实验 2 使学生了解流体静压强的分布规 律。 必 修 约 32 - 33 2. 阿基米得原理实验 2 使学生了解作用于平面下物体的 液体压力及阿基米得原理 必 修 约 32 - 33 3. 流速与压强关系实验 2 使学生了解流体压能、动能、位 能互相转换的伯努利方程 必 修 约 32 - 33 合 计 6 执笔人： 袁聪 审核人： 董克权 日 期： 2021 年 3 月 25 日