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1、材料工程原理课程教学大纲一、课程基本信息英文名称Principlesofmaterialengineering课程代码MSEN1012课程性质专业必修课程授课对象材料科学与工程专业学生学分2学时36主讲教师苏艳丽修订日期2023年6月指定教材徐德龙，谢峻林主编，材料工程基础，2008年10月二、课程目标（一）总体目标:本课程是材料科学与工程专业一门重要的专业必修课程，本课程主要涉及流体力学基础、传热学基础、燃料及其燃烧等内容方面的介绍。本课程很好地将理论知识与工程实践进行有机结合，通过课程学习，学生能较好地适应现代材料科学工程技术的发展，融会贯通工程数理基本知识和材料科学工程专业知识，能对复杂
2、工程项目提供系统性的解决方案，并围绕材料前沿技术，熟练运用现代工具从事本领域相关的产品设计、开发及生产，促进国民经济发展。（二）课程目标：通过本课程的学习，学生掌握流体力学、传热学、燃料燃烧等方面的基本概念、基本理论及基本运算技能，并能将相关原理应用到材料工程领域内解决相关问题；能识别和判断工程实践中复杂的材料工程问题，考虑到材料与环境、经济、资源等多种因素的制约，利用三传现象（动量传递、热量传递、质量传递）解决材料制备和加工过程中的问题；能够针对材料在应用中的复杂工程问题，分析材料应用的特定需求，确定设计目标和解决方案，体现出一定的创新意识。课程目标1:能够针对材料科学与工程领域存在的问题，
3、应用数学、自然科学和工程基础和专业知识解决材料科学与工程中的复杂问题。1.1 能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用到复杂工程问题的恰当表述之中。1.2 具备对材料科学与工程专业的欠杂工程问题进行分析和求解的能力。课程目标2：能够基于材料科学原理及材料科学方法对材料工程领域的复杂工程问题进行研究，分析材料工程领域的复杂工程问题产生的原因，能够提出可行的解决方案，设计满足特定需求的系统。2.1 能够根据材料特性，设计满足特定需求的材料和使用相应的成型方法与设备。2.2 能对基于专业理论，根据相关材料特征，选择研究路线，设计可行的实验方案。课程目标3：能够针对材料工程领域的复杂工程问题，开发
4、、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，并基于材料工程相关背景知识进行合理分析，评价材料工程实践以及复杂工程问题的解决方案。3.1 能熟练使用新型仪器、设备制备或表征材料性能，并理解仪器或设备的使用局限性。3.2 能够基于工程相关背景知识，进行合理分析材料工程实践和复杂工程问题的解决方案。（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1:课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标课程子目标对应课程内容对应毕业要求课程目标11.1第一早、第一早、第二早1.1能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用到复杂工程问题的恰当表述之中。1.2第一章、第二章、第三章2.3具备对材
5、料科学与工程专业的复杂工程问题进行分析和求解的能力。课程目标22.1第一意第一有第二有3.3能够根据材料特性，设计满足特定需求的材料和使用相应的成型方法与设备。2.2笛一音第一音第二音4.2能够基于专业理论，根据相关材料特征，选择研究路线，设计可行的实验方案。课程目标33.1第一盲第一盲第二盲5.4能熟练使用新型仪器、设备制备或表征材料性能，并理解仪器或设备的使用局限性。3.2第一章、第二章、第三章6.1能够基于工程相关背景知识，合理分析材料科学与工程实践和复杂工程问题的解决方案进行。三、教学内容第一章流体力学基础1 .教学目标通过本章节的学习，让学生了解流体力学的一般研究方法，流体运动微分方
6、程的推导以及不可压缩粘性流体的流动，掌握流体的性质，流体力学的基本概念，重力场中静止流体压强分布的求解，边界层的概念，伯努利方程推导及其应用，离心式风机的工作原理、性能参数和流量调节。2 .教学重难点1）重点：流体静力学方程；质量连续性方程、伯努利能量方程及其应用2）难点：边界层、伯努利能量方程及其应用3 .教学内容1）流体力学概述：流体概念、流体力学研究内容及研究意义2）流体的性质：压缩性、膨胀性、粘性等3）流体运动的微分方程：质量连续性方程4）流体静力学：静止流体压强分布求解5）不可压缩粘性流体的流动：层流与湍流、边界层6）流体流动的伯努利方程式：伯努利能量方程及其应用、流体流动阻力7）离
7、心式风机：基本结构、工作原理、性能参数和性能曲线、风机串并联操作4.教学方法讲授为主，讨论为辅。5.教学评价作业、课堂提问、考试。第二章传热学基础1 .教学目标本章分别针对传导传热、对流传热和辐射传热的特点、基本规律及其工程应用作详细阐述。通过本章节的学习,学生需了解热边界层的概念及其数学描述，了解换热器的基本知识，掌握热量传递的基本概念，传导、对流和辐射传热的特点、定律及公式，掌握一维稳态导热问题的分析，对流换热过程的描述，物体间辐射换热的分析计算等，会运用这些规律去分析和讨论传热过程的有关问题。2 .教学重难点1）重点：单层、多层平壁和圆筒壁的导热方程及其应用；对流换热系数的影响因素及量纲
8、分析法；自然对流和强制对流换热计算；辐射基本定律及物体间辐射换热计算。2）难点：边界层概念、量纲分析法、传热网络分析法3 .教学内容1）传热的基本方式及传热设备2）传导传热：导热基本概念及定律、导热系数、导热微分方程、稳定态导热分析与计算3）对流换热：对流换热基本概念、基本定律、边界层概念、对流换热微分方程组、自然对流换热、强制对流换热4）辐射换热：辐射换热基本概念、基本定律、角系数定义及性质、物体间辐射换热计算5）换热器：换热器种类、传热计算4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、课堂提问、考试。第三章燃料及其燃烧1 .教学目标通过本章节的学习，学生需了解燃料的性质、燃料的种类
9、、组成及表示方法，学会燃料燃烧计算的方法,包括燃料燃烧所需空气量的计算、烟气量及烟气组成计算、生产中烟气量、空气量及过剩空气系数的计算、燃烧温度计算及影响理论燃烧温度的各因素，并能合理选用燃料燃烧设备。2 .教学重难点1）重点：掌握燃料的种类、组成及表示方法，掌握燃料燃烧所需空气量的计算、烟气量及烟气组成计算、生产中烟气量、空气量及过剩空气系数的计算、燃烧温度计算及影响理论燃烧温度的各因素2）难点：生产中烟气量、空气量及过剩空气系数的计算。3 .教学内容1）燃料的种类及其组成2）燃料的性质：燃料的发热量、煤的特性、气体燃料特性3）燃烧计算：燃料燃烧所需空气量的计算，烟气量及烟气组成计算，生产中
10、烟气量、空气量及过剩空气系数的计算；燃烧温度计算；影响理论燃烧温度因素4）燃料燃烧理论及过程、洁净燃烧技术4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、课堂提问、考试。四、学时分配表2：各章节的具体内容和学时分配表章节章节内容学时分配第一章流体力学基础12第二章传热学基础12第三章燃料及其燃烧12五、教学进度表3：教学进度表周次日期章节名称内容提要授课时数作业及要求备注1-6第一章流体力学基础流体力学概述；流体的性质；质量连续性方程；静止流体压强分布求解；层流与湍流、边界层；伯努利能量方程及其应用；流体流动阻力；离心式风机12完成课后作业7-12第二章传热学基础传热特点；传导传热概念、
11、基本定律及计算；对流换热概念及计算；辐射换热概念、定律及计算12完成课后作业13-18第三章燃料及其燃烧燃料的种类、组成及性质；燃烧计算（空气量、烟气量、空气系数、燃烧温度）12完成课后作业六、教材及参考书目1 .徐德龙，谢峻林，材料工程基础，武汉理工大学出版社，2008年10月.2 .刘振侠，流体力学基础，北京：科学出版社，2022.3 .李友荣，吴双应，吴春梅，传热学，北京：科学出版社，2022年11月第2版.七、教学方法1 .讲授法：围绕流体力学、传热学、燃料及其燃烧的基本概念、基本定律、计算方法及其相关应用进行详细讲解。2 .讨论法：围绕材料工程的相关基础理论，展开理论知识在工程实践中
12、的应用。八、考核方式及评定方法（一）课程考核与课程目标的对应关系表4：课程考核与课程目标的对应关系表课程目标考核要点考核方式课程目标1基本概念、基本定律、基本计算方法作业、提问、考试课程目标2伯努利方程及应用、导热计算及应用、对流换热计算及应用、辐射换热计算及应用作业、提问、考试课程目标3伯努利方程及其应用、离心式风机性能参数调节及风机选择、换热工程应用、燃料性质、燃烧计算及应用作业、提问、考试（二）评定方法1 .评定方法平时成绩：30%,期中考试：30%,期末考试40%2 .课程目标的考核占比与达成度分析表5：课程目标的考核占比与达成度分析表（五号宋体）占比课程目标、平时期中期末总评达成度课
13、程目标1303040课程目标i达成度=0.3X平时目标i成绩+0.3X期中目标i成绩+0.4X期末目标i成绩)/目标i总分。课程目标2303040课程目标3303040()评分标准课程目标评分标准90-10080-8970-7960-6960优良中合格不合格ABCDF课程目标1能够针对材料科学与工程领域存在的问题，很好地应用数学、自然科学和工程基础和专业知识解决材料科学与工程中的复杂问题。能够针对材料科学与工程领域存在的问题，较好地应用数学、自然科学和工程基础和专业知识解决材料科学与工程中的复杂问题。能够针对材料科学与工程领域存在的问题，较好地应用数学、自然科学和工程基础和专业知识解决材料科学
14、与工程中的复杂问题。能够针对材料科学与工程领域存在的问题，基本能应用数学、自然科学和工程基础和专业知识解决材料科学与工程中的复杂问题。能够针对材料科学与工程领域存在的问题，不能应用数学、自然科学和工程基础和专业知识解决材料科学与工程中的复杂问题。课程目标2能够基于材料科学原理及材料科学方法，很好地对材料工程领域的复杂工程问题进行研究，并能很好地分析材料工程领域的复杂工程问题产生能够基于材料科学原理及材料科学方法，很好地对材料工程领域的复杂工程问题进行研究，并能较好地分析材料工程领域的复杂工程问题产生能够基于材料科学原理及材料科学方法，较好地对材料工程领域的复杂工程问题进行研究，并能较好地分析材料工程领域的复杂能够基于材料科学原理及材料科学方法，基本能对材料工程领域的复杂工程问题进行研究，并能分析材料工程领域的复杂工不能基于材料科学原理及材料科学方法对材料工程领域的复杂工程问题进行研窕，也不能分析材料工程领域的复杂工程问题课程目标评分标准90-10080-8970-7960-6960优良中合格不合格ABCDF的原因，能够提出可行的解决方案，设计满足特定需求的系统。的原因，能够提出可行的解决方案，设计满足特定需求的系统。工程问题产生的原因，基本能够提出可行的解决方案，设计满足特定需求的系统。程问题产生的原因，基本能够
