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高等传热学  112M4002H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:姜玉雁等
课程编号: 112M4002H 课时: 70 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:姜玉雁等
英文名称: Advanced Heat Transfer

教学目的、要求

本课程为动力工程及工程热物理学科各专业研究生的专业核心课。固体热传导、对流传热与传质和热辐射在科学研究和工程技术各领域有着广泛的应用。通过本课程的学习使学生能较深入和系统地掌握传热过程的的基本概念的数学模型的建立和分析求解方法,为今后解决科研和生产实践中的传热学问题打下良好的基础。

预修课程

传热学,流体力学,工程热力学,数学物理方法

教 材

M. N. 奥齐西克(俞昌铭译). 热传导. 高等教育出版社,北京,1983 W. M. Kays, M. E. Grawford(赵镇南译). Convective Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill Book Company, New York, 2007

主要内容

热传导与热辐射
第一章 引言(8学时)
本课程研究的对象,热传导的理论基础(教学重点)
第二章 热传导问题的分离变量法(10学时)
讲解直角和圆柱坐标系中分离变量法(教学重点),齐次热传导问题,非齐次热传导问
题(教学难点)
第三章 热传导问题的杜哈美尔法和格林函数法(4学时)
杜哈美尔定理的表述,杜哈美尔定理的应用;在求解非齐次非稳态热传导问题中的格林
函数,求格林函数的方法,格林函数法的应用
第四章 热传导问题的拉普拉斯变换法(4学时)
拉普拉斯变换的定义和性质,拉普拉斯反变换,用回路积分法求拉普拉斯反变换,拉普
拉斯变换法的应用
第五章 相变问题(4学时)
相变问题的边界条件和基本方程,相变问题的求解
第六章 热辐射的基本概念及重要定理(4学时)
辐射换热的机理及主要概念(教学重点),辐射换热的重要定理
第七章 辐射换热的工程计算和实际应用(6学时)
有限表面间的净辐射热流法,漫表面间辐射换热的代数法及网络法(教学重点和难点);
介绍物体表面发射率的测量方法,辐射遮热屏的作用及辐射换热对温度测量的影响

对流传热传质部分
第一章 对流传热与传质的基本概念、边界层微分方程(8学时)
守恒原理(教学重点),控制体积,导热的傅里叶定律,斐克扩散定律,输运性质的无量纲数组(教学重点),湍流输运系数;边界层控制方程(教学重点);湍流边界层微分方程(教学重点和难点);雷诺分解;时均与湍流统计;湍流的雷诺时均输运方程  
第二章 边界层积分方程(4学时)  动量积分方程(教学难点);位移厚度和动量厚度;动量积分方程的替代形式;能量积分方程;焓厚度与传导厚度;能量积分方程的替代形式 
第三章 层流内部流动:动量传递和热量传递(6学时)   圆管内充分发展的层流(教学重点);层流水力入口段长度;流经圆管道的能量微分方程;具有充分发展的速度剖面和温度剖面的圆管道(教学重点);具有充分发展的速度剖面和温度剖面且非对称加热的环形夹层管道;热入口段解
第四章 层流外部流动:动量传递和热量传递(6学时)  相似解:具有常物性和定常自由流速度的层流不可压缩边界层(教学重点和难点);u∞=Cxm时层流不可压缩边界层的相似解(教学重点和难点);定常自由流速度时层流边界层的近似解;沿带有喷注或抽吸的等温半无限大平板的流动
第五章 湍流外部边界层:动量传递和热量传递(6学时)
从层流边界层到湍流边界层的转变;湍流边界层的定性结构(教学重点);涡漩扩散率和涡漩粘度的概念;普朗特混合长理论(教学重点);壁面坐标;壁面定律;连续壁面定律:范•德瑞斯特(Van Driest)模型(教学难点);热量传递的涡漩扩散率、涡漩传导系数和湍流普朗特数的概念(教学难点);雷诺类比;能量方程的完整解;热边界层的壁面定律;薄膜冷却;表面粗糙度的影响
第六章 湍流内部流动:动量传递和热量传递(4学时) 圆管道中充分发展的流动(教学重点);非圆截面管道;表面粗糙度的影响;具有充分发展的速度剖面和温度剖面的恒热流圆管,Pr数在0.6~6.0之间,高Pr数,极低普朗特数(教学重点);管内流动的实验关联式 ;圆管道中湍流的热入口段长度
第七章 流体物性随温度变化的影响(1学时)  管内层流;管内湍流;外部边界层
第八章 高速流动、具有体积力时对流传热、对流传质(5学时)  滞止焓方程;Pr=1、Pr≠1时液体的高速热边界层;;变物性气体的层流边界层;变物性气体的湍流边界层;变自由流速度与变温差时马赫数和大温差修正;自由对流的边界层方程;自由对流的尺度和流型;相似解:封闭腔中的自然对流;浓度边界层微分方程;浓度边界层的简化方程;传质系数和驱动力的定义;简化方法的应用实例   
教学手段与方法:课堂讲授为主

考核方式:课堂闭卷、开卷笔试

参考文献

1. 葛新石,叶宏. 传热和传质基本原理. 化学工业出版社,北京,2007。
2. 张洪济 热传导. 高等教育出版社,北京,1992。
3. 粱昆淼. 数学物理方法(第三版). 人民教育出版社,北京,1998。
4. 杨强生. 高等传热学. 上海交通大学出版社,上海,2001

授课时间: 星期二, 第3、4节
授课地点: 教1-304
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

授课时间: 星期五, 第5、6、7节
授课地点: 教1-304
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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