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1、材料工程原理课程教学大纲、课程基本信息英文名称Principles of material engineering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
2、识，能对复杂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L能够针对材料科
3、学与工程领域存在的问题，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复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
4、工程领域的复杂工程问题，开发、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第一章 第一童 第二童1.1能够将数学、白然科学、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.
5、2第一早、弟一早、弟二早2.3具备对材料科学与工程专 业的复杂工程问题进行分析和 求解的能力。课程目标22.1第一童 第一意 第二音 力 早、和一早、加一早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第一章、第二章、第三章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第一章、第二章、第三章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 第一直 第二意 力 早、比一早、力一*早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
6、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
7、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6 .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
8、用这些规律去分析 和讨论传热过程的有关问题。7 .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8 .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9 .
9、教学方法讲授为主，讨论为辅。10 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、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。
10、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。U!表2：各章节的具体内容和学时分配表早T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
11、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、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
12、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的应用。八、考核方式及评定方法（-）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、
13、考试（-）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程目标1303040课程目标i达成度=0.3 X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（三）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
14、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
15、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 研究，也不能分 析材料工程领域 的复杂工程问题课程目标评
16、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，基本能够提 出可行的解决方 案，设计满足特 定需求的系统。产生的原因，不 能够提出可行的 解决方案，设计 满足特定需求的 系统。课程目标3能够针对材料 工程领域的复杂工 程问题，很好地选 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 很好地进行分析， 评
17、价材料工程实践 以及复杂工程问题 的解决方案。能够针对材料 工程领域的复杂工 程问题，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 关背景知识较好地 进行分析，评价材 料工程实践以及复 杂工程问题的解决 方案。能够针对材 料工程领域的复 杂工程问题，较好 地选择与使用恰 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 关背景知识较好 地进行分析，评价 材料工程实践以 及复杂工程问题 的解决方案。能够针对材 料工程领域的复 杂工程问题，基 本能选择与使用 恰当的技术、资 源、现代工程工 具和信息技术工 具，并基本能够 基于材料工程相 关背景知识进行 分析，评价材料 工程实践以及复 杂工程问题的解 决方案。完全不能针 对材料工程领域 的复杂工程问 题，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，也不能基于 材料工程相关背 景知识进行分 析，评价材料工 程实践以及复杂 工程问题的解决 方案。