材料中的傳輸現(xiàn)象

1、材料中的傳輸現(xiàn)象 課程名稱：材料中的傳輸現(xiàn)象 英文名稱：Transport phenomena in material processing 學(xué)分： 3（課內(nèi)學(xué)時3學(xué)時周） 先修課程：高等數(shù)學(xué) 教材：G. H. Geiger, D. R. Poirier, Transport phenomena in metallurgy, Addison-Wesley Pub. Com., 1973 一課程簡介 本課程面向材料系、機(jī)械系和化工系相關(guān)專業(yè)的研究生。 本課程在學(xué)生本科期間所學(xué)基本概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握動量、熱量和物質(zhì)傳輸?shù)幕疽?guī)律和它們的解析方法；并結(jié)合材料制備和使用過程中大量的事例，對傳

2、輸現(xiàn)象進(jìn)行定量解析，力圖使學(xué)生掌握處理工程問題的基本思路和方法，能夠?qū)嶋H應(yīng)用所學(xué)知識解決研究和工程中遇到的問題。 二基本要求 了解材料加工以及使用過程中的傳輸現(xiàn)象及基本解析方法。 三內(nèi)容提要 第一篇 流體力學(xué)(15學(xué)時)第一章 流體的性質(zhì) 第一節(jié) 流體的種類 第二節(jié) 牛頓流體 第三節(jié) 氣體的粘性 第四節(jié) 流體的粘性 第五節(jié) 非牛頓流體 第二章 層流與動量平衡 第一節(jié) 動量平衡 第二節(jié) 下垂流體薄膜的流動 第三節(jié) 平行板間的流動 第四節(jié) 圓形管道中的流動 第五節(jié) 動量的一般方程式 第六節(jié) 曲線坐標(biāo)系中的動量平衡方程式 第七節(jié) Navier-Stoke 方程式 第三章 湍流和實驗結(jié)果 第一節(jié) 管道

3、中流體的摩擦系數(shù) 第二節(jié) 非圓形管道中的流動 第三節(jié) 通過淹沒物體的流動 第四節(jié) 穿過固體堆積物的流動 第五節(jié) 流體狀堆積物 第四章 能量平衡在流體流動中的應(yīng)用 第一節(jié) 能量守恒 第二節(jié) 直管中的摩擦損失 第三節(jié) 管徑擴(kuò)大和縮小 第四節(jié) 經(jīng)過閥門和管道配件的流動 第五節(jié) 經(jīng)過光滑彎曲部和環(huán)狀管道的流動 第六節(jié) 流體測量 第七節(jié) 鋼包澆口處的流動 第五章 流動與真空的產(chǎn)生 第一節(jié) 流體泵 第二節(jié) 風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī) 第三節(jié) 高速噴射 第四節(jié) 真空的產(chǎn)生 第二篇 能量傳遞（ 21學(xué)時）第六章 Fourier 定律和材料的熱導(dǎo)率 第一節(jié) Fourier 定律和熱導(dǎo)率 第二節(jié) 氣體的熱導(dǎo)率 第三節(jié) 固體的熱

4、導(dǎo)率 第四節(jié) 液體的熱導(dǎo)率 第五節(jié) 塊狀材料的熱導(dǎo)率 第七章 熱傳輸和能量方程式 第一節(jié) 強(qiáng)制對流條件下的熱傳輸 第二節(jié) 平板上強(qiáng)制平行流動條件下的熱傳輸 第三節(jié) 自然對流條件下的熱傳輸 第四節(jié) 熱傳導(dǎo) 第五節(jié) 一般能量方程式 第六節(jié) 曲線坐標(biāo)系中的能量方程式 第八章 熱傳輸和對流相關(guān)性 第一節(jié) 管道中強(qiáng)制對流條件下的熱傳輸系數(shù) 第二節(jié) 強(qiáng)制對流條件下經(jīng)過淹沒物體時的熱傳輸系數(shù) 第三節(jié) 自然對流條件下的熱傳輸系數(shù) 第四節(jié) 淬火時的熱傳輸系數(shù) 第五節(jié) 沸騰時的熱傳輸 第九章 固體中的熱傳導(dǎo) 第一節(jié) 傳導(dǎo)的能量方程式 第二節(jié) 一元穩(wěn)定系 第三節(jié) 二元穩(wěn)定熱流動 第四節(jié) 有限尺寸動態(tài)系統(tǒng) 第五節(jié) 動

5、態(tài)下的有限或半無限固體 第六節(jié) 簡單的多元問題 第十章 凝固過程中的熱傳輸 第一節(jié) 砂型中的凝固 第二節(jié) 金屬型中的凝固 第三節(jié) 凝固的積分解 第四節(jié) 連續(xù)鑄造 第十一章 輻射熱傳輸 第一節(jié) 基本特征 第二節(jié) 黑體和輻射率 第三節(jié) 能量分布和輻射功率 第四節(jié) 灰體和吸收率 第五節(jié) 無限平行板間的輻射交換 第六節(jié) 位相因子 第七節(jié) 輻射問題的電子回路類推 第八節(jié) 加熱爐內(nèi)空間 第九節(jié) 伴隨著對流的輻射 第十節(jié) 氣體輻射 第十一節(jié) 充滿輻射氣體的箱體 第十二節(jié) 伴隨著表面輻射的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 第十二章 冶金堆積物反應(yīng)器中的熱現(xiàn)象 第一節(jié) 初始定義和假設(shè) 第二節(jié) 相反流向穩(wěn)態(tài)流動 第三節(jié) 堆積物中的熱

6、傳輸系數(shù) 第四節(jié) 固定堆積物，無限熱傳輸 第五節(jié) 固定堆積物，無限熱傳輸系數(shù)，反應(yīng)熱 第六節(jié) 固定堆積物，堆積物內(nèi)熱導(dǎo)率的效果 第七節(jié) 有限熱傳輸系數(shù)的影響固定堆積物 第三篇 質(zhì)量傳輸（12學(xué)時） 第十三章 Fick 定律和材料中的擴(kuò)散 第一節(jié) 通量的定義Fick 第一定律 第二節(jié) 固體中的擴(kuò)散 第三節(jié) 固體非金屬中的擴(kuò)散 第四節(jié) 液體中的擴(kuò)散 第五節(jié) 氣體中的擴(kuò)散 第六節(jié) 通過多孔介質(zhì)的擴(kuò)散 第十四章 固體中的擴(kuò)散 第一節(jié) 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散實驗 第二節(jié) 動態(tài)擴(kuò)散實驗 第三節(jié) 有限系統(tǒng)解 第四節(jié) 有移動界面的擴(kuò)散控制過程 第五節(jié) 合金的均質(zhì)化處理 第六節(jié) 表面光澤消失層的形成 第七節(jié) 表面鍍 第十五章

7、 流體中的質(zhì)量傳輸 第一節(jié) 通過表面氣體不動膜的擴(kuò)散 第二節(jié) 移動氣流中的擴(kuò)散 第三節(jié) 下垂液體膜中的擴(kuò)散 第四節(jié) 質(zhì)量傳輸系數(shù) 第五節(jié) 平板上的強(qiáng)制對流近似積分技法 第六節(jié) 伴隨著對流的一般擴(kuò)散方程式 第七節(jié) 平板上的強(qiáng)制對流精確解 第八節(jié) 湍流條件下質(zhì)量傳輸系數(shù)的相關(guān)性 第九節(jié) 質(zhì)量傳輸系數(shù)的模型 第十六章 界面質(zhì)量傳輸 第一節(jié) 雙阻質(zhì)量傳輸理論 第二節(jié) 氣-固反應(yīng)中的混合控制 第三節(jié) 蒸發(fā)過程中的質(zhì)量傳輸 第四節(jié) 溫度效應(yīng)及熱穩(wěn)定性概念 參考書： 1 R. Byron Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfool, Transport phemomena, Wiley international edition, 1960. 2 A. F. Mills, Basic heat mass transfer, P