材料工程基础
材料工程基础
少于1000 人选课
更新日期:2025/06/12
开课平台智慧树
开课高校江苏大学
开课教师孟献丰张相召
学科专业工学材料类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
航空航天、海洋技术、新能源汽车为了减少阻力,其外形和结构设计要依据流体力学原理。工业生产要实现清洁、高效和低碳排放,其管道和燃烧设备的设计要依据燃料的特性和燃烧机理。因此,小到衣食住行,大到国之重器,无不与材料工程基础的理论相关联。这门课主要讲授流体力学基础理论、传热原理、传质原理、物料干燥和燃料燃烧等基本理论。通过课程的学习,同学们能够将理论知识和实践相关联,并能应用于实践。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
流体力学基础
登录后可预览视频
绪论
流体力学及其任务
孟献丰
流体的主要物理性质
孟献丰
流体静力学
流体静压强及其特性
孟献丰
流体平衡微分方程
孟献丰
流体静力学方程
孟献丰
流体运动学和动力学基础
流体运动的研究方法
孟献丰
流体流动的基本概念
孟献丰
流体流动的连续性方程
孟献丰
流体运动微分方程
孟献丰
能量方程
孟献丰
流体阻力与能量损失
能量损失及流体的流动状态
孟献丰
圆管中的层流运动
孟献丰
沿程阻力损失
孟献丰
局部阻力损失
孟献丰
边界层理论
孟献丰
管路计算
孟献丰
传热学基础
概述
传热学概述与热量传递的基本概念
张相召
热量传递的基本方式
张相召
传导传热
热导率和导热微分方程
张相召
一维稳态导热
张相召
对流换热
对流换热概述及热边界层
张相召
对流换热过程的数学描述
张相召
对流换热的实验计算式
张相召
辐射换热
热辐射的基本概念
张相召
热辐射的基本定律
张相召
黑体间的辐射换热
张相召
物体间的辐射换热
张相召
气体辐射与火焰辐射
张相召
质量传递的原理
质量传递的基本概念
孟献丰
质量传递微分方程
孟献丰
分子扩散
孟献丰
对流传质
孟献丰
物料干燥
概述
物料的干燥方法
孟献丰
干燥静力学
干燥静力学-湿空气的性质
孟献丰
湿空气的温度参数
孟献丰
湿空气的焓湿图及应用
孟献丰
湿空气状态的变化过程
孟献丰
干燥过程分析与计算
水分在气-固两相间的平衡
孟献丰
干燥过程的物料衡算和热量衡算
孟献丰
干燥出口空气的状态确定
孟献丰
干燥速率
孟献丰
干燥技术
孟献丰
燃料及其燃烧
燃料的种类及其组成
燃料的种类及组成
孟献丰
燃料组成的表示方法
孟献丰
燃料的性质
燃料的发热量
孟献丰
燃料的特性
孟献丰
燃烧计算
燃烧计算
孟献丰
分析计算
孟献丰
空气量和烟气量的近似计算
孟献丰
燃烧温度计算
孟献丰
燃料的燃烧过程
燃烧过程的基本理论
孟献丰
燃烧反应过程控制机理
孟献丰
气体燃料的燃烧
孟献丰
液体燃料的燃烧
孟献丰
固体燃料的燃烧
孟献丰
  • 第一章流体力学基础

    本章主要讲授流体力学的基本理论和基本方程。从流体力学概念的来源、为什么研究流体力学、流体的物理性质以及流体的静力学和动力学微分方程的推导等几个方面进行讲解。通过联系实际,实现理论和实践的融合,并能掌握在不同工况下流体的流动状态及其运算规律。了解流体力学的基本原理在装备设计和燃料燃烧中的应用。

  • 1.1绪论

    本节分为“流体力学及其任务”“流体物理性质”“作用在流体上的力”三个知识点,其中,着重讲解了流体的主要物理性质和作用在流体上的力,为流体流体基础理论的学习做铺垫。

  • 1.2流体静力学

    流体静力学是指流体在静止和相对静止状态下的流体的性质。重点讲解静止流体的压强及其特性,流体的平衡微分方程的推导及其应用条件,重力场中的流体静力学基本方程,掌握在静止状态下的流体的基本特性和实际应用。

  • 1.3流体运动学和动力学基础

    本节介绍了流体运动的概念,研究流体运动的基本方法,重点讲解流体运动的连续性方程、能量和动量方程,掌握流体在运动状态的微分方程和能量方程式,能够根据不同的运动条件解析运动方程。

  • 1.4流体阻力与能量损失

    本节介绍流体流动的过程中的阻力分类,不同流体的流动阻力形式,重点讲解沿程阻力损失和局部阻力损失形成的机理和损失方程。通过学习,掌握流体流动阻力的来源、分类和计算,了解减少阻力损失的措施和边界层的形成。

  • 第二章传热学基础

    本章主要讲述传导传热、对流换热、辐射换热等三种基本换热方式的传热特点和规律、温度场的确定方法。只要有温度差存在,热量就会自发地由高温处传到低温处,或由高温物体传到低温物体,温度差的存在是自然界中的普遍现象,在国民经济生产的各个领域,如材料、机械等都会涉及到传热学知识的应用。

  • 2.1概述

    本节主要涵盖热量传递的基本概念、热量传递的基本方式,通过学习,要掌握什么叫热量传递,常见的热量传递的基本方式有哪几种,热量传递方式的表达式是什么,理解传热过程和传热热阻之间的关系。

  • 2.2传导传热

    本节主要介绍传导传热的相关问题,包括热导率的概念及公式推导、不同物质的热导率及其特征,导热微分方程的推导,掌握不同材料热导率的影响因素,掌握一维稳态导热的公式及在不同条件下的微分方程。

  • 2.3对流换热

    本节主要介绍对流换热的概念、对流换热的影响因素和对流换热过程描述等知识点,通过学习,掌握影响对流换热的因素,掌握对流换热过程的数学表达式,能够熟练运用对流换热方程解决实际问题。

  • 2.4辐射换热

    本节主要讲授热辐射的基本概念、热辐射的基本定律、常见换热器等知识点,通过学习,掌握热辐射的本质和特点,描述热辐射的几个定律以及物理意义,了解常见换热器以及在工业中的应用。

  • 第三章质量传递的原理

    流体在流动过程中以及燃料燃烧过程中都存在质量的传递,本节包含“质量传递的基本概念”“质量传递微分方程”“分子扩散传质”和“对流传质”等知识点,主要介绍传质的基本概念,传质的方式和分类以及不同传质过程的计算和影响因素。

  • 3.1质量传递的基本概念

    本节主要介绍质量传递的基本概念,包含“混合物的组成表示方法”“传质的速度与通量”两个知识点,重点讲解混合物的两种表示方法以及传质速度和通量的表达式,掌握混合物在质量传质过程的运动变化,理解扩散和对流传质的运动方程。

  • 3.2质量传递微分方程

    本节重点讲解“传质微分方程的推导”和“传质微分方程的简化”两个主要知识点,掌握在不同条件下分子扩散和对流传质的微分方程的推导过程,理解不同条件下传质微分方程的简化过程。

  • 3.3分子扩散

    本节重点讲解分子扩散所适用的定律-费克定律,推导费克定律的方程式及一维稳态分子扩散方程,掌握费克定律的适用条件。

  • 3.4对流传质

    本节包含“对流传质机理”“浓度边界层”和“对流传质系数”三个知识点,通过对传质机理分析,浓度边界层形成和对流传质系数影响因素的分析,对流体的对流传质有一个清楚的理解和认识。

  • 第四章物料干燥

    在产品制备过程中用到的原料及其产品在进一步处理和使用前,需要进行干燥。本章主要对物料干燥方法,水在物料中的存在形式,物料干燥静力学和干燥技术进行介绍。通过本章的学习,掌握水分的存在形式及去除办法,理解干燥过程状态参数的表示方法,了解常见的干燥技术及原理。

  • 4.1概述

    本节介绍了“物料的去湿方法”“物料的干燥方法”等知识点,重点讲解了水分的存在形式,物料的去湿方法和干燥方法。

  • 4.2干燥静力学

    本节涵盖“湿空气的性质”“湿空气的焓湿图”“湿空气状态的变化过程”等知识点,重点讲解湿空气的定义、状态参数及相关的计算公式,介绍了湿空气的焓湿图的表示方法,焓湿图在状态变化过程中的应用,要能够通过计算和焓湿图确定物料的相关状态。

  • 4.3干燥过程分析与计算

    本节包括“水分在气固间的平衡”“干燥过程物料和热量衡算”通过学习,掌握气固间水分的存在过程和干燥过程中物料质量和热量的计算,理解干燥速率的影响因素。

  • 4.4干燥速率

    本节“干燥速率”通过学习,掌握气固间水分的存在过程和干燥过程中物料质量和热量的计算,理解干燥速率的影响因素。

  • 4.5干燥技术

    本节主要介绍“干燥技术”的知识点,掌握常见的干燥技术,弄清不同干燥技术的适用范围、适用条件,了解不同物料选取干燥技术的要求。

  • 第五章燃料及其燃烧

    材料的生产加工过程中要消耗大量的热量,热量的来源常见的有化学能转变为热能,如化石燃料的燃烧等,还有一种是电能转化为热能,电能是一种清洁能源,但其成本高、资源有限。因此化石能源的燃烧是热能的主要来源,在现在碳中和、碳达峰的国家战略下,了解燃料燃烧过程及特点,控制燃料有效燃烧,从而实现材料生产过程优质、高产和低消耗是目前的重点。

  • 5.1燃料的种类及其组成

    本节包含“燃料的定义”“固体燃料及其表示方法”“液体燃料及其组成”“气体燃料及其表示方法”等知识点,重点掌握固体燃料的基准、适用场合和表示方法,掌握计算公式中的表示符号,了解液体燃料的组成,理解气体燃料的组成及表示方法。

  • 5.2燃料的性质

    本节重点讲授发热量的定义、分类及测定和计算,介绍三种燃料的基本性质。通过学习,掌握发热量的两种表示形式及其之间的关系,理解三种燃料的基本性质及其使用要求,能够结合实际应用分析燃料燃烧效率的影响因素。

  • 5.3燃烧计算

    本节是章节的重点内容,主要讲授燃料的燃烧计算,掌握燃料燃烧计算中分析计算法,理论空气量、烟气量,实际空气量、烟气量和空气过剩系数的计算方法和公式,了解操作计算的步骤、公式,掌握燃烧温度的计算公式和影响因素。

  • 5.4燃料的燃烧过程

    本节根据前面的燃烧计算对燃料的燃烧进行操作,重点讲授燃料的燃烧过程基本理论,掌握可燃气体、固态碳的燃烧机理,理解不同燃料燃烧的过程,了解现有的清洁燃烧方式。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 流体力学基础

    1.1 绪论

    1.2 流体静力学

    1.3 流体运动学和动力学基础

    1.4 流体阻力与能量损失

    视频数16
  • 第二章  作业测试
    第二章 传热学基础

    2.1 概述

    2.2 传导传热

    2.3 对流换热

    2.4 辐射换热

    视频数12
  • 第三章  作业测试
    第三章 质量传递的原理

    3.1 质量传递的基本概念

    3.2 质量传递微分方程

    3.3 分子扩散

    3.4 对流传质

    视频数4
  • 第四章  作业测试
    第四章 物料干燥

    4.1 概述

    4.2 干燥静力学

    4.3 干燥过程分析与计算

    4.4 干燥速率

    4.5 干燥技术

    视频数10
  • 第五章  作业测试
    第五章 燃料及其燃烧

    5.1 燃料的种类及其组成

    5.2 燃料的性质

    5.3 燃烧计算

    5.4 燃料的燃烧过程

    视频数13
  • 期末考试