【精品】冶金传输原理课程教学大纲
材料冶金传输原理实用教案
热 量 传 输：热量由高温度区向低温度区的转移；
质 量 传 输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低 浓度区的转移；
产生原因：三者都是由于系统内部存在速度、温度和浓度梯度
的缘故。
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v v(x, y, z,t) dr dt
vx
vx (x,
y,
z,t)
dx dt
vy
vy (x,
y,
z,t)
dy dt
vz
vz (x,
y,
z,t)
dz dt
dx dy dz dt vx (x, y, z,t) vy (x, y, z,t) vz (x, y, z,t)
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的介质(jièzhì)。
优点：
（1）可用连续性函数B(x,y,z,t)描述流体质点物理量
的空间分布和时间变化；
（2）由物理学基本定律建立流体运动微分或积分方
程，并用连续函数理论求解方程。
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连续介质概念的适用范围
除了稀薄(xībó)气体与激波的绝大多数工程问题，均
矢量(shǐliàng)方程：
r r(a,b, c,t)
分量方程：
x x(a,b,c,t) y y(a,b, c,t) z z(a,b, c,t)
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欧拉法：
也可写成 ： 上式中：t是自变量；x,y,z均为 t的函 数(hánshù)
迹线是流场中实际存在的线，稳态流动汇总通过某一固定点 的迹线只有一条，但在非稳态流动中，通过同一点的迹线可 以有多条，不同时刻经过加速度等），与流体元的位置变化关系不大。因为长程 力的大小(dàxiǎo)与流体元的体积成正比。所以又称为体积力 （质量力：重力和惯性力与流体元的质量成正比）。 一类是短程力（表面力）：相邻两层流体需要物理接触通过分 子作用（如分子碰撞、内聚力、分子动量交换等）产生的力。 因为短程力仅取决于流体元的表面状况，所以又称为表面力。 如：压力、粘性力等。
《冶金传输原理》教学大纲.pdf
《冶金传输原理》教学大纲一课程简介课程编号：01014007-08课程名称：冶金传输原理（1-2）Principles of Transfer in Metallurgy课程类型：专业基础课（必修）学时：80 （12学时试验、6学时上机）学分： 5开课学期：4~5开课对象：冶金工程专业本科先修课程：高等数学、普通物理、计算机语言参考教材：《冶金传输原理》张先棹、冶金工业出版社、1991.11二课程性质、目的与任务《冶金传输原理》是冶金工程专业的一门重要的专业基础必修课程。
该课程的教学目的是要求学生掌握冶金传输过程的基础概念、基本理论。
本课程的任务是通过该课程的教学，使学生运用基本知识分析冶金过程，深入了解复杂的冶金反应过程中各因素的影响机理，从而为改进冶金工艺操作和设备、提高控制和设计水平打下基础，同时为冶金反应过程提供物理模型和数学模型，学习计算机求解的基本方法。
三教学基本内容与基本要求《冶金传输原理》课程主要内容有：动量传输、热量传输和质量传输三大部分，并介绍了三者的类似机理、相互关联的关系；同时介绍了利用相似原理来处理试验数据和进行模型试验。
通过本课程学习，要求学生掌握冶金传输过程的基本理论，为“钢铁冶金学”专业课的学习打下较坚实的基础，培养学生分析冶金过程的问题和解决冶金过程问题的能力。
四教学内容及学时分配课程内容教学要求重点(☆)难点(Δ)学时安排备注第一章动量的传输基本概念4第4学期1.1 流体及连续介质 A1.2 流体的性质 A1.3 粘性动量通量、粘性力 A ☆Δ1.4 分析作用在流体上的力 C第二章第二章流场运动的描述 42.1流场运动描述的两种方法 C2.2 流线与迹线 B课程内容教学要求重点(☆)难点(Δ)学时安排备注2.3梯度、散度、旋度 B2.4 流函数、势函数 B2.5流体微团运动分析 B第三章第三章动量传输的基本方程6 2.1 连续性方程 A ☆2.2 实际流体的动量传输方程(N-S方程) A ☆Δ2.3 理想流体的欧拉方程 A2.4 伯努利方程 A ☆第四章第四章管道中的流动及孔口的流出 5 3.1管道中的流动 A3.2不可压缩流体的管流摩擦阻力 A ☆Δ3.3不可压缩流体的管流局部压力损失 B3.4管路计算 B3.5经过孔口的流出 C第五章边界层流动 4 5.1边界层的概念 A ☆5.2平板绕流摩擦阻力 A ☆Δ5.3绕流阻力和颗粒沉降速度 C第六章可压缩气体的流动 5 6.1 可压缩气体的概念 A ☆6.2 可压缩气体（理想气体）一元稳定等熵流动的基本方程A Δ6.3 一元稳定等熵流动的基本方程特性 A ☆6.4 变截面喷管中气流的变化特征 B6.5 渐缩喷管与拉瓦尔喷管 B6.6 激波 C第七章相似原理与模型研究方法 4 7.1相似的概念 A7.2对现象的一般数学描述及单值条件 B7.3相似定理——相似三定理 A ☆7.4相似准数 A Δ课程内容教学要求重点(☆)难点(Δ)学时安排备注7.5相似模型法 C第八章传热的基本方程 6 第5学期8.1基本概念 A8.2 热量传输的基本方式和基本定律 A ☆8.3 热量传输的微分方程 A ☆Δ8.4 初始条件和边界条件 A第九章导热89.1 稳态导热 A Δ9.2 不稳态导热 A ☆Δ9.3 导热的数值解法 A ☆第十章对流 610.1 对流给热的一般分析 A10.2平板层流给热的分析解法 A ☆Δ10.3层流边界层的近似积分解 B Δ10.4动量传输和热量传输的类比方法 B10.5相似理论指导下的实验方法 B第十一章辐射换热 611.1 基本概念 A11.2 黑体辐射的基本定律 A ☆Δ11.3 实际物体的辐射 A ☆11.4角系数 A ☆Δ11.5 两表面间的辐射换热 A11.6 辐射的网格方法 A11.7气体辐射 C第十二章质量传输 412.1质量传输的基本定律 A ☆Δ12.2 扩散传质 A ☆12.3 对流传质 A ☆Δ12.4 三传的类比 B（教学要求：A—熟练掌握；B—掌握；C—了解）五实习、实验项目及学时分配实验：（12学时）1．流体流速及流量测定，2学时2．流体动量平衡-伯努利方程的应用，2学时3．边界层特性实验，2学时4．空气纵掠平板时局部换热系数的测定，2学时5．空气纵掠平板时流动边界层和热边界层的测量，2学时6．法向辐射率εn的测量，2学时上机内容：（6学时）1．二维稳态导热的数值计算（第一类边界条件），2学时2．二维稳态导热的数值计算（第二类、第三类边界条件），2学时3．一维不稳态导热的数值计算（第二类、第三类边界条件），2学时六教学方法与手段理论教学、上机实习、实验教学、多媒体教学七参考书目1.《TRANSPORT PHENOMENA》(Second Edition) R.Byron Bird Warren E.StewartEdwin N.Lightfoot 、化学工业出版社、2002.82 动量、热量、质量传递原理[美]J.R.威尔特等北京：科学科学出版社，19843 计算流体力学吴子牛，北京：科学出版社，2001八大纲编写的依据与说明本课程教学大纲，是根据冶金工程专业本科生培养目标与要求，结合本课程的性质、教学的基本任务和基本要求，经过院教学委员会审定后编写的。
冶传1～5章
（m2/s）
四、温度和压力对粘度的影响
液体：随温度的升高，粘度下降； 温度： 气体：随温度的升高，粘度上升；
?
•水的粘度系数：
1.775 106 1 0.0387 T 0.000221 T
2
0℃以上的气体粘度系数：
C
273 C T 0 ( ) T C 273
3 2
只能承受压力，不能承受拉力和切力 对缓慢变形不显示阻力,故不存在静摩擦力
区 别
液体：具有一定的体积；有自由表面；不可压缩(分子间 距与分子有效直径几乎相等)。 气体：体积不定；无自由表面；可以压缩(分子间距与分 子有效直径相差很大) 。
f
二、连续介质模型(宏观流体模型)
欧拉1753年首先提出
模型的含义: 忽视流体微观结构的分散性, 将流体看成是由无限多个 流体质点或微团组成的密集而无间隙的连续介质。 ------------------------假定了流体的稠密性和连续性 提出该模型的目的: 将反映宏观流体的各种物理量视为空间坐标的连续函 数,可引用连续函数的解析方法来研究流体处于平衡和运动 状态下的各物理参数间的数量关系。
常见流体的密度和重度
流体 名称 蒸馏水 水 银 酒 精 石 油 液态铁 液态铝 空 气 温度 重度 密度 （℃） （kg/m3） （N/m3） 4 0 15 15 1200 720~810 0 1000 13600 9810 133400 流体 名称 氧 氮 氢 温度 重度 密度 （℃） （kg/m3） （N/m3） 0 0 0 0 0 0 0 1.429 1.251 0.0899 1.250 1.976 2.027 0.716 14.02 12.28 0.881 12.27 19.40 29.10 7.02
冶金传输原理课程设计
冶金传输原理课程设计1. 引言冶金传输原理是冶金工程的一个重要分支，它涉及到冶金材料在生产和加工中的物质传输及其相关原理。
本次课程设计将围绕冶金传输原理展开，探究其一些重要的理论和应用。
该课程设计旨在提高学生的实际应用能力和解决实际问题的能力，同时也是学生展示自己科研水平和毕业论文选题的重要机会。
2. 理论基础2.1 冶金物质的传输冶金物质的传输涉及到物质在空间中的移动和分布，常见的物质传输方式有扩散、对流、质量传递等。
其中，扩散是指物质由高浓度区域向低浓度区域进行弥散的过程；对流是指在流体介质中，物体受到的流体作用力而产生的运动，从而导致物体的传输；质量传递是指物质在流体介质中受到力的作用而产生的移动。
2.2 传输理论模型传输理论模型主要包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等。
其中，质量守恒方程是描述物质在空间中传输和分布的基本方程，它的表达式可以表示为：$$ \\frac{\\partial \\rho}{\\partial t}+\ abla \\cdot(\\rho u)=0 $$ 其中，$\\rho$表示密度，t表示时间，u表示速度。
2.3 传输过程中的阻力和驱动力传输过程中的阻力和驱动力是影响物质传输效率和速度的主要因素。
其中，阻力主要来自于介质内部的黏性作用和摩擦作用；驱动力则是介质内部的温度差异、压力差异等。
通过对阻力和驱动力的理解和分析，可以对物质传输过程进行优化和控制。
3. 应用实例3.1 化学反应过程的模拟化学反应过程在冶金工程中占据重要地位，传输原理在化学反应过程中的运用主要体现在过程模拟和反应条件的优化上。
通过建立化学反应的传输模型，可以对反应过程的物质分布、反应速率、反应热等进行数值计算和分析，从而优化反应的条件和效率。
3.2 焊接过程中的传热分析传热是冶金工程中一个重要的传输过程，可以通过建立传热模型对焊接过程进行分析。
通过考虑材料的热传导系数、温度差异等因素，可以对焊接过程中产生的应力、变形等问题进行分析和优化。
冶金传输原理 课件
Vacuum
Coke oven gas
Coke oven Bottom gas Torpedo car
Degasser er
Tundish
Water cooling
Water cooling Copper mould
C.C. machine Hot strip mill Product (Hot coil) 2012-12-31 Slab
Fluid
Fixed plate
2012-12-31
x u=0
14
§1.1 流体的定义和特征
一、流体的定义：
液体与气体的区别
液体的流动性小于气体； 液体具有一定的体积，并取容器的形状；
气体充满任何容器，而无一定体积。
二、流体的特征
流动性
2012-12-31
15
§1.2 流体连续介质的假设
2012-12-31
17
§1.2 流体的连续介质假设
一、流体的连续介质假设
Number density: N2 3x1025 m-3 , H2O 2x1028 m-3 Intermolecular spacing: N2 3 nm , H2O 0.4 nm Mean free path: N2 100 nm
冶金传输原理课程的内容
冶金传输原理主要是研究和分析冶金过程 传输规律、机理和研究方法。主要内容包括冶金 过程动量的传递（流体流动行为）、热量传递和
质量传递三大部分。
怎么学习“传输原理”？学什么？方法等。 多看，多练，多想，多交流。
2012-12-31 3
钢铁冶金生产流程
B.F. gas Iron ore Oxygen Lime stone Coal Sintering Blast furnace Hot Converter blast Converter gas
冶金传输原理1-8[1].2.
![冶金传输原理1-8[1].2.](https://img.taocdn.com/s3/m/8dea92db900ef12d2af90242a8956bec0975a5df.png)
冶金传输原理1-8[1].2.冶金传输原理(Principles of Transfer in Metallurgy)绪论1、冶金的分类：钢铁冶金、有色冶金共同特点（1）发生物态变化固?液态（2）物理化学变化原料与产品的性质、化学成分截然不同钢铁冶金：原料是矿石产品是钢铁钢铁工艺流程：（1）长流程：高炉、转炉、轧机（2）短流程：直接还原或熔融还原、电炉、轧机（1）高炉炼铁：烧结矿或球团矿（铁矿石造块）、焦炭（煤炼焦）、熔剂铁水（2）非高炉炼铁：天然块矿、粉矿或造块、块煤或气体还原剂、熔剂海绵铁（3）转炉炼钢：铁水、废钢、铁合金、氧气、造渣剂钢水（4）电炉炼钢：废钢（海绵铁）、铁水、铁合金、造渣剂钢水2．有色冶金：原料是矿石产品是有色金属（1）重金属：铜（造锍熔炼）、铅（还原熔炼）、锌（湿法冶炼）、锡（火法精炼）（2）轻金属：铝冶金、镁冶金（3）稀贵金属：锂冶炼、铍冶炼、钙锶钡制取、金银提炼3、课程概况一、课程性质专业基础课，是基础课和专业课之间的桥梁。
二、课程内容传输原理（动量、热量、质量传输）简称“三传”传输是指流体的（输送、转移、传递）动力过程、传热过程、物质传递过程的统称热量、动量、质量的传递与输送，热量传输、质量传输、动量传输（类似统一性）传输原理类似性：基本概念、运动规律、解析方法类似。
冶炼过程：高温、多相条件下进行的复杂物理化学过程。
传输过程：?冶炼过程中的物理过程，不涉及化学反应。
动量、热量、质量传递的过程。
（TransportPhenomena）举例：高炉炼铁的气固两相流动。
高炉强化冶炼，目的就是改善传输条件。
转炉炼钢的气液两相流动。
转炉底吹，目的也是改善传输条件。
冶金传输原理已成为现代冶金过程理论的基础!研究对象：动量、热量、质量传输（传递）过程的速率。
研究方法：理论研究（简单问题）、实验研究、数值计算（复杂问题）习题与思考题：如何加深对所学传输理论的理解和应用。
三、课程特点物理概念抽象，数学推导繁琐，计算公式多，计算过程复杂。
材料加工冶金传输原理最新版精品课件-示范课
•对流传质
N A kC C A
•材料加工中的应用
Sh kc d DAB
6. 结束语——三种传输的相似性与同时传递
[转移量 ]= [扩散率 ]× [转移推动力 ]
转移量
扩散率
动量
转移
热量
转移
q
a
质量
转 移 j (NA)
D
转移推动力
( ) d(vx) dy
(q a) d(cpT ) dy
※三个定律：普朗克定律
Eb
C15
ec2 T 1
斯蒂芬—玻尔兹曼定律
Eb
Cb
T 100
4
※角系数
基尔霍夫定律
E a
Eb
W m2
※气体辐射
5. 质量传输部分概貌
•基本概念： 通量密度、扩散系数
•传质微分方程
C A t
D
AB
(
2CA x 2
2CA y 2
2CA ) z 2
•分子传质
NA
D AB
dCA
0
展开及简化
t x
y
z
v
v x
x x x
v
v y
y y y
v
v z
z z z
又 = (x, y, z, t),
d v v v
dt t x x y y z z
(3)式变为
1 d vx vy vz 0 dt x y z
哈密顿算子
x y z
1
d
V
0
dt
V v v v
t
dxdydzdt
t
（2）
六面体内无源无汇时， （1）=（2）， (质量守恒)
冶金原理讲授教学大纲
冶金原理教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程系冶金专业的主业课程。
本课程是在无机化学、物理化学和冶金概论的基础上进行的。
通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业学习和工作实践奠定基础。
二、课程的基本要求1、了解重要基本概念和基本原理的定义和含义；2、能运用所学的理论对基本冶金过程进行定性、定量分析；3、能够初步解决具体的研究问题；4、不要背诵公式定理，而要在理解的基础上学会灵活运用。
各章的基本要求：1.冶金熔体a.冶金熔体的基本概念和特点；三元相图相平衡（初晶面，划分三角形，平衡线、平衡点的性质，冷却过程分析，等温截面图）。
要求能够熟练的进行冷却过程分析，会根据相图选择合理的熔体成分；b.了解各种冶金熔体的结构理论，特别是对于冶金炉渣，要求会应用所学的理论解释相关现象；c.了解冶金熔体的物理化学性质及其变化规律，能够使用公式进行简单的计算，以及正确的查图都区有关参数；d.掌握熔渣的酸碱性、氧化性的表示方法，会用来初步分析问题；了解渣与金属间的反应；e.会读图获取熔体的热力学参数。
2.热力学基础a.了解热力学的性质和应用，严格与动力学相区分；b.掌握吉布斯自由能图的构筑和应用方法、图中线的斜率的变化规律，会计算化合物的分解压。
c.掌握绘制热力学平衡的方法，能够熟练的绘制Me-O系、Me-O-S系的平衡图、电势-pH图，会举一反三建立其他体系的平衡图如Me-Cl-O系的平衡图等；并能用来初步解决具体问题，如解释冶金现象、选择工艺条件等；d.掌握碳的燃烧反应特别是布多尔反应的平衡关系，掌握氢的燃烧反应及C-H-O系的平衡，会进行平衡计算并建立变价金属氧化物用CO和H2、C还原的平衡图；明确熔渣中金属氧化物的还原的对比关系；理解真空还原、金属热还原的原理；e.掌握不同标准状态的换算关系，并会运用活度进行精炼的平衡计算，了解熔析精炼、区域熔炼的原理。
冶金传输原理
电子教案冶金与材料工程学院2008年8月冶金传输原理（Principles of Transfer in Metallurgy第1次课课题：绪论（0.5学时）一、本课的基本要求1•了解课程的性质、基本要求、主要内容、特点、教材与教参、成绩评定2.了解传输原理的研究对象、研究方法、冶金过程中的传输现象。
二、本课的重点、难点难点：课程的总体介绍，能否激发学生的学习兴趣。
三、教参及教具1.《钢铁冶金概论》李慧主编冶金工业出版社2•《有色金属冶金学》邱竹贤主编冶金工业出版社3•《冶金传输原理》华建社朱军等编冶金工业出版社教材：《冶金传输原理》沈巧珍杜建明编著冶金工业出版社0绪论0.1冶金的分类冶金：钢铁冶金、有色冶金。
共同特点：发生物态变化固 '液态物理化学变化原料与产品的性质、化学成分截然不同1.钢铁冶金：原料是矿石产品是钢铁钢铁工艺流程：长流程高炉一转炉一轧机短流程直接还原或熔融还原一电炉一轧机（1）高炉炼铁：烧结矿或球团矿（铁矿石造块、焦炭（煤炼焦）熔剂一亠铁水面临主要问题：能源和环保。
（2）非高炉炼铁：天然块矿、粉矿或造块、块煤或气体还原剂、熔剂炼制》海绵铁（3）转炉炼钢：铁水、废钢、铁合金、氧气、造渣剂-次精炼T钢水（4）电炉炼钢：废钢（海绵铁）铁水、铁合金、造渣齐卜-次精炼T钢水2.有色冶金：原料是矿石产品是有色金属（1）重金属：铜（造锍熔炼）铅（还原熔炼）锌（湿法冶炼）、锡（火法精炼）（2）轻金属：铝冶金、镁冶金（3）稀贵金属：锂冶炼、铍冶炼、钙锶钡制取、金银提炼0.2课程概况一、课程性质专业基础课，是基础课和专业课之间的桥梁。
基础课：高等数学、大学物理二、课程内容传输原理（动量、热量、质量传输）简称“三传”（Momentum Heat and Mass Transfer［动力过程传输是指流体的（输送、转移、传递）传热过程 卜的统称。
J 物质传递过程1似）传输原理（理论） 从20世纪中叶以来，随着科学技术的发展，传输理论已成为一门独立学科,并广泛应用于 冶金、材料、机械、化工、能源、环境等领域。
材料加工冶金传输原理课程设计
材料加工冶金传输原理课程设计介绍本次课程设计是针对材料加工冶金传输原理展开的，是一门应用精益求精的工程学科，是工程技术发展的重要基础学科，本次课程设计旨在通过实际案例分析和解决方案的设计，提高同学们的综合能力和解决问题的能力，为同学们今后从事相关领域的工作打下基础。
课程设计内容本次课程设计将着重研究材料加工冶金传输原理中的以下内容：1.传热传质的基本原理2.材料加工冶金中的传热传质问题3.典型加工和冶金工艺中的传热传质控制4.基于实际案例的传热传质控制方案设计课程设计目的通过本次课程设计，同学们将能够深入理解和掌握材料加工冶金传输原理相关的基础理论和实际应用知识，能够使用学习到的知识和技能，分析和解决实际问题，提升自己的综合素质和实用能力。
课程设计过程第一步：案例分析首先，我们需要选取一些实际材料加工冶金领域中的案例，对传热传质过程进行分析，找到存在的问题和可能存在的解决方案。
例如，在焊接加工领域中，传热传质问题是非常严重的，我们可以以此为例进行研究。
第二步：理论研究在进行传热传质问题的研究之前，我们需要对基本理论进行学习和掌握。
根据所选取的案例，我们需要了解相关的传热传质理论知识，例如热传导、热对流和热辐射等方面的知识。
第三步：实验设计在深入探究所选案例的传热传质问题后，我们需要设计实验来验证所得解决方案的可行性。
例如，在焊接加工领域中，我们可以设计实验来验证热流密度对焊接质量的影响等。
第四步：数据分析在设计实验并获取相关数据之后，我们需要对数据进行分析，以判断所得解决方案的可行性。
例如，在焊接加工领域中，我们可以通过数据分析来判断热流密度对焊接质量的影响。
第五步：解决方案设计根据所得的数据和分析结果，我们需要设计出相应的解决方案，并在实际应用中进行验证。
例如，在焊接加工领域中，我们可以基于实验结果设计出更加合理的焊接控制方案，以提高焊接质量。
总结本次课程设计旨在通过实际案例分析和解决方案的设计，提高同学们的综合能力和解决问题的能力，深入理解和掌握材料加工冶金传输原理的相关知识和技能。
冶金传输原理教学设计
冶金传输原理教学设计概述冶金传输原理是冶金学科中的重要基础课程之一，是研究冶金材料物理性质及应用科学原理的必备课程之一，具有很强的理论性和实践性。
本教学设计旨在提高学生的学习兴趣、培养学生的实践能力和创新意识，提高学生运用现代科技手段解决传输问题的能力。
教学目标通过本教学的学习和实践，学生应该能够掌握以下的理论和实践技能：1.掌握冶金传输原理相关的基础概念和理论知识。
2.熟练掌握传输过程中的数学模型及其应用。
3.具备运用数学原理解决冶金传输问题的能力。
4.具备分析和设计冶金传输过程的能力。
5.能够使用计算机辅助设计仿真分析冶金传输过程。
6.具备独立思考、创新和合作的精神。
教学内容基础知识与理论1.冶金传输原理的基本概念和研究内容2.质量、能量和动量的传输方程3.传输介质的特性和参数4.流体力学和传热传质的基础理论知识5.传输数学模型及其应用6.冶金传输过程的分析和设计方法实验与实践1.实验器材及试验方法的介绍2.海绵铁颗粒物料的传输实验3.传输过程参数的测量及数据处理4.传输数学模型的建立和仿真分析5.计算机可视化仿真分析软件的应用教学方法为提高教学效果，本教学将采用以下教学方法：1.理论课采用翻转课堂教学法，教师与学生共同研讨课题，并根据学生的实际情况调整教学内容和进度。
2.实验教学采用小组合作学习法，学生分成小组，每组负责一项实验，互相合作完成。
3.计算机仿真分析课采取案例式教学法，通过讲解实例，引导学生熟练掌握仿真分析软件的应用方法。
教材与参考资料1.《冶金传输原理》，王泰华，冶金工业出版社，2002年。
2.《流体力学与传热传质基础》，顾孟迪，清华大学出版社，2010年。
3.《数学物理方法论文集》，高等教育出版社，2015年。
4.《计算机辅助设计与仿真分析》，王广义，清华大学出版社，2012年。
教学评估为了更好的评估教学效果，我们将采用以下评估方法：1.课堂问答。
旨在引导学生思考和探究问题，提高学生的问题解决能力。
《冶金传输原理》课程主要内容有动量传输、热量传输和质
绪言《冶金传输原理》课程主要内容有：动量传输、热量传输和质量传输三大部分，并介绍了三者的类似机理、相互关联的关系；同时介绍了利用相似原理来处理试验数据和进行模型试验。
1、地位：冶金工程专业的专业基础必修课。
在冶金、机械、航海、航空等领域中，凡是涉及到流体（气体、液体）的流动，均不可避免的存在在流动过程中流体的动量、热量、质量的传递规律。
2、要求：本课程的先修课程为高等数学、普通物理、计算机语言。
该门课程是以数、理知识为基础，在充分弄懂物理概念后，常用数理解析的方法来解决问题。
要求初学者上课认真听课，做好笔记，课前进行预习，课后进行复习，独立完成作业。
3、参考书：主要参考书：《冶金传输原理》张先棹、冶金工业出版社、1991.11本科其它参考书：《TRANSPORT PHENOMENA》(Second Edition) R.Byron Bird Warren E.Stewart Edwin N.Lightfoot 、化学工业出版社、2002.8《动量、热量、质量传递原理》[美]J.R.威尔特等北京：科学科学出版社，1984《计算流体力学》吴子牛，北京：科学出版社，2001第一篇 动量的传输第一章动量传输的基本概念什么是动量传输？从所学的物理概念中知道：当速度不同的两个小球相互碰撞时，有动量的传递发生。
即小球的动量mv发生了变化。
而当流体的速度发生变化时，是否他们的动量也发生变化呢？是！固体的动量变化与流体的动量传输也各有特点。
此处我们研究的动量传输是：流体（即液体、气体）在流动过程中动量传输的规律。
第一节连续介质模型1、流场：流体运动的全部范围。
2、流体：液体、气体。
流体的性质：1）易流动性：在任何微小的应力的作用下可发生连续变形。
原因：分子之间的内聚力小。
2）可压缩性（气体）：压力增加，体积减小；反之。
没有自由表面，充满整个容器空间。
不可压缩流体（液体）：在相当大的压力下，流体仍几乎不改变其原有的体积，有自由表面。
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【关键字】精品《冶金传输原理》课程教学大纲课程名称：冶金传输原理英文名称：Principles of Transport Phenomena in Metallurgy课程代码：MPRC3019课程类别：专业教学课程；授课对象：材料成型与控制工程专业；开课学期：第6学期；学分：2.0学分；学时：36学时；主讲教师：许继芳；指定教材：吴铿, 冶金传输原理（第2版）, 冶金工业出版社, 2016；先修课程：高等数学、线性代数、材料科学基础等考试形式及成绩评定方式：闭卷成绩60%，平时成绩40%一、教学目的传输原理是材料成型与控制工程专业的一门专业主干基础课，阐述了冶金过程中的流体流动，动量、热量、质量传输的基本原理及其传递的速率关系，是冶金动力学过程的主要内容。
动量、热量、质量传递有类似的机理和关系，也具有相互的关联和作用。
分析冶金过程中三传问题及其基本的计算方法。
通过学习本课程，使学生掌握动量、热量、质量传输的基本原理，深入了解冶金过程中各种传输现象，以及各种因素对传输过程的影响，为今后从事专业技术开发，提高控制和设计水平打下坚实的基础。
二、课程内容第一章传输原理中流体的基本概念主要内容：主要介绍流体的基本概念。
从物理与数学的角度介绍流体的模型，给出流体的基本性质与分类，并对流体力学的分析方法进行介绍。
本章重点：流体力学的主要任务和研究内容。
流体的定义和特点；流体的连续介质假设；流体的密度和重度；流体的相对密度；流体的比容。
流体的压缩性和膨胀性；可压缩流体和不可压缩流体。
黏性的定义；牛顿内摩擦定律；黏度的表达式；影响黏度的因素；黏性流体和理想流体，牛顿流体和非牛顿流体。
表面力和质量力；体系和控制容积；量纲和单位。
学习要求：本节都是一些基本概念，需熟练掌握。
流体的定义、特点、连续介质假设必须理解，对流体连续介质假设的原因有大致了解。
第二章控制体法(积分方程)主要内容：依据质量、动量与能量守恒定律，建立流体的质量、动量与能量守恒积分式，并将其结果应用到重力作用下流体平衡基本方程。
本章重点：质量平衡积分方程；动量平衡积分方程；能量平衡积分方程学习要求：了解质量平衡积分方程、动量平衡积分方程和能量平衡积分方程的推导过程，通学习本节的例题能平衡积分方程进行一些简单的计算。
第三章描述流体运动的方法主要内容：在介绍流体运动状态的基础上，给出描述流体运动的基本方法：拉格朗日法与欧拉法；同时介绍定常流、迹线、流线、流管、流量等一系列概念。
本章重点：层流状态；紊流状态；雷诺数；卡门涡街。
拉格朗日法描述流体流动；欧拉法描述流体流动；拉格朗日法和欧拉法的区别和联系。
质点导数。
以速度为例，掌握拉格朗日法和欧拉法的转换。
定常流动和非定常流动；均匀流动和非均匀流动；平面流和轴对称流；迹线；流线；流管和流束，流量。
学习要求：通过计算雷诺数来判别层流状态和紊流状态。
深刻理解描述流体运动的这两种方法。
掌握质点导数的含义及拉格朗日法和欧拉法下的质点导数。
通过学习本节的例题能对一些简单的情况进行转换。
本节的基本概论容易混淆，要熟练地理解和掌握，并能对一些简单的情况进行计算。
第四章动量传输微分方程主要内容：在介绍连续性微分方程的基础上，对理想流体与实际流体建立了动量守恒微分方程，进而给出伯努利方程，讨论伯努利方程在实际中的应用。
本章重点：连续性微分方程；欧拉方程；伯努利方程及其物理意义；不可压缩实际流体的运动微分方程。
学习要求：了解连续性微分方程的推导过程，记忆连续性微分方程的公式，通过连续性微分方程对一些实际情况进行判定。
了解欧拉方程的推导过程，准确记忆欧拉方程。
伯努利方程是本章的重中之重，必须熟练掌握。
掌握文丘里管、毕托管的原理，并能进行计算。
熟练掌握纳维—斯托克斯方程，以及纳维—斯托克斯方程在柱坐标系中的形式，并能就一些简单的情况进行计算。
第五章管道中的流动主要内容：对管道中的流体流动状态进行分析，给出湍流的描述方式，特别介绍了普朗特混合长度理论；同时介绍了管道中的流体力学参数计算；较详细地讨论在冶金过程中经常使用的欧根公式和管路能量损失的计算。
本章重点：圆管中层流流动的速度分布；流量及平均流速；阻力及阻力系数。
临界雷诺数；充分发展流；湍流的描述；几种典型的湍流；湍流的切应力。
普朗特混合长度理论。
层流底层；湍流核心区；过渡层区；指数定律。
水力光滑和水力粗糙；摩擦阻力系数；尼古拉兹实验曲线；莫迪图。
卡门公式；欧根公式。
三类管路计算问题。
学习要求：掌握圆管中层流流动的速度分布、流量及平均流速、阻力及阻力系数，会计算圆管流动的雷诺数和一些基本地物理量。
了解普朗特混合长理论的内容。
掌握圆管内湍流各个层区的速度分布，运用指数定律求管道平均流速和流量。
掌握水力光滑、光滑管、水力粗糙、粗糙管等概念，能够查图进行计算。
给定管路尺寸和流量，确定流经管路的压降或流动能量损失，选择动力头；给定管路尺寸和允许的压力降(即已知动力头)，确定流量；根据给定的流量和压力降，设计管路的尺寸，主要是确定管径。
第六章边界层理论主要内容：介绍边界层的概念，以及边界层内的动量微分方程；为了深入分析，分别介绍边界层方程边界层内的微分方程和冯·卡门动量积分方程。
本章重点：边界层理论；边界层的厚度；边界层的状态和特点。
微分方程的简化；平板层流边界层的布拉修斯(Blasius)解；布拉修斯解的作用。
冯·卡门动量积分方程。
学习要求：熟练掌握边界层理论的内容，会计算雷诺数，了解边界层的状态和特点。
了解普朗特边界层微分方程和平板层流边界层的布拉修斯(Blasius)解的形式，会运用布拉休斯解。
了解冯·卡门动量积分方程的推导，知道冯·卡门动量积分方程的形式，会在层流及湍流情形下应用冯·卡门动量积分方程。
第七章相似原理和模型研究方法主要内容：介绍相似原理的概念与思想，以及特征数的推导方法，并对量纲和谐原理、白金汉定理和模型研究方法及自模化等做了介绍；通过白金汉定理讨论细颗粒在流体中的阻力。
本章重点：相似性质和相似条件；流动的力学相似。
特征数的导出；特征数的物理意义；特征数的转换。
量纲的基本概念；量纲和谐原理；π定理或白金汉(Buckingham)定理；π定理的应用。
近似模化法；流体流动的稳定性；自模化；模型实验的数据处理。
学习要求：对相似的概念有个基本的了解即可。
了解特征数是怎么样导出来的，掌握特征数的物理意义，熟练掌握特征数的转换。
基本概念需精确记忆，通过学习例题能运用量纲分析计算一些简单情况下的物理量。
熟练掌握近似模化法。
第八章热量传输的基本方式主要内容：介绍导热、对流和辐射这三种传热方式的基本规律，以及组合传热的概念；讨论不同物质的导热系数。
本章重点：导热定义；Fourier定律。
对流定义；牛顿冷却公式。
辐射定义；辐射力；黑体；Stefan-Boltzmann定律；辐射换热；辐射换热特点。
组合传热。
学习要求：熟练掌握Fourier定律，能说出导热系数的物理意义，会计算一些简单的导热问题。
理解对流对流的定义，准确记忆牛顿冷却公式。
基本定义熟练掌握，Stefan-Boltzmann定律精确记忆。
会计算组合传热。
第九章导热微分方程主要内容：推导导热微分方程，介绍导温系数和定解条件等概念。
本章重点：导热微分方程式。
导温系数。
柱坐标系和球坐标系的导热微分方程。
几何条件；物理条件；边界条件；初始条件。
学习要求：理解导热微分方程式的推导过程。
掌握导温系数的含义。
掌握柱坐标系和球坐标系的导热微分方程的形式。
能写出导热过程边界条件和初始条件。
第十章一维稳态和非稳态导热主要内容：给出各种情况下一维稳态导热的微分方程解，引入热阻概念，介绍临界绝热层直径的计算方法；讨论非稳态导热的概念，对薄材给出非稳态导热方程的解，介绍其他典型的定解条件下非稳态导热；还对导热问题的数值解法做了简要介绍。
本章重点：第一类边界条件：表面温度为常数；第三类边界条件周围介质为常数。
非稳态导热的基本概念；温度场的主要特点；周期性的非稳态导热；非稳态导热的特点。
薄材的概念；薄材的非稳态导热，集总参数法。
有限厚物体的一维非稳态导热。
有限元法；有限差分法；需要注意的一些问题。
学习要求：能解出平壁的一维稳态导热在上述两种边界条件下的导热微分方程。
掌握通过圆筒壁的一维稳态导热微分方程在上述两种边界条件下解的形式，会求临界绝热直径。
掌握薄材的概念，会判定物体是否为薄材，会处理薄材问题。
掌握半无限大物体的一维非稳态导热在第一类边界条件下导热微分方程的形式，并能就一些简单的情况进行计算。
有限厚物体的一维非稳态导热微分方程的解比较复杂，有个大致的了解即可。
第十一章对流换热的基本方程和分析解主要内容：在介绍对流换热概念的基础上，建立对流换热微分方程组，并将其应用到边界层内；给出平板条件下的边界层内对流换热的微分方程解，同时给出相应的积分方程近似解。
本章重点：对流换热与热对流的区别；对流换热系数α。
换热微分方程；热量传输微分方程。
温度(热)边界层；边界层对流换热微分方程组。
平板层流换热的分析解；液体金属流过平板时的对流换热。
对流换热边界层积分方程近似解。
学习要求：准确记忆换热微分方程，了解热量传输微分方程的推导过程，掌握对流换热微分方程组。
理解温度边界层的含义，掌握边界层对流换热的微分方程组。
掌握温度边界层的厚度、局部的换热系数和努塞尔数的表达式。
第十二章对流传热的无量纲参数及其试验关联式主要内容：分别介绍强制对流换热与自然对流换热的特征数与关联式。
本章重点：对流传热中的重要特征数，对流给热量纲分析。
管内强制对流换热，外部流动的强制对流给热。
大空间自然对流换热的实验关联式；有限空间自然对流换热。
学习要求：掌握对流传热中的重要特征数，会运用对流给热量纲分析。
掌握常见的特征数方程的表达形式，会计算换热系数、温度、对流换热量。
了解自然对流给热及实验关联式。
第十三章热辐射的基本定律主要内容：介绍热辐射的基本定律，以及辐射力、辐射强度、黑体、灰体、白体等概念；还介绍了基尔霍夫定律。
本章重点：热辐射的本质和特点；辐射力和辐射强度；单色辐射力；定向辐射力；(定向)辐射强度。
黑体模型的概念；普朗克定律；斯梯芬-玻尔兹曼定律；兰贝特定律。
辐射能的吸收、反射和透射；实际物体的辐射；辐射发射率(辐射率或黑度)；基尔霍夫定律；灰体。
学习要求：熟练掌握热辐射的基本定律。
第十四章辐射换热的计算主要内容：针对各种物质特性与几何条件，介绍辐射换热的计算方法；讨论气体辐射换热。
本章重点：黑体；角系数的定义；角系数性质；角系数的确定方法。
有效辐射；辐射表面热阻；两非凹灰体表面间的辐射换热。
基本网络单元；两个面之间辐射换热网络；三个表面间的辐射换热网络。
气体辐射的特点；气体的吸收定律；气体的辐射率和吸收率；火焰辐射的概念。