工程热物理专业基础课程

1.课程名称：传热学

课程简介：

传热学是能源与动力工程领域的一门重要基础课，为校级精品课程。温差驱动的传热现象不仅在自然界中随处可见，而且广泛存在于不同的工程技术领域中。在能源动力、化工制药、材料冶金、机械制造、电气电信、建筑工程、文通运输、航空抗天、纺织印染、农业林业、生物工程、环境保护和气象预报等部门中都存在大量的热量传递问题，而且常常还起着关键作用。

本课程主要讲授内容包括：稳态导热、非稳态导热、对流换热、凝结与沸腾换热、辐射换热以及传热过程与热交换器。导热部分着重介绍导热微分方程、定解条件以及求解方法，同时给出热阻的概念，用于传热问题的分析；对流换热部分着重介绍对流换热的数学描述，边界层问题的求解，自然对流换热以及与实验密切相关的相似原理。结合当前对微尺度流动与传热研究的需求，介绍管内层流换热的分析解；相变传热部分着重介绍物理概念以及实验关联式；辐射换热部分在黑体辐射的基础上，重点介绍角系数的计算方法和灰体间的辐射换热；换热器部分重点介绍换热器的设计方法，包括对数平均温差法和效能－传热单元数法。本课程在讲授传热学基本知识的同时，注重介绍各种传热方式的物理机制，特别要求学生能够从实际问题中抽象出可以分析或数值求解的传热问题，培养学生分析问题的能力。

2.课程名称：工程热力学

课程简介：

该课程为校级精品课程。在工业生产和日常生活中，90%的能量是通过热能的形式转换的，研究热能有效利用及与其它形式能量转换的规律对人们有效利用能源、提供高效动力、降低环境污染具有非常重要的意义。工程热力学是研究热能与其它形式能量转换规律的科学，是设计计算和分析各种能源动力装置及制冷空调设备的理论基础，同时也是节能的理论基础。工程热力学是关于热现象的宏观理论，它的研究方法是宏观的，它以归纳无数事实所得到的热力学定律作为推理的基础，通过物质的压力、温度、比容等宏观参数和受热、冷却、膨胀、收缩等整体行为，对宏观现象和热力过程进行研究。本课程内容包括四部分，即：热力学基本定律、工质的热力性质、热力过程及热力循环、化学反应系统的热力学原理。热力学定律是基本的自然定律，具有普适性和可靠性，本课程讲授热力学基本概念与定义、热力学第一、第二定律、气体和蒸汽的热力性质以及各种热力循环等，其中反映能量守恒的热力学第一定律和反映能量贬值的热力学第二定律不仅对热科学，而且对整个自然科学具有普遍的指导意义。通过本课程的学习，同学可以了解和掌握热力学的基本规律，提高理论水平和科学素养，增强分析和解决实际问题的能力。

3.课程名称：燃烧学

课程简介：

燃烧是目前人类获取能量的一个最主要的手段，人类通过燃烧化石燃料获取的能量占世界总能量消耗的80%以上。随着人类对能量的需求也越来越多，掌握燃烧过程的基本原理，提高组织燃烧的技术水平，对于合理地利用化石燃料、提高燃料的燃烧效率、降低燃料消耗和减少由燃烧引起的污染是十分必要的。燃烧学是由热力学、化学动力学、流体力学、传热学和数学有机组成的一门交叉学科。燃烧过程包括燃料和氧化剂的混合、快速的燃烧化学反应、释放能量、传播火焰、燃烧产物的输运等物理的及化学的复杂过程。燃烧学的基本任务是研究燃烧过程所涉及的上述基本现象，探索各种燃料的燃烧机理，为最有效地组织及控制燃烧过程提供理论依据。《燃烧学》课程的基本内容共分八章，第一章是本课程的绪论，主要介绍燃烧学的发展、燃烧学研究的基本范畴、燃烧学的工程应用领域。第二章介绍燃烧反应动力学，阐述燃烧反应速率及其影响因素、基于分子运动论的燃烧反应速率的碰撞理论、基元反应及链锁反应、燃烧中的能量转换关系、绝热燃烧温度等。第三章介绍多组分反应流体力学基本方程组，主要讲述燃烧中的输运过程、燃烧反应中的物质流和扩散流、火焰及其特征、扩散燃烧及动力燃烧的特点、多组分有反应混合气体基本方程组及边界条件。第四章介绍着火和灭火，讲述着火方式、密闭容器中的热着火、简单流动系统中的着火与灭火、基于零值梯度分析法的点燃理论、链锁反应的着火特征。第五章介绍层流预混火焰传播理论，讲述层流火焰传播的基本现象、层流预混火焰的结构、层流预混火焰的传播速度、层流预混火焰的分区近似解。可燃混气的一维爆震理论，Rayleigh线、Rankine-Hugoniot 方程、C-J爆震波、一维爆震波ZND结构。第六章介绍液体燃料蒸发与燃烧，讲述液体燃料的燃烧方式、液体燃料燃烧的特点、液滴在静止环境中蒸发与燃烧的常微分方程理论解、液滴在对流环境中蒸发与燃烧的驻膜理论解、液滴燃烧中的着火及灭火分析。第七章介绍煤粒燃烧，讲述煤粒燃烧中的主要反应、煤中挥发份的热解模型、焦炭燃烧的单反应模型及其常微分方程理论解、焦炭燃烧的双反应模型及其常微分方程理论解。第八章介绍气相湍流燃烧，讲述湍流燃烧的特点、湍流燃烧的物理模型、湍流预混燃烧中的火焰传播、气体燃料射流的湍流扩散燃烧。

4.课程名称：热物理量测技术

课程简介：

本课程以讲授测量数据处理分析、传感器工作原理、传感器选用和测量系统组成为教学主线，内容包括：测试与检测中所获数据、信号的分析与处理方法；测量系统原理，即系统和元件的动态特性与静态特性以及负载效应；被测量的获取、测试信号的转换与调理及信号输出；典型被测量，如力学量、振动量、流体流速(含热线法)、温度、流量、热流及气体组分的测量方法。本课程以培养同学掌握在能源利用及科研、航空航天器地面热模拟实验中遇到的基本测试方法和手段为最终目标，通过实验、实物讲解和参观等教学模式，提高授课效果。同时在授课过程中介绍热物理测量领域最先进的实验方法，介绍国际前沿研究课题和最新进展，拓宽同学们的知识面，为进入研究生阶段开展热物理测量实验研究奠定良好基础。

5.课程名称：热物理数值计算

课程简介：

工程热物理问题涉及传热学、流体力学、空气动力学等多学科知识，问题往往非常复杂，理论解析方法受到限制，数值计算是实际工程应用中经常用到的一种方法。本课程以工程热物理数值计算最常用的有限容积法为主线，讲授对流动，传热与燃烧等工程热物理问题进行数值计算求解的基本方法。主要内容包括：流动、传热与燃烧的控制方程组与离散化方法，扩散（导热）方程的离散化与数值求解，对流-扩散方程的离散化，流动方程组的离散化与SIMPLE算法等。