《材料工程基础》教学大纲课程编号：B04020900课程名称：材料工程基础B英文名称：FundamentalsofMaterialsEngineering课程性质：专业基础课学时/学分：32/2考核方式：考试选用教材：《材料工程基础》，徐德龙，武汉理工大学出版社，2008年先修课程：《材料科学基础》，《无机材料物理化学》后继课程：《新型玻璃》，《催化新材料》适用专业及层次：无机非金属材料工程本科大纲执笔人：张帅大纲审核人：于薛刚一、教学目标通过本课程的学习，使学生具备下列能力课程目标1：掌握流体力学、两相相互作用、导热和传热过程、物料干燥和燃烧等基本知识。并将基础知识与材料的组成、结构、性能及应用相结合，能够分析材料在服役期间的行为，提前从材料加工制备改进。课程目标2：掌握非金属材料加工工艺过程，了解相关工艺过程可能对社会、健康、安全等带来的影响。课程目标3：能客观评价非金属材料加工过程对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，了解应承担的责任。二、课程自标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展）毕业要求指标点课程目标1.工程知识：能够将数学、自1-4.能够将工程和专业知识用于分课程目标1然科学、工程基础和专业知识析材料组成、结构、性能及应用间的用于解决无机非金属材料领关系，分析材料服役行为，提出改进域复杂工程问题。方案。1
1 《材料工程基础》教学大纲 课程编号： B04020900 课程名称： 材料工程基础 B 英文名称： Fundamentals of Materials Engineering 课程性质： 专业基础课 学时/学分：32/2 考核方式： 考试 选用教材：《材料工程基础》，徐德龙， 武汉理工大学出版社，2008 年 先修课程：《材料科学基础》，《无机材料物理化学》 后继课程：《新型玻璃》，《催化新材料》 适用专业及层次：无机非金属材料工程 本科 大纲执笔人：张帅 大纲审核人：于薛刚 一、教学目标 通过本课程的学习，使学生具备下列能力： 课程目标 1：掌握流体力学、两相相互作用、导热和传热过程、物料干燥和燃烧等 基本知识。并将基础知识与材料的组成、结构、性能及应用相结合，能够分析材 料在服役期间的行为，提前从材料加工制备改进。 课程目标 2：掌握非金属材料加工工艺过程，了解相关工艺过程可能对社会、健 康、安全等带来的影响。 课程目标 3：能客观评价非金属材料加工过程对社会、健康、安全、法律以及文化 的影响，了解应承担的责任。 二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展） 毕业要求 指标点 课程目标 1. 工程知识：能够将数学、自 然科学、工程基础和专业知识 用于解决无机非金属材料领 域复杂工程问题。 1-4. 能够将工程和专业知识用于分 析材料组成、结构、性能及应用间的 关系，分析材料服役行为，提出改进 方案。 课程目标 1
6.工程与社会：能够基于无6-2.能识别、量化和分析无机非金属课程目标2机非金属材料工程领域相关材料领域新产品、新技术、新工艺的背景知识进行合理分析，评价开发和应用对社会、健康、安全、法专业工程实践和复杂工程问律以及文化的潜在影响。；题解决方案对社会、健康、安6-3.能客观评价复杂工程问题的解1课程目标3全、法律以及文化的影响，并决方案对社会、健康、安全、法律以理解应承担的责任。及文化的影响，并理解应承担的责任。；三、教学基本内容第一章：绪论（支撑课程目标1）1.材料工程学的由来2.材料工程基础教学重点：了解材料工程的由来教学难点：材料工程的基础第二章：流体力学基础（支撑课程目标1、2）1.流体力学概述2.流体的性质3.流体运动的微分方程4.流体静力学5.理想流体流动6.不可压缩粘性流体的流动7.流体流动的伯努利方程式8.气体动力学基础9.离心式风机要求学生：掌握流体的概念，会运用伯努利方程教学重点：掌握流体力学的研究方法，流体的连续性一连续介质模型，流体传质性质，流体的状态参数与状态方程，作用在流体上的力。对手流体运动的微分方程，应重点掌握三大守恒定律：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律，还应掌握定解条件，相似理论和量纲分析。对于流体静力学，应重点掌握重力场中精致流体中的压强分布和非惯性系中均质流体的相对平衡。流向流体流动要掌握欧拉方程，流体的旋度和流函数。对于离心式风机，要解离心式风机的2
2 6. 工程与社会：能够基于无 机非金属材料工程领域相关 背景知识进行合理分析，评价 专业工程实践和复杂工程问 题解决方案对社会、健康、安 全、法律以及文化的影响，并 理解应承担的责任。 6-2. 能识别、量化和分析无机非金属 材料领域新产品、新技术、新工艺的 开发和应用对社会、健康、安全、法 律以及文化的潜在影响。； 课程目标 2 6-3. 能客观评价复杂工程问题的解 决方案对社会、健康、安全、法律以 及文化的影响，并理解应承担的责 任。； 课程目标 3 三、教学基本内容 第一章：绪论 （支撑课程目标1） 1. 材料工程学的由来 2. 材料工程基础 教学重点：了解材料工程的由来 教学难点：材料工程的基础 第二章：流体力学基础（支撑课程目标1、2） 1.流体力学概述 2.流体的性质 3.流体运动的微分方程 4.流体静力学 5. 理想流体流动 6. 不可压缩粘性流体的流动 7. 流体流动的伯努利方程式 8. 气体动力学基础 9. 离心式风机 要求学生：掌握流体的概念，会运用伯努利方程 教学重点：掌握流体力学的研究方法，流体的连续性—连续介质模型，流体 传质性质，流体的状态参数与状态方程，作用在流体上的力。对于流体运动的微 分方程，应重点掌握三大守恒定律：质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定 律，还应掌握定解条件，相似理论和量纲分析。对于流体静力学，应重点掌握重 力场中精致流体中的压强分布和非惯性系中均质流体的相对平衡。流向流体流动 要掌握欧拉方程，流体的旋度和流函数。对于离心式风机，要了解离心式风机的
基本结构和工作原理，掌握离心风机性能参数的换算，离心风机的并联合串联操作。教学难点：是流体的性质和流体运动的微分方程。第三章：两相运动现象（支撑课程目标1、2）1.绪论2.两相与多相流的专用术语和基本特性参数3.粒子-流体的相互作用4.连续相方程5.流体-固体两相流的数值模拟要求学生：掌握两相和多相流基本理论，学会用流体-固体两相流的数值模拟教学重点：重点掌握单粒子的运动方程，粒子云与流体的相互作用。掌握流体-固体两相流的数值模拟，了解不可压缩流体流动过程数值求解的困难及解决办法，流流动数值模拟的主要方法。教学难点：本章重难点是连续相方程，掌握流场的统计平均方法，边界粒子的影响和准一维两相流的守恒方程。第四章传热学基础（支撑课程目标1、2）1.概述2.传导传热3.对流换热4.辐射换热5.传热过程与换热器要求学生：掌握传导、对流换热、辐射换热的基本理论。教学重点：掌握对流换热过程的数学描述，强制流动时、自然流动时、流体有相变时的对流换热。对于辐射换热要掌握黑体辐射定律，实际物体和灰体的辐射，角系数，两个灰体之间的辐射换热，多个灰体表面组成封闭系统时的辐射传热，辐射换热的强化与削弱，气体辐射。掌握传热过程与复合传热，换热器。教学难点：本章难点是热量传递的基本方式与热流速率方程，导热微分方程与定解条件，稳定态导热的分析与计算。第五章质量传递基础（支撑课程目标1、2）1.传质基本概念en
3 基本结构和工作原理，掌握离心风机性能参数的换算，离心风机的并联合串联操 作。 教学难点：是流体的性质和流体运动的微分方程。 第三章：两相运动现象（支撑课程目标 1、2） 1. 绪论 2. 两相与多相流的专用术语和基本特性参数 3. 粒子-流体的相互作用 4. 连续相方程 5. 流体-固体两相流的数值模拟 要求学生：掌握两相和多相流基本理论，学会用流体-固体两相流的数值模拟 教学重点：重点掌握单粒子的运动方程，粒子云与流体的相互作用。掌握流 体-固体两相流的数值模拟，了解不可压缩流体流动过程数值求解的困难及解决办 法，湍流流动数值模拟的主要方法。 教学难点：本章重难点是连续相方程，掌握流场的统计平均方法，边界粒子 的影响和准一维两相流的守恒方程。 第四章 传热学基础 （支撑课程目标 1、2） 1. 概述 2. 传导传热 3. 对流换热 4. 辐射换热 5. 传热过程与换热器 要求学生：掌握传导、对流换热、辐射换热的基本理论。 教学重点：掌握对流换热过程的数学描述，强制流动时、自然流动时、流体 有相变时的对流换热。对于辐射换热要掌握黑体辐射定律，实际物体和灰体的辐 射，角系数，两个灰体之间的辐射换热，多个灰体表面组成封闭系统时的辐射传 热，辐射换热的强化与削弱，气体辐射。掌握传热过程与复合传热，换热器。 教学难点：本章难点是热量传递的基本方式与热流速率方程，导热微分方程 与定解条件，稳定态导热的分析与计算。 第五章 质量传递基础 （支撑课程目标 1、2） 1. 传质基本概念
2.分子扩散传质3.对流传质4.传质与化学反应要求学生：掌握传质相关概念，学会传质与化学反应的内在关系。教学重点：掌握分子扩散传质，斐克定律、分子扩散系数、流体中的分子扩散以及固体中的分子扩散和非稳态扩散。了解对流传质和传质与化学反应的概念。教学难点：本章难点是对质量传递基础的掌握以及分子扩散传质的相关概念。第六章物料干燥（支撑课程目标1、2、3）1.概述2.干燥静力学3.干燥速率和干燥过程4.干燥技术要求学生：学会物料干燥中的影响因素教学重点：重点是掌握干燥的过程与速率相关问题教学难点：难点是干燥静力学中水分在两相间的平衡。第七章燃料及其燃烧（支撑课程目标1、2、3）1.燃料的种类及其组成2.燃料的性质3.燃烧计算4.燃料的燃烧温度的各因素5.洁净燃烧技术要求学生：了解燃料种类及组成，掌握燃烧中的影响因素教学重点：通过对本章的学习要掌握燃料及其燃烧，燃料的性质，燃烧的计算以及燃烧的相关理论和过程，解燃料的种类及其组成，燃料的发热量，煤的特性、燃料油的特性、气体燃料的特性。重点是涉及燃烧过程的计算，包括燃料燃烧所需空气量的计算，烟气量及烟气组成计算，空气中烟气量，燃烧温度计算，影响理论燃烧温度的各因素。教学难点：对燃烧理论以及过程的掌握，燃烧污染与防治。材料生产中的燃烧新技术。4
4 2. 分子扩散传质 3. 对流传质 4. 传质与化学反应 要求学生：掌握传质相关概念，学会传质与化学反应的内在关系。 教学重点：掌握分子扩散传质，斐克定律、分子扩散系数、流体中的分子扩 散以及固体中的分子扩散和非稳态扩散。了解对流传质和传质与化学反应的概念。 教学难点：本章难点是对质量传递基础的掌握以及分子扩散传质的相关概念。 第六章 物料干燥 （支撑课程目标 1、2、3） 1. 概述 2. 干燥静力学 3. 干燥速率和干燥过程 4. 干燥技术 要求学生：学会物料干燥中的影响因素 教学重点：重点是掌握干燥的过程与速率相关问题 教学难点：难点是干燥静力学中水分在两相间的平衡。 第七章 燃料及其燃烧 （支撑课程目标 1、2、3） 1. 燃料的种类及其组成 2. 燃料的性质 3. 燃烧计算 4. 燃料的燃烧温度的各因素 5. 洁净燃烧技术 要求学生：了解燃料种类及组成，掌握燃烧中的影响因素 教学重点：通过对本章的学习要掌握燃料及其燃烧，燃料的性质，燃烧的计 算以及燃烧的相关理论和过程，了解燃料的种类及其组成，燃料的发热量，煤的 特性、燃料油的特性、气体燃料的特性。重点是涉及燃烧过程的计算，包括燃料 燃烧所需空气量的计算，烟气量及烟气组成计算，空气中烟气量，燃烧温度计算， 影响理论燃烧温度的各因素。 教学难点：对燃烧理论以及过程的掌握，燃烧污染与防治。材料生产中的燃 烧新技术
四、教学安排（32学时）1、教学环节安排课程目标（毕业要求指标具体知识与能力要求采用的教学环节点)掌握流体力学、导热和传热过程、物料干燥和燃烧等基本知识。预判课堂授课、讨论课、课程目标1作业非金属材料服役过程中的为题，并对制备工艺优化的能力了解非金属加工工艺对课程目标2社会、环境、文化、健课堂授课、讨论课康、安全的影响了解非金属加工工艺的影响，并知晓工程师应课程目标3课堂授课、讨论课当承担的责任2、学时安排教学内容课堂授课讨论课绪论1025流体力学基础41两项运动现象51传热学基础41质量传递基础31物料干燥31燃料及其燃烧总计2575
5 四、教学安排 （32学时） 1、教学环节安排 课程目标（毕业要求指标 点） 具体知识与能力要求 采用的教学环节 课程目标1 掌握流体力学、导热和 传热过程、物料干燥和 燃烧等基本知识。预判 非金属材料服役过程中 的为题，并对制备工艺 优化的能力 课堂授课、讨论课、 作业 课程目标2 了解非金属加工工艺对 社会、环境、文化、健 康、安全的影响 课堂授课、讨论课 课程目标3 了解非金属加工工艺的 影响，并知晓工程师应 当承担的责任 课堂授课、讨论课 2、学时安排 教学内容 课堂授课 讨论课 绪论 1 0 流体力学基础 5 2 两项运动现象 4 1 传热学基础 5 1 质量传递基础 4 1 物料干燥 3 1 燃料及其燃烧 3 1 总计 25 7