Fundamental Thermal-fluid Science

课程简介

热力学基础 – 包括系统、状态、过程、平衡、热力学循环；状态方程；热力学第一定律，应用于封闭系统；热力学第二定律，热机和制冷机的概念；可逆和不可逆系统；熵；物质的熵。 热传递机制 – 热传导；对流；边界层流动；热辐射；辐射特性；平行壁和圆柱壁的热阻。 流体运动的运动学 – 流体的性质；流线、迹线和路径线；欧拉描述和拉格朗日描述；物质导数；雷诺输运定理；速度、旋度和应变。 控制体分析 – 质量守恒；动量分析；能量分析。 流体控制方程 – 连续性方程，流函数；动量方程，应力张量，本构方程，纳维-斯托克斯方程，欧拉方程；能量方程。 流体静力学 – 流体压力；帕斯卡定律和压力高度关系；浸没物体的流体静压力；浮力。 流体动力学分析 – 伯努利方程；势流，基本解，绕圆柱流动，库塔-朱可夫斯基定理；库厄流。 管道流动 – 管道流动特性；粘度；雷诺数；泊肃叶流动；摩擦系数；局部损失。 外部流动 – 升力和阻力；阻力分类，钝体和流线型体；边界层；流动分离；平板上流动的阻力；圆柱绕流的阻力。 强制对流热传递 – 努塞尔数；热边界层，普朗特数；平板、圆柱和球体流动的强制对流特性；圆管中的热分析。

学习目标

1. 为学生提供热力学和流体力学的基本知识。 2. 培养学生分析热流问题的能力。

先修要求

先修课程：AP10005 物理学 I 和 AMA2111 数学 I

教学模式

教学通过课堂讲授和辅导进行。旨在为学生提供热流应用所需的综合知识。在讲授和辅导环节中，提出并讨论技术/科学实例和问题。