传热学论文大全11篇

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-06-000-02

传热学是一门研究热量传递规律的科学，它所涉及的领域非常广泛。特别是在能源动力、航空航天、建筑节能、材料冶金、机械制造、交通运输、化工制药、生物工程等领域更是蕴藏着大量的传热问题，形成了如相变与多相流传热、微尺度传热、生物传热、超常传热等传热学的多个学科分支[1-3]。

传热学课程是我校飞行器动力工程专业设置的专业基础课程，飞行器动力工程是动力工程与航空院校的结合，通过专业课程的学习，该专业学生要求可以对发动机的总体性能分析、总体与部件设计、故障分析等。传热学本身也是一门与各工程领域关系密切、应用性极强的专业课程。它植根于大量的工程实际之中，也必须服务于工程实际。本论文结合该专业工程实际情况，结合在传热学的教学过程中的几点讲课体会，把传热学比较枯燥的理论与学生的已有知识和感兴趣的实践联系起来，在实际教学中取得了令人满意的效果。

一、精心授课，提高教学质量

当前科技发展的速度日新月异，传热学方面的理论更加如此。但是我们的教学内容与这些新理论严重脱节，这在传热学实验方面尤为严重。同时部分同学认为传热学的实用性不强，对掌握专业技术帮助不大。因此导致大学传热学教学的受重视程度大大降低。这就需要把传热学知识与学生具体的专业应用及日常生活应用结合起来，提高同学们对该专业课程的学习兴趣。

在讲课时，我们要做到以下几点：第一，重点突出。根据教学要求，结合学生的专业需要，抓住重点，讲透概念，不断深化；第二，理论联系实际。在理论学习的同时，列举实际生活与生产中的应用实例，加深学生的印象，提高学生的学习兴趣。积极地引导学生对传热学、传热现象进行深人的思考。进行现代传热学的重要实验，大提高学生学习的积极性。

充分利用网络资源，结合飞行器动力工程专业，详细讲解传热学在飞行器发动机方面的应用。例如，在讲到三种换热方式及计算方式的环节，加入目前飞机发动机用到的几种冷却方式：辐射冷却，烧蚀冷却，膜冷却，再生冷却及发汗冷却等。同时着重讲解目前研究的前沿领域：再生冷却技术[4]。该过程同时涵盖了三种换热方式，如图1，包括燃油与壁面的对流换热，壁面的热传导，由于发动机温度较高，换热方式同时还包括辐射换热。收集相关实物图片，如图2所示，让同学对其冷却过程及相关的计算方法有直观而深刻的认识和掌握。

把日常生活中的应用实例代入的传热学的教学课堂里，让同学们了解到传热学应用的广泛性。例如，引入CPU芯片中的散热过程[5]，图3是一典型的台式计算机中的CPU散热器的图。在芯片内核内，电能转换成热能，发热升温，热量通过内核与金属外壳接触导热，传到金属外壳，热量通过金属外壳与散热器上的导热板的接触导热传到导热板，在导热板内热量以导热方式扩散传播到导热板上的肋片根处，在肋片内，热量以导热方式传播到肋片表面，风扇驱动空气流经肋片表面，热量最后以对流传热方式从肋片表面传到空气中。整个过程包括有：导热过程（其中多数是接触导热），空气对流传热过程。

图4所示的是采用有热管的笔记本计算机中CPU散热器，热量从导热板传到肋片，是通过热管传输，中间还有两处接触导热，在热管内，有蒸发传热和冷凝传热过程。

另外还有水冷式CPU散热器，热量从导热板传输到肋片，经由两处管内液体强迫对流传热，还有肋片与水管之间的接触传热。将CPU散热过程分解成若干个传热过程，分别分析研究每个传热过程的机理，目的是将传热学知识与实际日常生活及工程应用相结合，使同学们认识到传热学的实际应用，提高同学们学习传热学的兴趣，加深对传热学知识的掌握。

此外，利用多媒体教学时，为避免产生视觉疲劳，可以增加幻灯片的生动活泼性，适当设置一些动画效果。在放映多媒体课件时，要注意恰当控制好教学节奏，使得课件播放进程与学生的思维节奏同步合拍。

二、增加英文教学内容

培养具有全球化视野和国际交流能力的高素质专业人才是我国经济社会发展融入世界的需要。而传热学的基本概念很多来源于一些英文原著的翻译，在教学过程中，适当添加一些英文原文，一方面加深同学们对概念的理解，调节学生学习的紧张氛围，另一方面，增加同学们对专业词汇的掌握。同时，有利于学生在课外查找一些相关的外文文献，拓宽学生学习思路。对于提高教学质量、培养高素质的复合型人才具有很重要的意义。例如，引入传热的概念的英文介绍：Heat transfer：Thermal energy (heat): refers to the energy transported from one system to another as a result of difference temperature (%=T)。引入对流换热英文：Convective heat transfer。层流和湍流边界层：Laminar and turbulent boundary layers等。

三、注重课内教学与课外教学的有机结合

（一）建立教学信息中心。在教学信息中心，介绍传热学的历史与发展前景、最新理论的跟踪以及传热学的科普知识，让学生对传热学有充分的认识。

（二）采取设立选修课的手段，开辟“传热象探索园地”，让有兴趣的学生进行传热现象的深入探讨和研究。

（三）开设课外专题讲座。课外专题讲座也是提高学生兴趣的有效途径。它不仅让学生有机会接触传热学的前沿，更深人地了解传热学的发展动向，激发他们的兴趣及投身传热学研究的志向。

（四）要求学生通过各种方式收集信息，撰写传热学原理的应用论文，作为平时作业。通过这个途径拓宽学生的知识面。

四、理论与实验相结合，构建先进的传热学实验教学体系

传热学是一门实验学科，传热学的一切原理和定律都是从生产的实践和科学实验中总结出来的，反之又经受生产的检验并推动其发展。因此，必须注重传热教学中理论学习与实验探索的结合。在传热实验教学方面，在预备性实验、基础性实验、设计性实验和综合性实验的基础上可以引入模拟演示实验。

通过预备性实验为理论的学习打好基础，通过基础性实验来验证一些传热规律，从而使学生对这些传热学原理和规律有一个感性的认识。但由行器换热实验设备价格及操作条件的限制，发动机换热实验作为动手实验实行比较困难，考虑到该专业的性质要求，可以在课堂上增加演示实验，例如，模拟涡轮旋转叶片冷却通道换热实验，模拟气流平行于旋转轴方向的流动和气流垂直于旋转轴方向向外流及向内流等三种情况，基本概括冷却系统的全貌。通过演示实验，让学生直观认识到发动机涡轮叶片冷却过程。

此外，实验室应该建设成为自主型、开放式的实验室，让学生能够根据自己的兴趣爱好去进行传热现象的探索，充分培养学生对传热学的兴趣。

五、加强中青年教师实践锻炼

目前大批高学历的青年教师正在成为各高校讲台上的主力军，他们正在成为我国高教战线的栋梁。但也不可否认，长期的学校学习，严重缺乏工程实践。同时，青年教师工作后，忙于应付各种日常工作，实践环节进修的机会非常少，因而也不可能向学生传播工程实践知识。部分教师、特别是面临职称评聘的中青年教师对上课采取应付的态度，课余不钻研教学法，上课时拿本教科书照本宣科，不能激发学生的学习热情，使教学质量下降[6]。

为改变这种状况，可以采用青年教师下工程现场或实验室工作半年到一年、青年教师与老教师结对、定期进行教学法研究活动等。同时对教师的考核制度应作相应的变动，使青年教师愿在提高教学质量和增加实践经历上花费较多的精力。

六、结论

综上所述，随着传热学学科的不断发展，教学内容的不断增多，“传热学”教学改革势在必行。只有全方位的教学改革，教师综合素质的不断提高，教材和教学方法的不断创新，才能巩固大学传热学的基础地位，使学生学完大学传热学之后，思维能力和解决实际问题的能力有显著的提高，为今后的专业课程和社会实践活动奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]杨世铭,陶文铨.传热学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]戴锅生.传热学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1999.

[3]王厚华.传热学[M].重庆:重庆大学出版社,2006.

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论文关键词：传热学；民族大学生；案例教学

“传热学”是研究由温差所引起的热量传递规律的科学，是热动专业学生的一门重要的专业基础课，是联系基础课和专业课的桥梁和纽带。传热学在生产技术领域的应用十分广泛，在能源动力、化工、材料、机械、电气、建筑、交通以及航空航天等领域中存在大量的热量传递问题。传热学的理论体系日臻完善，内容不断得到充实及改进，已成为现代科技中充满活力的主要基础学科之一。本课程在民族大学生能力培养和知识结构体系中起着承前启后的作用。因此，如何完善这门课程的课堂教学，使民族大学生成为有用人才是一个严肃的问题。笔者将结合近几年在“传热学”教研中的经验，谈谈在“传热学”在民族大学生教学中的一些认识。

一、民族大学生的学习情况

从学习的主体——民族大学生入手考虑问题，具体包括如下几个方面：

1.民族大学生基础薄弱

根据新疆大学新生入学成绩统计，2009级到2011级入学的热动民族大学生高考平均分为450分左右。学生基础不好，学习起来难度就很大，也就没有信心，要在热动行业有所作为就要多努力。

2.民族大学生学习习惯

民族大学生语言能力很强，有一名维族女学生会八种语言。但是，一名合格的工科大学生不仅仅要会语言，更重要的是要懂工程技术。然而，他们的学习习惯非常不好，比如上课不注意听讲、不做笔记、课下很少看书、不认真做作业、实验课上不专心、考前背课本、很少做题等。作为工科学生，不做题很难取得好成绩，因此就导致基础课尤其是数学课、流体力学也包括传热学不及格率很高。老师时刻提醒他们如何听课、如何学习，以改变不良的习惯及作风，使其养成良好的学习习惯。

3.民族大学生学习兴趣

民族大学生爱歌舞，但是，一提到学习就无精打采，这就是问题关键所在：没有学习兴趣。因此，这就需要老师多去鼓励他们，给他们自信心，让民族大学生对学习感兴趣，真正成为学习的主角。

对民族大学生学习情况有所了解之后，如何让民族大学生在薄弱基础上，养成良好的学习习惯，让他们真正成为学习的主角，那么就需要结合“传热学”提出具体教学指导思想，进一步探讨民族大学生“传热学”的教学方法。

二、“传热学”的教学指导思想

“传热学”课程的内容主要包括：导热、对流传热、辐射传热以及传热过程和换热。该课程连贯性和系统性较差，表现为基本概念繁多、公式紊乱、重点分散等，不利于学生的理解和记忆。那么，如何学好“传热学”，其教学指导思想又是什么呢？中国古语说：“授人以鱼，三餐之需；授人以渔，终生之用。”因此，课堂教学的指导思想应是以知识传授为载体，通过本课程的教学，民族大学生全面掌握传热学的基本规律，深刻理解导热、对流传热、辐射传热、传热过程和换热器以及传质学等知识体系，并关注在工程实际中的应用，努力培养民族大学生应用传热学理论，发现、分析并解决实际问题的能力。

要想使民族大学生学好传热学，首先应了解他们是怎么想的，知道他们的优点和缺点，区别于汉族同学，最重要的还是提高他们的学习兴趣，将课堂教学的主体由教师转移到学生，让他们成为学习的主角，这就需要授课老师做好教学的“互动”。课堂教学师生互动的过程，教师要多观察学生的课堂表现，不要急于讲知识，要让学生参与进来，真正让学生变被动学习为主动。目前，国内外的教育工作者提出了很多的教学方法，总结起来这些教学方法应该说都从某些方面体现教学“互动”让学生成为学习的主角的思想。

三、“传热学”教学方法

“传热学”是热动专业重要的专业基础课，也是重要的技术课。其主要任务是通过多种教学环节，运用各种教学手段和方法，使学生理解掌握传热学的基本概念、基本原理及基本计算方法；培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，以及实验动手技能，为后继课程的学习、从事工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域，打下坚实的理论基础。

传统的教学方式仍然是“填鸭式”，德国教育家第斯多惠说过“教育的艺术不在于传授本领，而在于激励唤醒”。“填鸭式”教学如果灌输得好，学生受益，但是大部分时候，学生只能消极被动地适应课程和适应老师。这种以大纲、教材、教参为主线的传统教学观念及做法，严重束缚了学生的全面发展。因此，现代教育理念是把学生、教师、教材、教育为四大要素加以合理地结合，对旧的教育体系重新调整，将“填鸭”转变为“问题解决及能力培养”，强调师生的合作精神，注重学生的个性培养以及个人能力的全面发展。

下面笔者将结合新疆大学热动专业的民族大学生谈谈传热学的课堂教学的一些方法。

1.做好笔记，加强学习效果

要求学生在上课时做好学习笔记，将解决问题的思路、方法、重点、学习心得及存在的问题等认真做好记录，以加强学习效果，便于检查复习，并且要硬性要求，与最后成绩考评直接挂钩。实践表明做一些硬性要求是必要的，有助于民族大学生的教学。

2.提问启发式教学

“启发”源于孔子的“不愤不启，不悱不发”。朱熹解释：启，谓开其意；发，谓达其辞。对于民族大学生，如果采用纯理论数学公式授课，多数学生会听不懂，因此就需要有针对性，多讲一些实例，比如冬天室内的空气是如何流动换热呢？学生们就会积极回答，因为暖气附近的空气热密度小，而离暖气远的地方空气冷密度大，这样就产生了密度差压力差，空气就流动，热量随之发生了交换。在此基础上教师可以引出对流换热。再比如，太阳是维吾尔族的象征图腾，那么在讲授辐射换热时，可以提问太阳是怎样将热量传播到地球，从而使地球有了阳光和生命。学生就很自然地听讲，学习主动性就会大大提高。

因此，在课堂授课时，教师应尽量多讲生活中的实例，少讲公式推导，公式能认识、会用，达到工程应用的目的就可以了；多提一些实际工程中的简单问题，尤其是举一些与维族、哈族及乌兹别克族等民族有关的实例，从而让他们对学习具有很大的积极性。总之，启发式教学拉近了老师与民族大学生之间的距离，从而有助于“传热学”的课堂教学。

3.学习运用参考资料

作为一名合格的当代大学生，善于从图书馆和网络中搜集有用的资料，培养自学能力是学好课程知识、丰富个人才能的重要途径。比如教师可以布置作业“谁提出了边界层理论”，下次课让学生自己讲解，学生就会通过网络查到是德国科学家普朗特，他在边界层理论、风洞实验技术、机翼理论、紊流理论等方面都作出了重要的贡献，被称作“空气动力学之父”，是近代力学奠基人之一。学生通过查资料的方式了解传热学名人，激发学习的热情和积极主动性。

4.实验课教学

新疆大学热动实验室随时为学生敞开，为其学习提供了便捷的途径，同时热动实验室还配备多媒体，使实验教学质量达到一个新台阶。

要培养民族大学生的动手能力，这就需要引导他们进实验室，做传热学的基本实验，开发传热学综合实训台，参观相关的锅炉和汽轮机设备模型，为后备课程学习打下基础。

使学生参与教师的研究课题。新疆大学热动专业教师几乎人手一个国家自治区自然科学基金项目课题，让民族大学生协助教师进行科研开发，实验研究，在实践中提高他们自身的科研能力。学生从中也学到了很多专业知识，在他们就业时就会受到很多用人单位的欢迎，在一定程度上解决民族大学生的就业问题。

实验课上教师要对民族大学生因势利导，鼓励学生创新，哪怕想法不是很完善的，甚至看似荒唐，都要给予鼓励表扬。培养学生创新能力，树立科学实验第一的观念，让他们养成严谨求实的良好作风。

5.多媒体教学与实例教学相结合

“传热学”有很多教学难点：如，导热微分方程式的求解、非稳态导热问题的求解、对流换热的边界层微分方程组、边界层积分方程组的求解及比拟理论、膜状凝结的分析解、膜状凝结影响因素和大容器饱和沸腾曲线和兰贝特定律及立体角的概念等。多媒体教学可以有效突破这些难点，例如非稳态导热过程，让学生建立起物体内温度分布空间的概念，就可以用多幅不同工况下的温度分布图来生动清晰地讲授，达到良好的授课效果。

但是，多媒体技术出现了许多亟待解决的问题，特别是如何将传统教学模式及教学手段合理结合。因此，在运用多媒体给民族大学生授课时应做到以下几点。第一，精心设计多媒体教课件，善于听取督导组老教师的意见、征求其他老师及同学的合理建议，做到课件既具有针对性又实用性。第二，优化多媒体教学与板书录像的组合，教学方式要根据学生和课堂内容而定，比如有以下几种组合：黑板+幻灯、黑板+幻灯+实物、黑板+幻灯+录像。对于民族大学生，黑板还是不可缺少的，当然他们最喜欢的还是录像讲授，实践证明教学手段太单一是不科学不合理的。第三，合理控制速度，语速要缓要慢，多次反复强调重点。

6.注意学生反映，讲究策略

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0144-02

Abstract：Fluent software was introduced in heat transfer teaching for numerical solution method of heat conduction problem. Numerical solution method was explained combination with Fourier law and heat conduction problem of multi wall.Wall temperature distribution was show by picture，the abstract concept and the theory change into the image picture，to raise students’interest in learning the course.And to make students deeper understanding of what is learned，to achieve the purposes of improving the teaching effect and quality.

Key Words：Heat transfer；Heat conduction；Fluent

传热学就是研究由温差引起的热能传递规律的科学[1]，要求学生掌握强化传热、削弱传热以及能计算简单情况下的温度分布。热传导问题数值解法的是学生比较难以掌握的难点，同时也是重点，要求学生能对简单的热传导问题进行数值求解。通过将Fluent软件引入教学过程，是学生讲学习的重点放在热传导问题数值计算的基本原理上，而求解过程由Fluent软件实现，进一步掌握该软件的用法，为做毕业论文打下一定的基础。

1 Fluent软件的特点

对导热问题数值求解的基本思想是：把原来在时间、空间坐标中连续的物理量的场，如导热物体的温度场，用一系列有限个离散点上的值的集合来代替，通过一定的原则建立起这些离散点上变量值之间关系的代数方程，求解所建立起来的代数方程以获得所求物理量的近似值[2]。Fluent软件是一个模拟和分析在复杂集合区域内的流体流动与传热问题的专用CFD软件，同时也能模拟固体的导热问题[3]。Fluent软件由前处理器、求解器和后处理器组成。其中前处理器Gambit用于网格的生成，网格的生成过程即为计算区域离散化的过程。求解器用于求解所建立起来的代数方程。而后处理器用于处理计算的结果，可以把计算得到的数据可视化[4]。

2 教学案例

分析带有保温层的墙壁的传热过程，在教学中以长3m（x方向），高3.2m（y方向），厚0.3m（z方向）的墙作为研究对象，其中保温层厚度为0.05m，如图1所示。在教学过程中分析以下两种情况下炉墙的传热过程：（1）分析有保温层和无保温层时墙壁的温度分布；（2）保温层厚度不变，分析保温层导热系数对炉墙温度分布以及散热量的影响。水泥墙和保温层的物性参数表1所示。

（1）数学模型。

（2）边界条件。

（3）墙壁中的温度分布。

计算得到不同厚度方向（z方向） xy截面的温度分布，从图中可以看出不同截面上的温度相等，根据傅里叶定律可知热量沿着厚度方向传递。从而验证了传热学中大平板模型中（长度、宽度远远大于厚度的平板）热量沿着厚度方向传递。

计算保温层存在时以及没有保温层时墙壁的温度分布，计算结果如图3所示。图3（a）为炉墙厚度方向yz截面的温度分布，从图中可以看出温度在z方向及墙壁厚度方向发生变化，而在y方向炉墙的温度保持不变。对比有保温层和无保温层两种情况的温度分布，在有保温层时，墙壁中的温度发生剧烈的变化，而无保温层时，墙壁中的温度变化比较平缓。可见保温层对墙壁的温度分布影响比较大。

根据墙壁厚度方向的温度变化，得到墙壁温度在厚度方向的变化曲线，如图3（b）所示。由于墙壁内外的边界条件相同，有保温层时和无保温层时内墙壁的温度为296K、外墙壁温度为260K。无保温层时墙壁内的温度几乎成线性变化，而有保温层时，墙壁的温度变化比较平缓，在墙壁和保温层的交界面处z=0.3m，温度发生剧烈变化，在保温层中温度急剧下降，这是由于保温层的热阻非常小而导致的。在厚度0m

（4）保温层导热系数对热流量的影响规律。

在保温层厚度保持不变的情况下，保温层导热系数的大小，直接影响墙壁的散热，因此分析保温层导热系数对墙壁热流量的影响，如图4所示。随着保温层导热系数从0.06 W/（m・K）减小到0.01 W/（m・K），墙壁散热的热流量从180W减少到40W。导热系数越小，保温层的热阻越大，根据传热过程热流量与热阻的关系可知墙壁的热流量越小，从而减少墙壁的散热。

3 结语

在传热学导热问题数值解法的教学过程中，引入Fluent软件，同时结合傅里叶定律、多层平壁导热问题进行讲解。以墙壁的温度分布为例，分析了有保温层时和无保温层时墙壁的温度分布，比较这两种情况下墙壁的热流量大小，有保温层时能显著的减小墙壁的散热。同时分析了保温层导热系数对墙壁热流量的影响规律。将较强理论的教学内容形象化，激发学生的学习兴趣，加深对传热学基础理论的理解。

参考文献

[1] 杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，2006：1-2.

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一、传热学课程简介

吉林建筑大学从1978年开始招收供热通风与空调工程专业学生，目前该专业调整为建筑环境与能源应用工程专业。传热学课程是本专业的重要技术基础课程之一，学校开设此课程已有30多年的历史，同时该课程还是学校安全工程、热能动力工程专业的重要基础课程之一。其中建筑环境与能源应用工程专业该课程为64学时，安全工程专业该课程为56学时，热能与动力工程专业该课程为64学时。

传热学是研究热量传递规律的科学，内容主要包括热量传递的机理、规律、计算和测试方法等。传热学属于应用科学的范畴，是工程科学的重要领域之一，综合性很强，理论与实践并重。该门课程不但与热机、制冷、热泵、空气调节等传统课程有关，而且正逐步发展到许多新领域中。通过本课程的学习，应使学生具备分析工程传热问题的基本能力，掌握热量传递的基本规律，初步具备利用计算机求解传热问题的能力。

该课程（建筑环境与能源应用工程专业）的知识模块顺序及对应的学时如下。传热的三种基本方式，2学时；导热的基本理论，4学时；稳态导热及计算，8学时；非稳态导热及计算，6学时；导热数值解法及举例，4学时；对流换热概述，8学时；单相流体对流换热，6学时；热辐射概述，4学时；辐射换热计算及应用，8学时；传热分析与换热器计算，8学时。

二、传热学课程师资队伍建设

经过30多年的发展建设，传热学课程已经建立了较完备的配套体系和教学队伍。目前，传热学课程组是学校建筑环境与设备工程专业教研室中教学实力最强的课程之一。该课程的教师队伍中，80%具有硕士研究生学历，师资队伍结构合理，已形成梯队。担任传热学课程主讲教学任务的教师有5人，其中教授2人、副教授（高级实验师）1人、讲师1人、助教1人；具有博士学位的1人，4人为硕士学位；50～60岁1人，40～50岁2人，30～40岁1人，20～30岁1人。为体现课程的基础性和广泛性，学校特别吸收了有热能动力工程专业背景的教师，5名教师中2人为热能工程专业毕业，1人为物理专业毕业，2人为建筑环境与设备工程专业毕业。这是一支学术水平高、结构合理、教学和科研相结合、富有创新精神的师资队伍，在学校的年终评审中成绩优良。为体现对实践性环节的重视，该课程还安排了具有丰富实践经验的教师为试验指导教师，辅导教师和实验教师与学生的比例为1∶35。

三、青年教师的培养

1.青年教师的培训措施

（1）中青年教师的培训。定期把青年教师送到外院校、设计院等单位进修培训，丰富其实践工作经验；发挥老教师的传帮带作用，带领青年教师参加科研项目，提高业务能力。

（2）对青年教师的培养实行导师制。每位青年教师均由一名教学经验丰富、责任心强的教师担任导师，进行全方位的传帮带，使青年教师的成长步伐大大加快，效果显著。

（3）参加教研活动，提高教学水平。教研室坚持每两周开展一次教研活动，并积极开展教研立项工作，鼓励青年教师撰写教学法研究论文。教研内容主要涉及人才培养模式、课程体系设置、课程内容、实践性教学内容及改革、课件制作、授课方法等问题。

（4）青年教师讲课竞赛。教研室通过选派青年教师参加讲课比赛，提高中青年教师业务水平，收到了良好的效果。

2.成效

（1）教学水平提高。青年教师的教学水平进步很快，整体素质有了很大提高，教学质量得到教学专家的肯定和学生的一致好评。在吉林建筑大学举行的青年教师讲课比赛中，该课程教学组有1人获一等奖、1人获二等奖。

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作者简介：衣秋杰（1978-），女，山东栖霞人，山东科技大学机电学院，讲师。（山东 青岛 266590）

基金项目：本文系“2010年山东科技大学教育教学研究‘群星计划’基金项目”（项目编号：qx102035）的研究成果。

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）01-0054-02

“传热学”是热能与动力工程专业的专业基础课程之一，也是能源、化工、动力、土木、电子等学科的主要专业课之一。由于自然界和工业生产中到处都有热量传递现象，所以传热学理论在各个领域都有着广泛的应用。传热学是一门经典的传统课程，同时又是一门发展中的应用性极强的基础课程。山东科技大学（以下简称“我校”）自2001年首批招收热能与动力工程专业本科生起，就在专业培养方案中设置了“传热学”课程，自2009年开始在车辆工程专业加设“热工基础”课程（包括“工程热力学”和“传热学”），目前我校开设传热学课程的专业还有建筑环境与设备工程专业、安全工程专业、过程装备与控制工程、材料成型及控制工程专业。本课程既属于专业基础课程，又是与工程实际结合紧密的应用学科，“传热学”的课程教学质量直接关系到后续专业课程的工程应用及理论研究，在专业人才培养过程中发挥着重要的作用。为了在有限的学时中尽快引导学生入门，笔者在教学实施过程中对教学目标的确定、课程内容选择、课堂教学方法研究、学生情况和成绩考核等方面进行了一系列探索与实践。

一、课程体系和教学内容的改革

“传热学”的主要内容包括热量传递的基本方式，热量传递的基本规律及其应用，传热过程综合分析三大部分。专业不同，课时不同，对本课程的需求是不同的，在保持课程内容体系完整性，服务于专业的原则下，结合专业需要建立内容丰富、层次分明、针对性强的课程体系，丰富和完善与专业相适应的课程体系。在教学实践中根据不同学时数，安排不同的教学内容，制定不同的课程主线。比如，对车辆专业少课时传热学内容，教学重点内容放在热量传递的基本方式和基本规律的应用上，课堂教学围绕着专业需求安排教学内容，其课程主线图安排如图1所示。注重以理论联系实际的方式将相关内容的专业背景、科研信息与应用在课堂教学中体现出来，呈现给学生，使学生能够找到本课程内容与其专业的应用点和结合点，树立和强化学生的工程概念和意识，培养其解决实际问题的能力。

对于多学时的课程教学，教学内容既要结合工程实际，又要和学科前沿相结合，注重学生解决实际问题能力的培养和视野的开阔。教学内容要加强学生工程意识的培养，培养学生解决实际问题的能力。工科院校的教学必须加强对学生工程实践意识的培养和工程设计能力的训练。传热学的数学推导较多，查图查表较多。传统教学观念中，偏重于介绍原理和公式推导，最后套用公式解题。学生虽然会解难题，可是遇到工程实际问题却无从下手。为此课堂教学中从工程应用的角度出发，结合学生的专业特点，举出与专业课程和实践环节密切相关的实例，根据实例建立起数学模型，并确定定解条件（包括边界条件和初始条件），然后利用数学知识求解方程或方程组获得分析解或数值解或得到实验关联式。最后对所获得的解进行分析，用来解释传热现象，指导工程实际。例如，管道保温层的覆设、锅炉炉膛的辐射传热等，通过实例让学生初步树立工程观念。通过增加与工程密切相关的习题来加强学生工程实际意识的培养和工程设计能力的训练。例如，在讲用热电偶测量储气罐内气体温度这一实例时，可以提出如何降低测量误差的问题，引导学生学会在工程实际中如何用理论知识指导生产。这样一来，既可以增强学生的学习积极性，增强他们的工程观念，培养他们的工程意识，还可以培养学生全面考虑问题，解决实际问题的能力。

教材并非唯一的教学课程资源，在传热学中，为学生提供丰富多彩的具有时代特点的传热学学习材料可以拓宽学生的学习视野，激发学生的学习热情。教师可以把与课程相关的前沿学术动态和科研信息随时补充穿插在课堂教学中，鼓励学生利用网络和电子期刊获取与学科相关的论文信息，也可以鼓励学生利用所学知识通过大学生科研立项等科技创新活动解决生活中遇到的问题。例如，在讲解传热的连续介质假定的条件时，可以提到微尺度传热。在讲到强化传热时，可以提到场协同原理。这样可以提高学生的学习兴趣，培养学生的主动查阅科技文献的自学能力和发现问题解决问题的能力。

二、以学生为本的教学方法的灵活应用

传热学虽然是热能与动力工程专业的一门专业基础课，但是它在人们的日常生活和工程实践中都能找到实际应用。现在的大学生思想活跃，自主性强，如果仅仅对教材平铺直叙，照本宣科，教师只顾在黑板上进行公式推导，很容易让学生感到枯燥乏味，不积极思考，感受不到学科魅力，无法集中注意力学习专业基础知识，更谈不上学以致用。如果能够在教学过程中利用其身边感兴趣的实例加以引导，则能激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。例如，笔记本的散热问题，室内暖气的安装位置问题。通过深入浅出的讲解，运用所要讲述的理论分析问题解决问题，不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以激发他们的求知欲和探索精神。

教学过程中启发提问相结合，活跃课堂气氛，提高学生学习的积极性和主动性。教学过程中，学生是课堂教学中的主体，只有调动起学生主体的积极性和主动性才能提高课堂教学效果。专业基础课不可避免的会遇到一些理论分析和公式推导，这些往往是教学内容中比较枯燥乏味的部分，学生很容易失去学习兴趣。采用启发式提问，加强师生互动，可以营造生动活泼的学习环境，促使学生积极参与到教学过程中而不是被动接受知识的灌输。如果能够先分析公式推导的依据、目的和结论，并指出其中的关键点和推导思路，然后留出时间让学生自己动手推导或作为思考题的形式让学生课后思考，在下次课时让学生针对推导过程中遇到的问题各抒己见，鼓励学生勇于质疑，提出自己的新观点，学生可以提出自己的问题，甚至是对教学内容的质疑，这样不仅可以巩固学生对知识的掌握和理解，促使学生主动学习，促进学生发散思维和创造性思维的发展，进一步深化素质教育。在师生互动的过程中，可以提高学生口头表达能力和增强心理素质，还可以教学相长，对教师也是一种督促和激励，需要教师不断提高完善自己，不断与时俱进。

教师要善于总结，通过比较，加深学生对基本概念的理解，通过比较揭示不同现象的本质。例如，通过散热器内热水和室内空气的热量传递与热工设备换热器冷热流体间的热量传递的比较，引出传热过程的概念。通过比较还可以让学生找到知识点之间的相互联系与区别。例如，通过热量传递和动量传递的类比，理解热量传递与动量传递间的某些相同点，加深对热量传递的理解，学会比拟法研究对流换热问题。通过比较，还可以让学生认识到理想物体与实际物体间的差异，理论与实际的差距，认识到理论应用在具体不同条件下产生的个体差异，为今后解决工程实际问题积累经验培养能力。例如，理想物体黑体和实际物体辐射力及辐射换热量的计算的比较。教师不仅应善于总结通过比较教学法帮助学生建立完整清晰的知识体系，还应该引导学生学会独立运用比较方法，培养独立思考，主动学习，善于分析事物本质及联系的能力，形成自己的知识体系。

当然课堂教学灵活性很大，不能为了单纯运用教学方法而运用，适时灵活的将多种教学方法综合运用，才能达到良好的教学效果。例如，在讲授通过圆筒壁的传热过程时，可以由此联系到工程实际中管道的散热问题，这时可以提问相同厚度的保温层放在圆管内保温效果好还是放在圆管外好呢？学生可能认为放在管外好，结果答案恰恰相反，带着疑问就会认真听讲。待这个问题解决后，再问学生同样是在外面包裹一层，电线外面加了一层聚氯乙烯也是起到保温的作用吗？学生又会有疑问，这时引出“临界热绝缘直径”的概念，通过分析热流量和圆筒直径的关系，发现直径小于临界热绝缘直径时，在外面敷设保温层反而起不到保温的作用，起到散热的作用；当直径大于临界热绝缘直径时，在外面敷设保温层才能起到保温的作用。通过创设问题情境，运用比较法，启发提问相结合的教学方法，有利于学生解决实际问题能力的培养。

三、教学实践方式的改革

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二、明确本课程的学习方法

鉴于传热与流体流动数值计算课程的重要性，特别是许多学生在接下来的学位论文工作时，都要采用数值计算的手段去研究自己的特定问题。那么如何才能学好CFD或NHT？或者是应该采用什么样的方法来学好这门课程？这是初学者经常爱询问的问题。有效的学习方法能起到事半功倍的效果，对于本门课程学习中需要注意以下几方面的问题：1.要有扎实的流体力学和传热学基本知识。所谓计算流体力学或计算传热学，顾名思义，就是数值计算和流体力学（或传热学）两方面知识的结合。要想学好CFD和NHT，首先要有扎实的数学功底、流体力学和传热学的基本知识。在理解并应用CFD和NHT的所有知识之前，我们必须充分理解流体力学和传热学控制方程，包括它们的数学形式和它们所描述的物理现象。有的同学在学习过程中想要绕过流体力学和传热学的基本知识，特别是粘性流体力学的内容，最终的效果只能是知其然而不知其所以然。2.不要忽视自己动手编写程序。这是一门理论和编程并重的课程，应使理论与编程操作相结合，二者才能相得益彰。因此，想要学好CFD和NHT，应该鼓励自己去编写一些计算简单问题的程序。而且只有通过编写程序来亲手实践，才能了解CFD和NHT究竟是如何一回事。3.要学习使用商品软件。自己编程是一个良好的学习方法，针对某一较简单的问题编程容易实现；而对于复杂问题，自己动手从零开始编写程序将会是一个繁杂的工作。对于作为工程计算而非专门的研究型人员来说，学会使用一个通用的商品软件是有益的，像流行的PHOENICS、FLU-ENT、CFX和Star-CD等商品软件，虽说不是针对性软件，应用于某些专门问题的计算时可能表现出效率低、精度低，但要自己编制一个计算复杂流场的软件，还是要慎重思考。

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关键词 :注塑模具、UG, CAD/CAE、Moldflow

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关键词： 动车组；制动盘；材料；仿真；试验

Key words： motor train unit；brake disc；material；simulation；test

中图分类号：U270.35 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）22-0030-03

0 引言

国内高速铁路已经进入了高速发展的时期，随着郑西、京沪、武广等高速铁路线和五大城际客运铁路线路等竣工投入使用，国内对时速250公里及以上高速动车组的需求量也日益增大；因此时速250公里及以上动车组是我国现阶段引进和研发的重要项目。随着高动车组速度的不断提高，很大程度上节省了国内两地间的旅行时间，使得全国范围内很多城市之间能做到当天到当天回；然而由于运行速度的提高，对高速列车旅行的安全性要求也不断提高，也越来越受到大众的关注；列车安全性问题中，盘形基础制动系统的好坏是能否保证列车按要求停车的最终保障，而制动盘是其中最为关键的零部件之一，承担着制动过程中产生热能量的80%～90%，因此，制动盘耐温性能和摩擦性能的好坏，决定着列车运行的最终安全。现高速动车组制动盘基本全采用国外进口，按国家铁路部门要求急需进行国产化研制。

本文设计了一种高速动车组用制动盘结构，分析了1#和2#两种材料的材料性能，通过利用ANSYS对1#和2#两种材料盘体制动过程温度场、热应力场情况的仿真对比分析，确认适合用于高速列车制动盘的材料，为制动盘的顺利研发奠定理论基础。

1 制动盘结构和材料参数

1.1 结构设计 图1为设计的制动盘三维结构，该制动盘做了通风结构设计，主要有盘体摩擦面和各种不同结构和作用的散热筋，主要保证盘体制动时的通风散热效果，降低盘体制动过程中的温升。

1.2 材料选型 本文设计了1#和2#两种制动盘盘体材料，分别对两种盘体材料物理特性参数进行试验分析。图2为两种材料的导热系数随温度变化曲线。图3为两种材料线膨胀系数随温度变化曲线。

2 热分析仿真模型建立

2.1 结构模型 考虑到制动盘在制动过程中受力对称，而且制动盘的结构为中心对称，故采用整个模型的1/12进行计算，这样可以减少计算量，在边界上施加对称边界条件进行计算，扇形区的两个截面采用耦合结点进行处理，这样处理之后与整个盘体的模型等效，而单元数减低为原先的1/12，大大降低了计算成本。划分后的有限元计算模型如图4所示。

2.2 热载荷条件 根据传热学理论，对于无内热源的各向同性材料，其热传导方程为式如下：[1]

■+■+■=■■

式中，T为温度，（K）；t为时间，（s）；ρ为材料质量密度，（kg/m3）；C材料比热容，（J/（kg·K））；λ为材料导热系数（W/（m·K））。由能量折算法确定制动盘的热流密度[2]：根据能量守恒定律，从能量的角度分析列车的制动过程。假设列车动能全部转化为制动盘的热能，则制动过程中闸瓦与制动盘摩擦产生的热量可由如下公式表示：Q（t）=W=■Mv■■-v■■

式中，v0列车初速度，vt为列车制动过车过程中某一时刻速度，t为总制动时间，W为列车动能，M为列车质量。

根据热流密度的定义，热流密度q和摩擦热量Q可表出如下：q（t）=■/S

式中，S为参与摩擦的制动盘面积，即闸片在制动盘上划过的圆环面积S=πR■-r■。

考虑到实际制动过程中，由于存在轮轨摩擦和空气阻力等因素，列车动能只能有一部分转化为热能，又有一部分热量被闸片吸收；因此，引入转换效率概念η，可得热流密度q与时间t的函数关系如下：q（t）=-η■

式中，q（t）为t时刻加载于制动盘面的热流密度，（kW/m2）；M为列车质量，（kg）；a为制动加速度，（m/s2）；v0为制动初速度，（m/s）；n为每根轴上装配的制动盘个数；R和r分别为闸片与盘面摩擦的环形区域的外径和内径，（m）。

2.3 对流换热系数Hf[3] 对流换热系数与导热系数不同，它与材料无关，而取决于流体流动状态、流体物理性质、壁面温度以及壁面的几何形状。根据平面散热问题的传热学理论得H■=0.664■■p■■■

式中，pr为普朗特数；λα为空气导热系数，（W/（m·K））；L为壁面长度，（m）；u■为空气流动速度，（m/s）；v为空气得运动粘度，（m2/s）；忽略制动盘温度周围温度变化的影响，则v、pr、λ为定值，Hf只与u∞和L有关。

3 仿真分析

依据有关高速动车组制动技术参数，设计仿真计算轴重15t，制动初速度为300km/h，制动盘初始温度为20℃，进行边界条件以及热载荷的计算，并以此进行1#和2#两种不同材料制动盘在温度场、热应变及应力场等有限元仿真计算，并进行比较分析。

3.1 温度场仿真分析 根据所给已知条件对两种不同材料制动盘在同等条件下进行温度场的仿真分析，图5为制动盘各部位节点温度随时间变化曲线，图6为最高温度时刻制动盘温度云图，图中（a）表示1#材料制动盘，（b）表示2#材料制动盘，下同。从图中分析可以得知：两种材料的最高温度均出现在摩擦面上，最高温度均出现在约制动后80s，1#材料制动盘最高温度约645℃，2#材料制动盘最高温度较低，约529℃；摩擦面温度变化趋势为先升后降，盘体背面温度由于热传导作用升温趋势要缓于摩擦面。从仿真结果可以看出，2#材料制动盘在制动温升方面明显优于1#材料制动盘。

3.2 应力场仿真分析 通过温度场分析模型转化为结构分析模型，导入材料的非线性特性参数，给有限元模型加以对称边界和位移约束，同时步步加载所分析得到的各时段温度数值，进行制动盘热应力的求解计算。图7所示为两种材料在相同条件下不同位置热应力有限元仿真结果。从应力分析曲线可以看出，两种材料制动盘摩擦面应力均要高于其他部位，1#材料制动盘最高应力410MPa，2#材料制动盘最高应力215MPa，明显小于1#材料材料，这也预示着在相同疲劳强度基础下1#材料比2#材料更易出现裂纹，所以2#材料制动盘的抗热裂纹性能明显高。

4 结论

本文主要设计了一种高速动车组制动盘的结构，并通过制动盘温度场、热应力场仿真分析对1#材料和2#材料两种材料制动盘进行了材料选型工作，经过分析得出结论：2#材料制动盘的最高温度、最大应力均小于1#材料制动盘，具有更高的热容量，符合高速动车组对制动盘的性能和高热容量的要求，是理想的制动盘材料，可以进行进一步的试制和试验验证工作，同时，为高速动车组制动盘的材料国产化提供了依据。

参考文献：

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2.德国高校。应用型大学课程设置和内容多偏重于应用，毕业设计以校企合作的方式为主。联邦政府和州政府均提供经费、制定法规和优惠企业的政策，学生可以从多种渠道选择自己感兴趣的题目。（1）本科生教育分两个阶段，第一阶段一般为两年，通过考试进行选拔和淘汰。第二阶段学生选择专业方向，完成必修课、选修课和任选课程的学习任务，还要完成规定实验、课程设计、专题报告、实习和毕业论文，第五学年，学生花3~6月时间写毕业论文[5]。（2）毕业设计选题。①大企业在网站或报纸杂志上贴出课题信息，学生申请企业选择是否录取。②小企业由校内相关部门企业需求信息和课题内容。③一些校内课题信息。（3）毕业设计管理方式。①一旦学生被企业选中，企业就会派一名工程师指导学生的毕业设计工作，包括给出具体的课题名称、任务要求、课题截止时间、预期结果等。②学生在设计课题一段时间后，要找导师审查课题。（4）毕业设计基本要求。①大约100页的文字材料、论文格式、需要的图表说明。②对于论文的质量控制，坚持应用为本。即使课题未能完成，以科学的方法进行课题研究，也可以获得通过。（5）毕业设计成绩评定。五分制评定。毕业论文分数加上专业考试分数而得出的平均分数是毕业的总分。评定毕业论文原则上有两位考官，其中一位是毕业论文题目的指定者，另一位（教师或毕业设计单位工程师）由考试委员会主席委派。两位考官在评定毕业论文中发生意见分歧时，以地方性考试规则的评分办法为准。成绩由学校教授给出，毕业设计单位不参与成绩评定。

二、机械工程专业毕业设计教学模式探讨及实践

提出毕业设计与生产、科研、教学相结合的教学模式。以指导老师为中心、学生为主体管理，对毕业设计全程质量监控。

1.时间安排。工科院校的毕业设计基本都是安排在大四下学期，16周，每周5天，要求学生每天必须保证8学时，学时总数是640学时，便于集中做好毕业设计，管理与指导学生。缺点是学生没有充足自由安排时间，设计质量得不到保证。暑期期间，重点学习冶金工艺、相应重点设备结构、传动原理及零件或材料加工机理。大四上学期，基础知识学习、夯实及拓展专业知识、研究及设计工具掌握。如本课题组研究重要方向之一，金属材料控冷强韧化，就需要学生学习流体力学、传热学及材料相关理论，并且熟悉研究及设计工具，如流体仿真软件Fluent、有限元软件ANSYS、设计软件CAD二维或三维等掌握及熟练应用。大四下学期，进入学校规定的毕业设计阶段，重点是研究及设计方案的创新。

2.结合生产实际或者实验室建设任务，努力做到真题真做。本专业选题绝大多数仍然以冶金行业中课题进行设计及研究。作者所在的“金属材料控冷强韧化”研究团队，分为钢板、钢管、棒材及型钢等方面控冷题目的设计或研究，根据品种规格，在一大题目下，分若干小专题。如“浸入式钢管淬火装置研究与设计”题目下，有几小专题“浸入式钢管淬火装置影响因素研究”、“浸入式钢管淬火装置上料装置设计”等，这样选题能对学生进行流体力学、传热学、液压传动及机械等各专业的综合训练。对于已经明确就业意向或者是找到就业单位的学生来讲，作为指导教师必须要根据学生在就业时的选择以及需要设计相关的毕业课题，如准备读研学生分配做论文（研究）类题目，拟到公司就业学生分配做设计类题目。

3.借鉴国外高校做法，以小组为单位进行毕业设计。培养团队合作精神。如“浸入式钢管淬火装置研究与设计”题目的几个专题，研究题目可以为设计题目提供设计合理结构参数，设计题目又可为液压设计或研究题目提供合理结构模型。

4.国内设计成果主要有二类：设计类提供图纸，设计类课题的设计图纸工作量，一般控制在4~7张（折合A1）；机类专业学生必须有用计算机绘制的图纸；研究类提供毕业设计（论文），要求使用计算机打印。将毕业设计成果多样化。只要能反映学生的创新成果，达到学生锻炼的目的成果形式均可。

5.采取“专题讲座”、“学术汇报”、“个别辅导”、“科研实践”、“小组讨论”等多种指导方式指导学生。第三类是校企联合指导毕业设计，提高设计质量。但必须组织得当，在校企联合中“以我为主”，坚持学校主导作用。

6.毕业答辩时，一般会根据专业大类分成几个小组，学生单独答辩，答辩组对学生的态度、能力水平、论文质量及应用价值给出评定意见，给出成绩。以答辩组成绩为最终成绩。建议还是建立指导教师、评阅教师及答辩组共同给学生成绩较为合理，当然可以给答辩组成绩更高的权重，有的高校达到50%。作者所指导本科生中，优良率一直较高，尤其是在设计方面，图纸规范，结构合理，较好地传承了我们工科院校对本科生进行良好设计综合训练的传统。

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IUTAM 大会委员会是一个常设委员会，负责每4 年1 次的世界力学家大会(ICTAM) 的组织工作。此前，我国学者周培源、林同骥、钱令希、郑哲敏、王仁、庄逢甘、程耿东、白以龙分别担任过大会委员会委员。

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【基金项目】本文系2013年哈尔滨工程大学教学改革项目“基于创新型人才培养的《燃料与燃烧》教学模式改革研究与实践”（JG2013YB09）的研究成果。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）18-0057-02

现代社会能源主要来源于化石燃料的燃烧，能源短缺已成为世界各国面临的迫切问题，寻求新型燃料以及研发高效低污染燃烧装置已成为各国面临的重大任务。 “燃料与燃烧”是一门研究化石燃料及其燃烧规律的传统学科，同时又是一门反映最新燃料及燃烧技术，并与之保持同步的新学科。

作为高等院校热能与动力专业方向的重要专业基础课，“燃料与燃烧”以“高等数学”、“大学物理”、“大学化学”、“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”等传统基础课程的知识为基础，由于涉及学科多，应用知识繁复，与其他基础课程相比，具有课程理论难度大、跨度大、知识点多且零散和对数学要求高等特点[1，2]。为此，针对我校热能与动力工程专业人才培养特点和要求，结合多年教学实践经验，对“燃料与燃烧”课程教学内容的制订及教学手段的选择提出自己的建议。

一、课程内容及特点

1.课程内容

“燃料与燃烧”包括燃料、化学热力学、化学动力学、燃料的着火理论、火焰的传播与稳定理论、预混燃烧理论和扩散燃烧理论等基础理论，液体燃料、固体燃料的燃烧过程及其经典的模型等教学模块；课程主要包含：（1）燃料、（2）燃烧过程的物质平衡与热平衡、（3）化学反应动力学、（4）燃烧系统守恒方程、（5）着火和燃烧界限、（6）预混气的燃烧、（7）层流预混火焰、（8）层流扩散燃烧、（9）气体湍流燃烧、（10）液体燃料的扩散燃烧、（11）固体燃料的燃烧、（12）燃烧污染与防治、（13）船舶动力装置的燃烧等教学内容。

2.课程特点

实际燃烧过程涉及质量、动量和能量的交换和变换，涉及燃料和氧化剂之间的化学反应，具体过程十分复杂。“燃料与燃烧”课程知识点多、理论性强、学科交叉性强。因此，一方面，该课程的学习要求学生很好地掌握前期“大学物理”、“大学化学”、“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”等专业基础课程的内容；另一方面，该课程的学习又可以促进了学生对上述课程知识点的理解。

“燃料与燃烧”课程理论性强、知识涉及面广，是一门典型的理论和实验相结合的学科。由于燃烧过程的复杂性，截至目前，燃烧科学的研究仍然以实验研究为主。先进诊断技术的不断出现使得燃烧实验获取的数据更加可靠、准确[3]。20世纪以来，着火模型、火焰传播理论、反应流体力学和计算流体力学等的建立使燃烧理论有了长足的发展。并且，随着大型计算机的出现，使得采用数值模拟方法研究燃烧过程已经成为发展趋势[4]，这些都有力地促进了燃烧技术的发展。但这些理论模型对于本科生而言很难理解。这就要求授课老师探索适合本科生知识结构及认知水平的教学内容和教学手段。

二、教学方法

1.教材的选择

“燃料与燃烧”这门课程知识点多、理论性强、概念抽象，如何上好这门课，选择适合的教材是非常重要的环节。好的教材有利于制订合理的教学内容和教学计划，可以有效促进教师的教学和学生的学习。目前市面上发行的教材主要有国外教材的国内翻译版和国内教材两类，比如Kuo. Kenneth K.的《Principles of Combustion》和Turns. S. R.的《An Introduction to Combustion》以及国内顾恒祥编著的《燃料与燃烧》教材和严传俊的《燃烧学》等，这两类教材各有特点。合适的教材应该能够与学生的知识结构及认知能力相适应，与该课程的教学目标相适应[5]。

针对本课程的特点，教材的内容要全要新，应能够较好地反映当前燃烧理论发展水平及技术发展现状。教材内容应当包括燃料、化学热力学、化学动力学、燃烧物理基础、预混燃烧及扩散燃烧、液体及固体燃料的燃烧等。由于是面向本科生的教材，应当内容简单易懂、表述深入浅出、实例丰富直观、结构逻辑清晰，能有效衔接理论分析与工程实例，这样才能提高学生学习兴趣。目前国内出版的《燃料与燃烧》教材要么理论性太强，要么涵盖内容不全面，要么内容深度不够，总之都存在这样或那样的问题。为此，根据我校本科热能与动力工程专业方向学生培养的目标和特点，我校“燃料与燃烧”课程组的老师编写了适合我校学生使用的《燃料与燃烧》教材，该教材系统地阐述了燃烧的基本原理和理论；详细讲述了燃料动力学燃烧的计算方法，详细论述了燃烧热力学和燃烧化学反应动力学，着重介绍了船舶动力装置涉及的预混燃烧和油滴蒸发控制的扩散燃烧；最后，为及时反映燃烧技术的最新研究进展，增添了新型船舶动力装置所采用的燃烧技术[6]。在教材的编撰过程中，大量引用了我校教师及研究生们的研究成果。教材针对性强、内容新颖，强调了“燃料与燃烧”课程的理论性和工程应用性，培养了学生学以致用、理论联系实际的能力和素养。

2.教学内容设计

“燃料与燃烧”课程教学内容应该具有目标性、实效性、科学性、启发性，为此在其教学内容的设计过程中，应该注意以下几点：

①内容要重点突出。“燃料与燃烧”课程内容包括化学热力学、反应动力学基础、着火理论、火焰传播与稳定理论、液体燃料及固体燃料的燃烧等部分，但在各部分内容的讲解上要有重点。课程中化学热力学和化学动力学基础是整个课程的理论基础，讲解内容包括化学平衡、热化学、化学反应速率、质量作用定律、反应级数、活化分子碰撞理论及链锁反应理论等。其中，化学反应速率、质量作用定律、阿累尼乌斯公式和链锁反应理论可作重点讲解。关于着火理论，授课重点放在闭口系统着火理论模型的建立和结果分析上，并分析燃烧放热量和散热量随温度的变化曲线，确定着火温度与初始温度、物理化学因素和散热强度的关系。对于火焰传播与稳定理论，授课的重点在火焰传播概念、气体的动力燃烧与扩散燃烧及火焰稳定的基本原理与方法的讲解。对于预混燃烧，授课的重点在瑞利公式、郎肯-雨果尼奥公式的推导，以及爆震波、缓燃波的性质，并分析层流火焰的传播速度。对于扩散燃烧和液体燃料的燃烧，重点在伯克-舒曼理论、燃料射流的唯象分析、液体燃料的雾化、蒸发模型及液滴的质量燃烧速率。对于固体燃料的燃烧，碳的燃烧化学反应及碳粒的燃烧速度可作为授课重点。

②理论与实践相结合。“燃料与燃烧”是一门理论性及实践性都很强的学科。课程涉及的相关理论模型比较抽象，不易掌握。因此，该课程的教学内容必须与工程或生活实践紧密结合。在课程教学内容设计过程中必须将理论与具体工程案例或燃烧相关生活案例相结合，以具体案例作为切入点，将复杂抽象的理论概念穿插到生动、具体的案例中进行讲解。对于热能与动力专业的本科生，笔者结合船舶柴油机，利用燃烧学理论讲解燃烧室结构设计、燃油燃烧过程、过量空气系数、着火等这些具体设计方案背后的理论依据，从而强化对燃烧理论的理解；结合汽油机和柴油机，讲解点燃和压燃，讲解不同燃烧方式对汽油机和柴油机的影响，讲解烃类燃料着火点和自燃点的区别；结合家用燃气灶台，讲解燃料的扩散燃烧。通过以上措施，使学生课本理论与实践统一。

3.教学方法设计

①采用启发式教育。在“燃料与燃烧”课程教学过程中从学生的知识结构及认知能力出发，结合具体的教学内容和教学目标，采用提问、讨论和案例分析等多种方式，让学生参与教学过程，激发学生的学习热情，使他们在活跃、开放的教学氛围中理解掌握燃料与燃烧相关的知识点，并逐步掌握应用相关知识点分析解决实际问题的能力和提升团队合作能力。

②多媒体与板书的有机结合。随着计算机技术的发展，多媒体技术已成为课堂教学的重要手段。多媒体教学课件图文并茂、内容丰富、信息量大。就“燃料与燃烧”而言，燃烧过程细节可以被生动地显示出来，危险实验也可被充分地展示出来，使学生能够更加深刻、有效地理解相关燃烧理论和燃烧过程。但是，使用多媒体技术授课，老师讲课速度加快，课程信息量增加，学生课堂紧张度增加，易造成学生的思维跟不上授课速度，影响教学效果。板书比较灵活，便于控制授课节奏，适合于讲解复杂理论模型，教师在授课过程中，可以通过板书引领学生的思维，进行详细的讲解和推导，学生易于理解和融会知识。但是，板书速度慢、效率低。因此，在“燃料与燃烧”课程教学过程中，将多媒体教学与传统板书有机结合，扬长避短，充分发挥各自优势，以达到最佳的教学效果。

③多种考核手段的结合。在教学过程中，采用多样化的考核手段，了解学生对课程知识点的掌握情况，督促学生的学习。平时成绩、课堂提问、课后作业、案例分析、阶段考试和小论文等都可以作为考核手段。但无论采用何种形式的考核手段都应当从激发学生的学习热情、提高学生的学习效果和增加学生对本课程本专业的认识出发。

三、结论

综上所述，“燃料与燃烧”融合了“大学物理”、“工程热力学”、“传热学”、“流体力学”、“气体动力学”和“高等数学”等课程的知识。在教学过程中应点面集合，重点突出，理论联系实际，加强对学生实践能力、团队合作能力和创新能力的培养，不断更新教学内容。同时，作为老师，需要不断学习，及时掌握该课程新的知识点，及时更新教学内容。

参考文献：

[1]邓文义，苏亚欣. “燃烧学”课程建设与探讨[J]. 中国电力教育， 2012（27）：70-71.

[2]苏磊. 燃烧学-教学有感[J]. 中国科教创新导刊，2009（34）：134.

[3]Kuo， Kenneth K. Principles of Combustion

[4]严传俊， 范玮. 燃烧学[M]. 西安： 西北工业大学出版社， 2008.

[5]王保文， 王为术， 高传昌. 电厂热能动力工程专业“燃烧学”教学内容设计[J]. 中国电力教育， 2010， （30）：100-102.