传热学论文范文

传热学论文范文第1篇

关键词：传热学；研究型教学；研究能力

所谓研究性教学，就是将课内讲授与课外实践、教师引导与学生自学、教材与阅读有机结合并达到完整、和谐、统一的教学。研究性教学既能发挥教师的主导作用，又能发挥学生的主体作用；既能培养学生的学习兴趣，激发学生思维，又能培养学生分析解决问题的能力；既能使学生掌握系统扎实的基础知识，又能培养学生的实际操作能力，克服了接受性教学的缺陷[1]。所谓研究，并不是要脱离教师指导、脱离课堂教学、脱离教材，而是教师根据教学内容和学生的认识水平，激发学生主动参与教学过程，启发学生积极思考，引导学生运用所学的知识去积极探索新知识，培养学生创造性地分析解决问题的能力。研究型教学是一个理念，或者说是教学的一种互动形式。这种互动，不局限于课堂内，可以延伸到课堂外，是课堂内外的互动。这种理念拓展了教学方法手段的外延，从更高层次或角度深化了教学改革的思路。研究型教学使传授知识与能力培养并行。

传热学课程是能源与动力类专业本科生的一门重要的专业基础课[2-3]。学生通过本门课程的学习，能分析解决与热量传递相关的问题，为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。传热学是一门应用型专业基础课，它的显著特征是：理论与实践的紧密结合。传热学在生产技术领域中的应用十分广泛。如：热能动力学、环境技术、材料学、微电子技术、航空航天技术存在着大量的传热学问题，而且起关键性作用。传热学的发展和生产技术的进步具有相互依赖和相互促进的作用。传热学在生产技术发展中已成为一门理论体系初具完善、内容不断充实、充满活力的主要基础科学。高参数大容量发电机组的发展，原子、太阳、地热能的利用，航天技术、微电子技术、生物工程的发展，推动传热学的发展，而传热学的发展又促进生产技术的进步发展。同时，随着生产技术及新兴科学技术的发展，又向传热学提出了新的挑战和新的研究课题。因此，传热学课程教学内容的组织和表达方面从以往单纯地为后续专业课学习服务转变到重点培养学生综合素质和能力方面，这是传热学课程理论联系实际的核心。从实际工程问题中、科学研究中提炼出综合分析题，对培养学生解决分析综合问题的能力能起到积极的作用。在教学过程中重视学生在学习过程中的主体地位，启迪学生学习的积极性，在时间上给学生留有一定的思维空间，从而进一步培养创新的思维能力。对综合性、应用性强的传热问题进行详细的分析讨论，同时介绍传热学的发展动态和前景，从而给学生开辟广阔且纵深的思考空间。因此，改传统的传热学教学方式为研究型教学已势在必行。

一、研究型教学对教师的要求

研究型教学不是教学研究，更不是科学研究，但是作为教师不能只教学，要积极开展科学研究和教学研究工作，只有积极投入于这些工作当中，才能不断提高自身的素质和研究工作的能力，积累更多的教学素材，把研究成果应用到教学工作中，使教学内容更丰富多彩，使研究型教学更加生动、具体，从而激发学生的求知欲望。下面具体从四个方面来说明对教师的要求。1.教学原则。（1）教师首先要按照学生的实际情况进行教学。传热学课程理论性强，涉及到的数学知识和数学公式比较多，而学生对数学知识的掌握和应用能力参差不齐。以对流换热过程的数学描写为例，教师讲授时把用到的数学知识点提出来，基础差的学生可以课后查阅数学课本，没有必要在数学细节上浪费时间。讲授时重点提出各方程得出所依据的物理定律，如能量方程的得出首先依据能量守恒定律，以此为线索，把研究对象的能量得失一一分析出来，然后加以整理就很清楚地得出能量方程。通过这样的讲述，学生明确了方程中各项的物理意义，并且可以做到举一反三。课后教师可以结合自己的科研工作，给学生布置一个任务，比如让学生建立不可压缩流体在封闭空腔内热毛细对流的数学描写。学生既可以巩固所学的知识，同时也通过查阅资料，了解了热毛细对流的本质及其工程问题，开拓了学生视野。（2）为学生主动发展而教学。传热学课程的教学可以为学生提供很多的思考空间，从而提升学生的创新能力。课程主要有四大模块：导热、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器。每一模块讲述结束后，都需要把基本理论和影响因素进行归纳总结，然后提出问题，让学生广泛查阅资料，开动脑筋，回答强化或削弱热量传递的措施，甚至提出一些创新性设备让学生去构思，如暖手炉、保温杯、新型换热器等。（3）在交流和沟通中教学。大学教育不同于中小学教育，教师与学生面对面交流的时间少，为此，我们设置了一个课程网站，在网站中专门开辟了讨论空间，学生有问题可以通过该网站与教师交流，也可以同学之间相互交流。从而提升学生的学习兴趣，通过交流，让学生广开思路，提高其创新能力的目的。（4）把学生的经验作为资源。每学期上传热学课，我们都要定期开师生座谈会，让学生谈谈学习体会、学习过程中有什么困难、需要教师在教学过程中做哪些改进等。教师根据学生谈论的话题或问题进行相应改进。每年课程结束后，大部分学生都会由衷地说：传热学课虽然难，但是我们学得很好。

2.教学观念。传统的教学方式是以教师选定的某本书为教材，整个教学过程围绕这本教材展开，教师以讲述这本教材的主要内容为教学任务。这种教学观念，无疑很大程度上制约了学生主动学习的意识。研究型教学除了讲述教材的基本知识外，更重要的是把教材素材化、综合化，形成主题性学习氛围。传热学教材很多，教师可以根据学校各学科的特点，选定一本作为主要的教材，然后再推荐其他有价值的中英文教材作为主要的参考书。众多传热学教材中都有很多专题性的内容，我们在授课过程中，可以将这些专题适当地加以利用，让学生分组查阅资料，小组讨论，然后形成小论文，教师根据小论文的质量核定成绩作为平时成绩。

3.教学模式。传热学是专业基础课，有教学大纲所规定的学习内容。它的研究性教学不同于专业课，教师必须在基本理论讲述清楚的前提下提供研究性学习的空间。因此，我们的教学模式主要由两部分构成：（1）模块化教学研究。以核心教学内容组成专业模块，以基础知识、基本技能组成基础模块。本课程包括三种基本热量传递形式的基本理论和基本知识，以及热量复合传递的热工分析和计算。质量守衡、动量守衡与能量守衡这三大守衡定律贯穿整个课程。《传热学》的各模块单元内容既相对独立，自成体系，又相互联系。学生在完成某一块内容的学习后，可以形成解决分析某一类传热问题的能力。因此，按照教材内容的完整性和独立性原则，可划分出在内容上相互独立的知识模块，再根据不同需求组成不同的知识链，满足不同学时、不同专业层次的需要。（2）问题引导式和案例式教学研究。创设情境，提出若干与传热问题相关的问题。情境的创设需要结合科研与现代科技发展趋势进行收集与整合。

4.课后作业。研究型教学法以提升学生和教师的研究能力为导向布置作业。整个学期除了布置课后有代表性的作业外，还可以布置一个作业——撰写一篇综述性的研究论文。论文题目在学期初由学生根据兴趣选择，即从“传热学”所规定的4个单元的题目中选择一个。要求参阅用英文与中文发表的有影响力和具有标志意义的成果；需要介绍数据资料的来源和收集过程，以及归纳后的资料，对资料中获得的可以借鉴的地方和不足之处进行交流，展开学术对话。

5.对学生的评价。对学生的成绩评定可以采用期末考试与研究论文相结合的办法，期末考试成绩是基本线，如果没有过基本线，教师就不考虑研究论文。对研究论文的评定严格按照学术研究的路径和标准进行。

史密斯、凡·多文曾经指出，尽管主动的、实践导向的方法有很雄厚的教育学理论基础，但是直到目前它仍然没有很好地改变大学教师传统的教学方法[4]。我们可以预计，尽管研究型教学实施的结果可以提升教师和学生的研究能力，但是全方位地被大学教师所接受并采纳还需要一段较长时间。

二、研究型教学对学生的要求

学生的发展是课程实施的出发点和归宿。课程实施应当着眼于学生全面素质的提高，为学生健全人格的形成以及能力、知识诸方面的学习与发展创造条件。研究性学习教学要特别重视对学生综合能力的培养，它除了对教师提出更高的要求之外，要求学生在学习过程培养和具备以下能力：（1）要有敏锐的观察与思考能力；（2）要有搜集与积累资料的能力；（3）要有综合运用各科知识解决实际问题的能力；（4）要有一定的人际交往能力和合作精神。而这几种能力的具备，正是高等教育的目标所在。因此，研究性学习教学中，学生从各种活动中获得的不仅仅是知识，更是一种学习品质、能力，从而为他们的终身学习、长远发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]刘秀伦，等.实施研究型教学，促进创新人才培养[J].教育探索，2007，（3）：22-23.

[2]杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，2006：1-8.

[3]赵镇南.传热学[M].北京：高等教育出版社，2002：4-10.

[4]Smith，L.W.andVanDoren，D.C.，Thereality-basedlearning method：a simple method for keeping teaching activities relevant and effective[J].Journal of Marketing Education，2004，Vol.26No.1：66-75.

传热学论文范文第2篇

关键词：传热学；多媒体教学；实验教学；英文教学

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.

[4]蒋劲.超燃冲压发动机燃烧室再生冷却研究[D].西北工业大学,2006,(6).

[5]秦彪.CPU散热中的传热学和空气动力学[M].深圳市秦博核芯科技开发有限公司,2008,(8).

传热学论文范文第3篇

关键词：数值传热学；教学实践；课程建设

作者简介：翁建华（1968-），男，江苏吴江人，上海电力学院能源与机械工程学院，副教授；李永光（1957-），男，湖南长沙人，上海电力学院科研处处长，教授。（上海 200090）

基金项目：本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目（项目编号：YKJ-2013005）的研究成果。

中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）32-0089-02

数值传热学，又称计算传热学，是一门运用数值方法求解传热与流体流动问题的学科。数值传热学在电力生产、航空航天、暖通空调、电子产品与设备散热、机械化工、环境工程等行业都有着十分广泛的应用，也是动力工程及工程热物理学科研究生教学中一门十分重要的课程。数值传热学与计算流体力学有着十分紧密的联系。数值传热学中对流换热问题的求解需对流场进行数值求解，而这部分内容也属于计算流体力学。但数值传热学与计算流体力学两者又有区别：比如理想流体的数值模拟是计算流体力学中的重要内容，但这部分内容却很少在数值传热学中涉及；热辐射的数值计算属于数值传热学的内容，而这部分内容在计算流体力学一般不涉及。[1]

考虑到学习数值传热学和计算流体力学需要一定的数理基础，除一些重点高校外，多数高校在研究生阶段才开设这两门课程。随着数值模拟在工程实践中应用的日趋广泛，有些专业如环境工程也探讨在本科生中讲授计算流体力学。[2]上海电力学院自研究生招生以来，“数值传热学”课程已在动力工程及工程热物理学科研究生中讲授多年。课程采用的教材是由西安交通大学出版社出版，陶文铨编著的《数值传热学》（第二版）。数值传热学内容丰富，既有理论推导，又有在传热与流体流动实际问题中的应用。在考虑非重点高校研究生实际状况的基础上，需要始终围绕课程的教学目标，对教学内容进行合理安排；同时需要采取适当的教学方法与手段，以便提高学生对课程的学习兴趣。

一、教学内容安排

1.基本原理与方法

数值传热学在非重点高校的教学主要是为了培养学生运用数值方法求解相关工程实际或研究领域中的传热和流体流动问题。尽管偏重于实际的应用，但学生对控制方程、基本原理和方法的掌握，对数值方法的运用至关重要。[3]计算流体力学课程的实践与建设对“数值传热学”课程具有很好的借鉴意义，王福军等讨论了计算流体力学在高等农业院校中的教学实践与教学改革，认为基本理论知识和数理基础的讲授是不能改变和动摇的。[4]对基本原理与方法，无论是内容的广度，还是深度，都要加以综合考虑，进行合理取舍，并合理分配课时。既要注意避免内容太多或理论过于深奥，也要避免内容过于简单而影响学生对原理和方法的运用。经过多年的实践，在教学内容方面，控制方程的离散方法主要介绍了物理意义明确、在传热与流体流动问题的数值计算中应用广泛的控制容积法；对流项的离散格式着重介绍了中心差分、迎风格式、混合格式以及QUICK格式；椭圆型流动与对流换热问题的求解主要介绍交错网格与同位网格上的SIMPLE算法及SIMPLE的改进算法，略去求解流动问题的涡量-流函数法；湍流流动与换热的数值模拟则着重介绍工程中应用最为广泛的k-ε模型，及处理近壁处流动与换热的壁面函数法。通过对相关内容的取舍，做到重点突出，难易适中。

2.经典算例的讲解

用数值方法求解传热与流体流动问题，其中不乏一些经典算例，如顶盖驱动二维流动问题；封闭矩形空腔内因两侧壁温不同而引起的自然对流换热问题；环形空间内的自然对流问题；流体流经突缩圆管的二维层流流动问题[5]等等。这些经典算例在检验程序的准确性、不同离散格式之间的比较等方面起着重要作用。同时，这些算例对学生了解和掌握数值传热学的基本原理和方法，以及传热与流体流动的数值求解过程也起着相当重要的作用。比如：通过对顶盖驱动问题不同网格数达到相同收敛准则条件迭代次数的不同，使学生直观地了解到网格越细，达到相同收敛准则条件所需的迭代次数越多；反过来网格越粗，所需迭代次数则越少，这也为多重网格技术的介绍打下基础。再比如：通过对流体流经突缩圆管二维层流流动问题数值求解的讨论，可使学生了解数值求解流体流动问题的整个过程（见图1）。在求解该问题时，首先需要考虑计算区域的划分、坐标的选取、流体流动和边界条件的确定，列出相应的数学模型。其次选择对流项的离散格式，确定选用SIMPLE算法或其它改进型的算法，并确定收敛准则。最后对计算得到的数值结果进行输出并加以分析、比较。而环形空间内自然对流问题，是速度场与温度场之间耦合计算的典型算例。通过对这些典型算例的分析和讨论，加深了学生对相关知识的理解。

3.相关内容的补充

尽管所选教材内容已十分丰富，但随着数值传热学学科的发展及其在工程中应用的不断拓展，以及计算机运算速度的不断提高，对流项离散的TVD格式、PISO算法、湍流LES模拟，以及非结构化网格等内容的应用越来越广泛。同时，考虑到一部分数理基础、传热学和流体力学基础好，以及毕业后需要继续进行研究工作的学生，在重点讲授教材基础内容的基础上，对上述内容也做一定的讲解和介绍。如在非结构化网格方面，着重介绍控制方程在非结构化网格上的离散过程。

4.面向工程应用

非重点高校的“数值传热学”课程的培养目的主要是使学生掌握基本的数值方法，求解传热与流体流动中遇到的实际问题，侧重于数值方法的运用。因此，将科研中一些相关的实例应用于教学中，有利于理论及方法与实际的结合。针对实际工程问题，通过数值计算，获得流体流动的温度场和速度场，并对计算结果进行分析，提高了学生对课程学习的兴趣，增强了他们对理论知识与方法的理解和掌握。

二、教学方法与手段

1.板书与多媒体教学相结合

基本原理与方法的讲解宜采用板书的形式，便于学生理解和掌握；而对于算例和工程实例的讲解，则可采用多媒体的形式，便于问题的描述和输出结果的展示与讨论。

2.大型练习和课堂讨论

为帮助学生掌握和运用课堂所学基本原理和方法，学期中布置了一些大型练习题。大型练习安排学生课后完成，再在课堂上进行讨论。方程组的求解可通过编程或使用MATLAB上机完成。如常物性一维对流-扩散问题，控制方程为：

（1）

边界条件：x=0，φ=1；x=L，φ=0。采用中心差分和迎风格式以及不同的网格数进行计算时，计算结果可能不同。当网格数较少，采用中心差分有可能得不到收敛解。在课堂上请一部分学生将计算结果进行展示和讨论，这种方式增加了学生的学习兴趣，提高了课堂教学的互动性，同时也培养了学生的表达能力。

3.不同湍流模型及离散格式间的比较

湍流流动的数值模拟有混合长度模型、k-ε模型、雷诺应力模型、代数应力模型、大涡模拟及直接模拟等，k-ε模型又有标准k-ε模型、RNG k-ε模型、可实现k-ε模型等。对具体的湍流流动与换热问题的数值模拟，选择合适的湍流模型或方法进行计算十分重要。教学中对各湍流模型假设条件及其优缺点做了较为详细的介绍，并通过算例对一些模型的数值结果进行比较，或与实验结果进行比较，尽可能使学生了解这些模型之间的差别。再如对流项的离散格式有中心差分、迎风格式、QUICK格式等。一阶迎风格式的稳定性好，但准确度差，甚至存在假扩散现象；QUICK格式的准确度高，但格式非绝对稳定。通过这些离散格式的比较，有助于学生选择合适的离散格式进行数值模拟。

4.计算结果分析

数值计算的目的是为了获得传热与流动现象中有价值的信息，从而更深入地了解某一传热与流动现象的特点和规律。在通过数值计算得到温度的等值线图、速度矢量图、流线图、压力等值线图等反映传热与流动特点的结果后，需要根据传热学与流体力学的基本理论对这些结果进行分析和判断。因此在讲授算例和工程实例时，强调对结果进行分析和判断的重要性，并对结果做尽可能详细的分析和讨论。

5.课外参考资料

数值传热学及计算流体力学除选用的教材外，还有不少好的教材可供参考。如Patankar S. V. 所著的《Numerical Heat Transfer and Fluid Flow》（1980），Anderson J. D. Jr. 所著的《Computational Fluid Dynamics–The Basics with Applications》（1995），这两本教材都以简练的语言和简单的例子介绍数值传热学和计算流体力学的基本原理和方法，以激发读者对数值计算的兴趣；王福军所著的《计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用》（2004）不仅介绍基本原理与方法，还介绍了运用商业软件进行流体流动问题进行求解的过程；郭宽良等编著的《计算传热学》（1988）除介绍导热和对流换热的数值求解外，也介绍了一些辐射换热的数值计算以及导热的有限元解法。另外一些发表在期刊上的文献也有必要推荐给学生查阅，如Rhie ，C. M. 和 Chow，W. L. 提出同位网格动量插值法的论文，对同位网格上SIMPLE算法以及生成适体网格坐标变换的理解都很有帮助。[6]

三、教学效果

“数值传热学”课程在研究生培养中的重要性越来越突出，通过多年的教学实践，该课程在上海电力学院已积累一定的教学经验和基础，并取得了较好的效果，基本满足相关学科对课程的要求。在教学过程中，时常有学生结合自己的研究方向，提出一些与课程内容相关的问题； 在讲授工程应用实例时，不少同学表现出对数值计算的兴趣；部分研究生论文的研究课题与传热与流体流动的数值计算有关。期末考核反映出大部分学生通过课程的学习已掌握了数值传热学的基本原理和方法，以及一些简单问题的数值求解。但另一方面，非重点高校数值传热学的教学与一些有着二十多年教学实践的重点高校相比，差距也显然存在，比如教学内容不够丰富，尤其是科研中一些的实例尚不够多；课程的资源有待进一步加强；软硬件方面有待进一步改进和完善等。

四、结论与探讨

通过多年研究生数值传热学的教学实践，选取难度适中的教学内容，配以合适的教学手段和方法，非重点高校数值传热学的教学同样可获得良好的效果，为研究生在论文阶段开展相关课题的研究及今后的工作打好基础。考虑到非重点高校研究生的培养目标，数值传热学的教学应侧重于方法的运用，而非理论与方法的研究。但教学中仍应十分重视相关基本原理与方法的讲解，重视对数值计算结果的分析，培养学生依据传热学和流体力学基本理论对数值结果进行分析的能力。同时，还应注意从丰富教学内容、提升学生学习兴趣等多方面对教学内容、教学方法不断加以完善，进一步提高教学质量。这些方面包括：注意将科研中有关数值计算结果作为工程实例应用于教学，丰富教学内容；完善软硬件设施，使学生能在一定的软件平台上完成大型作业或求解一些问题；探索课堂讨论与研究生各自研究方向相结合的方法，提高学生的学习兴趣；加强与其他院校尤其是重点高校的交流。它山之石，可以攻玉，教师应借鉴其他学校好的教学经验以提高教学水平。

参考文献：

[1]陶文铨.数值传热学[M].第二版.西安：西安交通大学出版社，

2001.

[2]邓保庆.环境工程专业CFD课程教学的应用初探[J].中国科技信息，2010，（7）：201-202.

[3]Anderson，putational Fluid Dynamics：The Basics with Applications[M].New York：McGraw-Hill，1995.

[4]王福军，周凌九，严海军.计算流体力学课程教学改革与实践[J].高等农业教育，2005，（11）：63-64.

[5]Durst，F.and Loy，T. Investigations of Laminar Flow in a Pipe with Sudden Contraction of Cross Sectional Area[J].Computers & Fluids，1985，（1）：15-36.

[6]Rhie ，C.M.and Chow，W.L.Numerical Study of the Turbulent Flow Past an Airfoil with Trailing Edge Separation[J].AIAA Journal，1983，（11）：

传热学论文范文第4篇

关键词：卓越工程师；传热学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0149-02

国家教育部于2009年决定实施的“卓越工程师教育计划”，是为顺应国际发展趋势，适应国家工业、企业需求，增强我国核心竞争力，建设创新型国家，走新型工业化道路，培养各类型工程师的重要决策。该计划要解决的重点问题是：企业一方面抱怨工科大学毕业生工程实践能力弱化、不适应企业要求等问题；另一方面又不愿意接受大学生实习，不愿意参与工程师培养。该计划旨在高校中培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。

传热学课程着重研究热量传递的规律和方法。[1]建筑环境与设备工程专业是土木工程专业下属学科专业，主要包含供热、供燃气、通风与空调工程、建筑给排水工程、建筑电气工程等几个方向，涉及的主要专业课程有暖通空调、制冷技术、流体输配管网系统、锅炉设备、热质交换等。从这些课程所讲授的内容看，传热学知识有着相当重要的地位，因此传热学是建筑环境与设备工程专业毕业生知识结构中的一门非常重要的基础课。随着我国高等教育教学改革的不断深化，在“重基础、宽口径” 的指导方针下，建筑环境与设备工程专业传热学的课时减少到原来的一半。如何在较少课时内培养学生用传热学的规律分析工程问题的能力，面对“卓越工程师”培养的传热学教学方法改革势在必行。[2]

下面结合笔者对建筑环境与设备工程专业学生进行传热学课堂教学的工作实践，谈谈卓越工程师背景下推进“热传学”课程改革的几点体会。

一、传热学课程教学现状及存在的问题

1.教材的内容结构

杨世铭等主编的《传热学》为比较经典的教材，该教材总体上体现了传热学这门应用性很强的基础课程的特点。教材主要包含热传导、热对流和热辐射三方面的内容。其中热传导部分相对简单，通过简化实际物理模型，运用高等数学的知识能够得到一般问题的分析解。而对流换热过程则相对复杂，该部分在实验研究的基础上总结出大量的图表和经验、半经验公式，运用时需区别不同情况带入不同的计算公式。对于此部分的学习学生感觉公式繁多、复杂，需强化记忆，且应用时经常选择错误的经验公式。辐射传热部分由于理论的抽象性以及辐射换热方程次数较高的问题，学生不仅对概念的掌握困难，辐射换热问题的求解亦有比较大的难度。总的来说，到目前为止传热学学科的发展中对于三种传热方式分析方法差别较大，连贯性不强，导致学生对课本知识的理解有些被动。且由于学时的减少，课上主要介绍三种传热方式的基本概念及方法，对综合性问题的分析、训练环节必然相应减少，导致学生分析和解决综合实际问题的能力缺乏。

2.教学方法和手段单一

传热学的教学中，目前多采用多媒体授课。多媒体授课方式相对于以前的板书授课方式虽然大大增强了学生的直观感受，通过图、文、声、像多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣，但也存在许多新的问题。例如：对于重点公式的推导不够细致，通常忽略或者先于学生的反应便给出答案，学生无法真正领会推导过程；课上信息量大，只注重讲课进度，忽视学生接受程度，到头来学生收效甚微；与学生的互动缺乏，因为内容多，上课过程多是教师一人在上边喋喋不休，学生却在下面精神恍惚，特别是难度较大的章节，学生因为理解不了干脆放弃听讲，教师在讲台上唱独角戏，课堂气氛沉闷。

根据传热学课程现状及存在的问题，以下内容分别为笔者从教学内容、教学方法、考核方式等几方面进行的一些思考及尝试。

二、面对“卓越工程师”培养的改革

1.优化教学内容

正如教材中所述，最近几年，世界范围内科学技术的发展对于传热学课程的发展产生了积极的影响，也提出了新的挑战。尽管传热学的基本规律并无变化，但是研究手段的发展和工程应用领域的扩大进一步丰富了传热学的内涵。为了适应我国相关行业的发展，体现本学科的进展，要使学生学到最新的知识，必须不断更新教学内容，把最新的知识引入到教学中。因此在教学内容的选择上，考虑面对卓越工程师培养的目标，笔者适当删减了一些比较繁琐的数学推导内容，如一维无限大平板非稳态导热分析解的推导过程课堂上不再推导，直接给出最后解的表达形式，要求同学了解其物理意义即可；对于传统传热学中相对陈旧的内容也可根据情况做一些删减，例如管内湍流传热的齐德-泰特公式、米海耶夫公式、流体横掠管束的格里森公式等；此外，根据情况可以增加一些有关传热学新技术的内容，如微尺度传热内容、强化单相对流换热的纵向涡方法等，通过这些前言知识的渗透使学生了解目前传热学应用的热点技术，增加学习兴趣。

2.引入工程案例的教学方法

面对“卓越工程师”培养需加强基于工程应用的教学方法。传热学学习的最终目的是解决与传热有关的工程实际问题。教材中分析的主要问题都能够在工程实际中找到原型。对建筑环境与设备工程专业来说，空调系统中最主要的部件是两个换热器：蒸发器和冷凝器。其中分别发生的是制冷工质的沸腾吸热以及凝结放热过程，这两部分换热的理论基础分别来自于传热学课本中沸腾和凝结换热一章。为了增强换热器的传热面积，肋片的应用则增加了同学们对换热器表面不同结构的理解和认识。空调中冷量的载体―制冷剂在管路中的输送过程需要保温，经济保温层厚度的确定也离不开利用传热学知识的计算。此外，空调系统设计初期，计算维护结构的冷、热负荷时，建筑维护结构的热传导环节则多可简化为无限大平壁的稳态导热问题，与课本中重点分析无限大平壁的导热问题相对应，等等。因此，在教学工作中引入与本专业密切相关的典型案例，首先会激发同学的学习兴趣，让同学带着问题去理解、去学习。此外，融入大量实际案例也可以使同学对基础知识的理解更加深入，避免了单纯课本知识的枯燥无味。

3.讲解与讨论相结合的教学方式

提高学生学习效果的重要方法是让学生的学习从被动到主动。多媒体课件作为一种辅助手段，把抽象的事物用生动的语言和画面展现在学生面前，更加形象和具体，但讲解基础理论时，以板书为主的方式效果较好。

摒弃课堂上老师一言堂的局面，在整个学习过程中教师主动设置讨论环节。目前传热学作为建筑环境与设备工程专业研究生考试的专业课之一，许多时候专业课的复试是通过综合案例的分析来考查学生对传热学知识的掌握情况。因此，在本科生教学阶段就加强这方面的练习十分必要。例如在不同学习阶段，教师可以挑选某一综合的传热问题，让学生分成小组，分别通过查阅文献、分析和制订求解方案，最后以报告或论文形式提交不同的解决方案，让学生在课堂上进行汇报和讨论，最终获得大家认为较好的方案。期间避免教师完全控制讨论，教师应注意倾听学生的发言，并进行适当引导，使所有学生都参加讨论过这个过程。这样，让学生对传热学的学习从被动到主动，深切体会运用所学传热学知识解决实际工程问题的过程，增强学习兴趣，并能培养部分学生进行科学研究的能力。

4.CFD教学方法的应用

CFD（Computer Fluid Dynamics）是应用各种离散化的数值计算方法与计算机科学相结合来解决流动与传热问题的重要方法。对于典型情况下的传热问题，传热学课本中能够推导并以公式的形式给出某一特定物体的温度场，但对于几何形状或者边界条件复杂的传热问题，运用CFD技术获得其内部的温度场之后，再对其传热量进行分析，这种方式已经必不可少。因此，结合CFD的教学方法可以更形象、生动地展示特定复杂场景下的传热过程，增强学生学习的兴趣，运用巧妙的模拟方法又可以使学生加强对传热基本规律的理解和掌握。[3]

5.增加实践教学课程

传热学是理论与应用并重的课程，目前传统的授课却往往偏重理论。为提高学生的动手与分析能力，应增加形式多样的实践课程。例如：建立教学和实习示范基地，在学习过程中带学生到这些基地进行参观。例如到散热器或空调厂家，通过让学生参观各种形式的换热器，让学生感受到传热学知识与日常生活和工业生产的重要性；利用假期可以鼓励学生到这些示范基地进行短期实习，丰富实践经验的同时也加强了锻炼。笔者所在的学校就与大金、开利等空调公司建立了合作关系，也为学生的就业提供了很好的出路。此外，可以针对重要知识点开设实验环节，让学生亲自制订实验方案、获得并整理实验数据，最后运用理论方法获得不同条件下的实验规律等等。这样通过锻炼学生的动手能力，增强了工程师素质的培养。

6.考核方式改革

考核既是对教师课堂教学效果的检验，又会促进学生学习的效果。笔者曾经对传热学的考核方式尝试多次改革。目前，期末考试环节分成开卷加闭卷两个部分，其中开卷部分针对综合传热问题进行考核，着重考查学生综合分析问题的能力；而闭卷部分则重点考查学生对基本概念、定性分析方法的理解。此外，课程过程中穿插的小论文完成情况也会在平时成绩中体现。这样避免了单一环节失误导致学生成绩不理想而造成的心理负担，充分给予学生机会，也能够清楚了解到每个学生在不同方面的特长加以针对性培养。

三、结论

面对“卓越工程师”培养的要求，结合建筑环境与设备工程专业特点，本文提出了优化教学内容，引入工程案例的教学方法，讲解与讨论相结合的教学方式，应用CFD教学方法，增加实践教学课程，改革考核方式等传热学教学改革之方法，能够使学生学习从被动到主动，并培养学生在较少课时内用传热规律分析工程问题的能力。

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.

[2]林建.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究，2011，（4）：10-17.

传热学论文范文第5篇

【关键词】热传导；对流换热；辐射换热；换热器

0 引言

传热学是安全工程专业的一门必修课程，讲述的是与热量传递相关的自然现象及研究热量传递规律的一门学科，对于与热相关的自然现象有很多，例如我们知道人的身体为恒温体，在夏天和冬天，人们在相同室温（比如25摄氏度）的房间里穿着衣服能一样吗？热天人们为什么喜欢在游泳馆里的水里而不喜欢在相同温度的空气里？ 这都是在日常生活中常见的现象，对于这些现象的解释就需要学习传热学的知识，需要知道热量传递的规律。并且随着经济的发展，与热量传递相关的企业、公司越来越多，与热量传递相关技术的发展也越来越快，基本上可以分为三种类型的技术[1]，即强化传热技术，削弱传热技术，温度控制技术，上面的三种类型的技术代表着传热技术的三个方向，在相应的领域有着重要的应用，比如强化传热技术，现在的家用空调或者车载空调体积越来越小，所需的能量消耗也越来越低，同时制冷效果也明显提高，这要得益于强化传热技术的发展与应用。传热学是和生活息息相关的一门学科，对于传热学课程的学习无论是对自然界热现象的认识还是热量传递技术的学习都是有必要的。

1 内容讲解和学习方法

对于传热学课程的研究有很多的文献，分别从传热学的教学方法[2]，课程教学改革[3]，实践教学体系的构建[4]等方面进行了研究，本论文从以下二个方面探讨传热学课程，分别是课程内容的讲解和学习方法。

根据传热的三种方式及传热技术的应用可以把传热学内容分为四大块内容，每一块内容又可以分类，下面分四方面对传热学的内容进行讲解。

1.1 热传导

在教授过程中，首先求得物体内的温度分布，再利用傅里叶定律可以求得传递的热流量，求解物体内的温度分布是关键。明确解决物体内温度分布的完整的数学描写是导热微分方程及定解条件，导热微分方程是一个二阶的微分方程，通过能量守恒和傅里叶定律推导而来，是解决导热问题的基础。定解条件分为初始条件和边界条件，边界条件分三类对应着高等数学上解二阶微分方程时三类边界条件，所以学生可以把前面学习解二阶微分方程的方法用到这里，能更好地理解热传导问题。对于稳态热传导的几种常见的情形是通过平壁的导热，又分单层平壁和多层平壁。通过圆筒壁的导热，可分为单层圆筒壁和多层圆筒壁，前面的导热满足共同的特点即已知边界上的温度值，这些都属于第一边界条件的热传导问题。对于第二类及第三类边界条件的导热问题，可以通过举电熨斗底面的导热问题为例进行讲解。对于稳态导热的一个特例-肋片导热，在学习过程中，要注意对于复杂的工程传热问题的处理方法，即忽略影响问题的次要因素，经过适当的简化建立合理的物理与数学模型，从而运用已有的数学和传热学知识进行求解。对于非稳态导热的内容讲述首先明确非稳态导热的基本概念，理解非正规状况阶段和正规状况阶段及Bi数对平板中温度分布的影响。然后理解常见的几类非稳态导热。对于零维问题的解决方法-集中参数法，其适用范围是针对特征数Bi的大小来确定的。热电偶是讲述零维问题的特例，对于理解零维问题和集中参数法有着很大的帮助。对于一维物体非稳态导热分三种情形，分别为平板，圆柱，球，这三种情况下的解很复杂，从而有必要对结果进行简化，简化的依据是特征数FO>0.2后，略去第二项及后面的项所得结果与不忽略时的完整结果偏差小于0.1%[5]，从而对结果进行了简化。在工程上对于非稳态导热正规状况阶段的解决方法是图线法（海斯勒图）及近似拟合公式法。热传导内容多，公式多，在学习过程中可以用类比法更好地识记各种情形下的公式。达到对公式的理解和应用。

1.2 对流换热

对流传热的内容在教授过程中，首先明确要得到各种对流情形下的换热量，可以利用牛顿冷却公式，公式中的表面传热系数是未知量，故求解各种情况下的表面传热系数是关键。影响表面传热系数的因素有很多，有必要按照主要的影响因素进行分类.求解对流传热问题需要解定解条件下的对流传热微分方程。对流传热微分方程包括质量守恒，动量守恒和能量守恒的数学表达式，共四个非线性偏微分方程，解析解很难获得，进展一直很小，直到20世纪初由普朗特和波尔豪森提出的边界层概念对上述方程组进行了简化，使得在理论上求解较为简单的对流传热成为可能，层流外掠平板就是典型的一例。应该明确的是即使对方程进行了简化，但影响对流传热的因素很多，在理论上无法得出解析解，在现阶段，对流传热规律的研究主要是通过实验法来进行。在实验上通过相似原理或者量纲分析法得到相似特征数方程，使得在实验上研究对流换热成为可能。对于对流传热分类树上常用的实验关联式，要明确实验验证范围，热边界条件明确，定性温度，特征长度怎样规定的。对于相变对流传热主要是掌握凝结与沸腾传热，其基本特点，计算关联式的使用及强化相变传热的主要实现技术是主要内容。这一块内容的微观物理图像很难想象，在讲述过程中，为了增加学生的兴趣，可以举相关的例子，讲述沸腾换热时，可提到“响水不开，开水不响”，引发学生的思考，再讲述沸腾换热的原理，使得同学们对沸腾换热有更深的理解。对流换热的情形多，在讲述过程可以通过案例分析法对某一些对流换热进行讲解，到达举一反三，更好的理解对流换热。

1.3 辐射换热

热辐射的物理机制与导热和对流截然不同，后者是物体的宏观运动和微观粒子的热运动引发的能量转移，而前者是物质的电磁运动引起的能量传递，与前面的研究方法截然不同，用到更多物理学上的知识。热辐射引入了很多新的概念与定律，比如黑体、辐射力、光谱辐射力、吸收比，穿透比、辐射四次方定律、普朗克定律、维恩位移定律等等，理解这些概念和定律是学好热辐射的基础。

1.4 换热器

换热器的传热过程传递的热量由传热方程确定，对于换热器需要理解它的稳态工况的热设计，包括设计计算（确定传热面积）或者校核计算（承担的热负荷），基本依据是能量守恒定律和对数平均温差的四个假定。设计计算时应采用对数平均温差方法，根据实际的传热过程选择合适的换热形式，进而计算出传热系数。对于校核计算，采用迭代法计算对数平均温差，初始值的选取对于计算的结果有较大的影响。需要确定传热器的多少传热面积作为计算面积，不同的传热面积可以导致传热系数相差很多。辐射换热和换热器内容抽象，理解困难，在讲授过程中，可以通过设定一个问题，让同学讨论，即通过讨论法来加深对内容的理解。

2 结论

传热学课程涉及的知识点多，数学表达式多，在讲述过程中要避免一味地推导公式和罗列结论，而是简化推导过程，重点放在每一个公式在工程上有什么用，怎样用，有什么注意事项，力求能理解每个公式在工程上的应用，为以后的就业打好基础。或者将每一个公式，知识点与考研，学科竞赛相联系，让学生从思想上意识到现在学习的知识的重要性。传热学课程的内容虽然多，但具有连贯性，可以学习完每一部分后做一个表格或者思维导图，总结知识点和公式，加深理解。通过对传热学课程四大块内容的归纳总结和学习方法的探讨，相信在学习传热学课程时目的性更强，能更好地理解内容，达到教学目标。

【参考文献】

[1]杨世铭，陶文铨.传热学[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]阮芳，龙激波，等.传热学课程教学方法的研究与实践[J].高等建筑教育，2015，24（6）：93-96.

[3]李友荣，杨晨，等.“传热学”课程教学改革研究与思考[J].中国电力教育，2010，32：66-67.

[4]赵斌，梁精龙.“传热学”研究性实践教学体系的构建[J].中国电力教育，2010，7：123-125.

传热学论文范文第6篇

根据传热学课程知识点多，内容抽象，应用性强的特点，本文从四方面对传热学内容进行讲解，对每一块内容的重要知识点进行了归纳总结及讨论了学习时的方法。

【关键词】

热传导；对流换热；辐射换热；换热器

0引言

传热学是安全工程专业的一门必修课程，讲述的是与热量传递相关的自然现象及研究热量传递规律的一门学科，对于与热相关的自然现象有很多，例如我们知道人的身体为恒温体，在夏天和冬天，人们在相同室温（比如25摄氏度）的房间里穿着衣服能一样吗?热天人们为什么喜欢在游泳馆里的水里而不喜欢在相同温度的空气里?这都是在日常生活中常见的现象，对于这些现象的解释就需要学习传热学的知识，需要知道热量传递的规律。并且随着经济的发展，与热量传递相关的企业、公司越来越多，与热量传递相关技术的发展也越来越快，基本上可以分为三种类型的技术[1]，即强化传热技术，削弱传热技术，温度控制技术，上面的三种类型的技术代表着传热技术的三个方向，在相应的领域有着重要的应用，比如强化传热技术，现在的家用空调或者车载空调体积越来越小，所需的能量消耗也越来越低，同时制冷效果也明显提高，这要得益于强化传热技术的发展与应用。传热学是和生活息息相关的一门学科，对于传热学课程的学习无论是对自然界热现象的认识还是热量传递技术的学习都是有必要的。

1内容讲解和学习方法

对于传热学课程的研究有很多的文献，分别从传热学的教学方法[2]，课程教学改革[3]，实践教学体系的构建[4]等方面进行了研究，本论文从以下二个方面探讨传热学课程，分别是课程内容的讲解和学习方法。根据传热的三种方式及传热技术的应用可以把传热学内容分为四大块内容，每一块内容又可以分类，下面分四方面对传热学的内容进行讲解。

1．1热传导

在教授过程中，首先求得物体内的温度分布，再利用傅里叶定律可以求得传递的热流量，求解物体内的温度分布是关键。明确解决物体内温度分布的完整的数学描写是导热微分方程及定解条件，导热微分方程是一个二阶的微分方程，通过能量守恒和傅里叶定律推导而来，是解决导热问题的基础。定解条件分为初始条件和边界条件，边界条件分三类对应着高等数学上解二阶微分方程时三类边界条件，所以学生可以把前面学习解二阶微分方程的方法用到这里，能更好地理解热传导问题。对于稳态热传导的几种常见的情形是通过平壁的导热，又分单层平壁和多层平壁。通过圆筒壁的导热，可分为单层圆筒壁和多层圆筒壁，前面的导热满足共同的特点即已知边界上的温度值，这些都属于第一边界条件的热传导问题。对于第二类及第三类边界条件的导热问题，可以通过举电熨斗底面的导热问题为例进行讲解。对于稳态导热的一个特例-肋片导热，在学习过程中，要注意对于复杂的工程传热问题的处理方法，即忽略影响问题的次要因素，经过适当的简化建立合理的物理与数学模型，从而运用已有的数学和传热学知识进行求解。对于非稳态导热的内容讲述首先明确非稳态导热的基本概念，理解非正规状况阶段和正规状况阶段及Bi数对平板中温度分布的影响。然后理解常见的几类非稳态导热。对于零维问题的解决方法－集中参数法，其适用范围是针对特征数Bi的大小来确定的。热电偶是讲述零维问题的特例，对于理解零维问题和集中参数法有着很大的帮助。对于一维物体非稳态导热分三种情形，分别为平板，圆柱，球，这三种情况下的解很复杂，从而有必要对结果进行简化，简化的依据是特征数FO＞0．2后，略去第二项及后面的项所得结果与不忽略时的完整结果偏差小于0．1％[5]，从而对结果进行了简化。在工程上对于非稳态导热正规状况阶段的解决方法是图线法（海斯勒图）及近似拟合公式法。热传导内容多，公式多，在学习过程中可以用类比法更好地识记各种情形下的公式。达到对公式的理解和应用。

1．2对流换热

对流传热的内容在教授过程中，首先明确要得到各种对流情形下的换热量，可以利用牛顿冷却公式，公式中的表面传热系数是未知量，故求解各种情况下的表面传热系数是关键。影响表面传热系数的因素有很多，有必要按照主要的影响因素进行分类.求解对流传热问题需要解定解条件下的对流传热微分方程。对流传热微分方程包括质量守恒，动量守恒和能量守恒的数学表达式，共四个非线性偏微分方程，解析解很难获得，进展一直很小，直到20世纪初由普朗特和波尔豪森提出的边界层概念对上述方程组进行了简化，使得在理论上求解较为简单的对流传热成为可能，层流外掠平板就是典型的一例。应该明确的是即使对方程进行了简化，但影响对流传热的因素很多，在理论上无法得出解析解，在现阶段，对流传热规律的研究主要是通过实验法来进行。在实验上通过相似原理或者量纲分析法得到相似特征数方程，使得在实验上研究对流换热成为可能。对于对流传热分类树上常用的实验关联式，要明确实验验证范围，热边界条件明确，定性温度，特征长度怎样规定的。对于相变对流传热主要是掌握凝结与沸腾传热，其基本特点，计算关联式的使用及强化相变传热的主要实现技术是主要内容。这一块内容的微观物理图像很难想象，在讲述过程中，为了增加学生的兴趣，可以举相关的例子，讲述沸腾换热时，可提到“响水不开，开水不响”，引发学生的思考，再讲述沸腾换热的原理，使得同学们对沸腾换热有更深的理解。对流换热的情形多，在讲述过程可以通过案例分析法对某一些对流换热进行讲解，到达举一反三，更好的理解对流换热。

1．3辐射换热

热辐射的物理机制与导热和对流截然不同，后者是物体的宏观运动和微观粒子的热运动引发的能量转移，而前者是物质的电磁运动引起的能量传递，与前面的研究方法截然不同，用到更多物理学上的知识。热辐射引入了很多新的概念与定律，比如黑体、辐射力、光谱辐射力、吸收比，穿透比、辐射四次方定律、普朗克定律、维恩位移定律等等，理解这些概念和定律是学好热辐射的基础。

1．4换热器

换热器的传热过程传递的热量由传热方程确定，对于换热器需要理解它的稳态工况的热设计，包括设计计算（确定传热面积）或者校核计算（承担的热负荷），基本依据是能量守恒定律和对数平均温差的四个假定。设计计算时应采用对数平均温差方法，根据实际的传热过程选择合适的换热形式，进而计算出传热系数。对于校核计算，采用迭代法计算对数平均温差，初始值的选取对于计算的结果有较大的影响。需要确定传热器的多少传热面积作为计算面积，不同的传热面积可以导致传热系数相差很多。辐射换热和换热器内容抽象，理解困难，在讲授过程中，可以通过设定一个问题，让同学讨论，即通过讨论法来加深对内容的理解。

2结论

传热学课程涉及的知识点多，数学表达式多，在讲述过程中要避免一味地推导公式和罗列结论，而是简化推导过程，重点放在每一个公式在工程上有什么用，怎样用，有什么注意事项，力求能理解每个公式在工程上的应用，为以后的就业打好基础。或者将每一个公式，知识点与考研，学科竞赛相联系，让学生从思想上意识到现在学习的知识的重要性。传热学课程的内容虽然多，但具有连贯性，可以学习完每一部分后做一个表格或者思维导图，总结知识点和公式,加深理解。通过对传热学课程四大块内容的归纳总结和学习方法的探讨，相信在学习传热学课程时目的性更强，能更好地理解内容，达到教学目标。

作者：逯田力 高德营 单位：聊城大学东昌学院

【参考文献】

［1］杨世铭,陶文铨.传热学[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.

［2］阮芳,龙激波,等.传热学课程教学方法的研究与实践[J].高等建筑教育,2015,24(6):93-96.

［3］李友荣,杨晨,等.“传热学”课程教学改革研究与思考[J].中国电力教育,2010,32:66-67.

［4］赵斌,梁精龙.“传热学”研究性实践教学体系的构建[J].中国电力教育,2010,7:123-125.

传热学论文范文第7篇

关键词：传热强化与控制 课程建设 教学方法 考核手段

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0098-02

热环境控制课程是热能与动力工程专业一门专业课，也可作为航天、机械、电子、化工类相关专业的选修课。课程的教学目的是使本科学生在学习了大学传热学中的传热基本原理基础上，进一步了解、掌握对相关工程技术中传热过程进行强化与控制的原理思路与技术方案，扩大知识面，培养根据基本原理进行技术研发、创新的能力。课程教学以课堂讲授为主，辅之以适当的课堂讨论。通过资料搜集、分析整理、评判，培养学生主动获取知识能力；通过学生自主拟定设计题目、进行论证与初步设计训练，达到教学目的。

热环境控制课程的特点是属于新开设课程、无合适教材、涉及面广、无习题；接近研究生选修课、要求学习主动性；需查找文献、大量阅读，发挥主动性进行课程设计、撰写论文；与一般专业课的课程设计训练不同，主要考察主动性、创新性。本课程的教学正是围绕培养能从事热动系统设计、制造、运行管理和经营销售等方面工作的高级复合型技术人才展开的，结合我校本科教学要点“以学生为本、以教学为教师第一要务，重点推进教学方法和考试方法改革”，依照培养高质量复合型人才的人才培养目标，以教学与科研一体化为教学思想，为深化教学改革进行了积极的探索，并从中获得了一些有益的启示。

1 教学与科研一体化的教学思想

热环境控制的教学与科研是相对独立又是一个具有内在联系的、不可分割的统一体的两项活动，在适宜的条件下，两者可以得到强化，并相辅相成、互为促进。高校教学与科研一体化的基本思想基于建设具有地方工科特色的现代教育教学，以科研项目为依托，坚持侧重工程和应用的研究型教学和科研思想，致力于教学与科研一体化的探索和实践，使教学促进科研，科研服务教学。教学与科研一体化的教学思想在热环境控制课程教学中体现为：通过理论的教学、科研活动和课程设计等，使学生适度地参与相关的科研项目中来，既可以巩固学生的理论基础，又可以加强本科生教育与实际课题的联系。热环境控制课程的教学目标、教学进程和教学方法都是按照这种教学思想进行。

教学组主持完成和正在进行的课题有973课题、863课题、国家自然科学基金项目等纵向课题，也有和航天院所、公司企业之间的横向课题。这些课题涉及了强化换热、计算传热及多相流动和相变换热等各研究方向。通过科研活动不仅提高了教师的科研能力和学术水平，开拓了教师的知识面，同时为教学提供了第一手科学前沿资料，丰富了教学内容，提高了教学水平。课堂教学时，授课教师注重联系实际及本人的科研成果和他人的科研成果，使授课变得更加生动活泼，从而提高了教学质量。如，围绕863课题中近地空间飞行器热控和热防护研究，从课堂教学、理论教学、实践教学等多方面设计了教学内容和教学方法。在课堂教学中，把项目的内容（包括近地空间飞行器的工作原理、热环境和特有热控系统设计思路和方法）融入到导热强化与控制原理、对流传热强化与控制原理、辐射换热强化与控制原理、耦合换热与传热过程的强化与控制、新技术领域中的传热强化与控制问题等章节中，同时利用部分课堂时间开设了几个由浅入深的专题学术讲座。为了增加学生的感性认识，利用学生业余时间，带领学生参观相关的科研实验平台，通过一系列教学，学生不但理解了热环境控制课程的基础理论知识，真正把传热学理论知识拓展到实际应用中来。同时也了解了科研的基本程序、基本方法，锻炼了学生的动手能力和思维能力，为将来参加社会工作或科研工作奠定了坚实的基础。

2 现代与传统相结合的多样化教学方法

多媒体技术教学，已在众多课程中得到了大量的运用。但在实际应用过程中，多媒体技术辅助教学也存在一些弱点和缺陷。例如，多媒体教学容易分散学生的注意力等，因此，本课程灵活运用现代教学手段和传统教学手段，像录像、小黑板、多媒体、课程互动讨论、学生上台讲等多种教学手段，有效地提高学生上课的注意力，调动学生课上主动性和课后思考的学习积极性，并且培养了学生的独立思考能力。教学的主要内容、授课教案等都可以在网站上浏览，学生可以通过网络了解该课程的主要内容。网上教学与答疑可以通过传热学精品课程网站（资源共享课）进行。为了增强教师与学生的联系，解决学生对于该课程存在的一些疑问，并及时了解学生对于本课程的反响，我们还开设了微信群和QQ群进行教学讨论和答疑交流；另外网站设置了资源共享区，为授课教师与学生之间建立了资源共享的渠道。

讲解课程时，积极引导学生从实际问题出发，学习理解基本概念、基本理论和基本计算方法。为使学生更好地理解和掌握课程基本知识，讲解的例题都与实际生活和科研项目相联系。比如讲解绪论的时候，笔者在讲课时问学生，人们在冬天一只手握铁棒另一只手握木棒时，为什么感觉握铁棒的手比握木棒的手更冰冷？为什么蔬菜大棚里的温度比大棚外的温度高？神舟飞船是如何克服大气烧蚀返回地面的？于是学生就有了反应，开始思考。这样一来，自然而然，老师就把学生引入下面要介绍的导热强化、对流换热强化和辐射换热强化等基本原理和控制手段。通过这些问题的提出，学生可以知道学习这门课以后，能够运用所学的相关知识解决哪些实际问题，学生带着问题学习，就不会盲目，大大激发了他们学习这门课程的兴趣，引导学生从传热学的角度去发现、分析和解决实际工程问题，真正学会如何利用传热学知识去控制热环境。

3 N+1的考核手段

考试方式改革如何客观、公正、有效地考核学生，如何摒弃一张考卷定乾坤的现象，一直是广大教师探讨的问题。对于绝大多数大学课程来说，尤其是一些工科课程，我们所要考查的决不是学生记忆公式的能力，而是学生综合运用知识分析和解决问题的能力。因此，怎样通过考试来考查学生综合运用传热学知识分析和解决问题的能力就很值得我们思考。为此，我们设计了N+1全方位多层次的考核办法，办法的内容如下：

（1）课堂提问，考核学生学习情况、表达能力与课堂出勤情况，以提高学生听课的积极性和思考问题的独立性。

（2）平时小测验，考核学生知识积累能力与平时的学习态度。

（3）课程设计，考核学生综合运用知识分析和解决问题的能力。

要求：构思、提出一种热环境控制技术方案，并进行基本的论证。没有应用领域限制，充分发挥。最后经过老师评定较好的方案将有机会上台展示并讲述5～10分钟。

（4）课后资料查阅，鼓励学生积极思考，通过文献了解专业领域的最新进展，激发学生的学习兴趣。

要求：自拟题目，要求图文并茂，按正规学术论文形式撰写，必须有自己的观点或认识。可选择下列之一：①针对某一工程领域的热环境控制技术，进行文献资料综述、评价、分析，每人至少查找20篇国内外较新的论文（近10年）、技术报告及应用介绍。②针对某一传热方式的热环境控制技术在不同领域的应用发展，进行文献资料综述、评价、分析，每人至少查找20篇国内外较新的论文（近10年）、技术报告及应用介绍。

（5）期末考试采取闭卷形式，进行基本概念、原理考试，加深学生对传热学和传热强化与控制的理解。

4 结论

热环境控制是一种改善传热性能的先进科学技术。通过对热环境控制的学习，使学生了解如何改善提高热传递的速率，以达到利用最经济的设备来传递规定的热量，或是用最经济的冷却来保护高温部件安全，或是用最高的热效率来实现能源合理利用。不仅为专业知识拓展提供有效的手段，也是培养和提高学生分析问题和解决工程实际问题能力的重要环节。

我们对“热环境控制”课程教学方法的进行了探讨，主要目的就是提高教学效果，充分调动学生学习本课程的主动性和积极性，使他们在有限的学习时间中掌握热量传递的高效途径和控制方法，为后继的专业课学习提供必要的基础理论知识，同时培养和提高学生分析解决工程问题的能力。

参考文献

[1] 郭永辉，王子云.关于《传热学》课程教学改革之我见[J].制冷与空调，2004（1）：69-70.

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[3] 周继军，张敏，施伟，等.传热学课程建设实践与教学改革[J].中国现代教育装备，2009，2.

[4] 刘爱萍.浅谈传热学课程的教学改革[J].中国电力教育，2002（4）：73-75.

传热学论文范文第8篇

关键词 工程热力学 传热学 教学改革 教学方法

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.04.041

Reflections on Curriculum Teaching of the Course

"Engineering Thermodynamics and Heat Transfer"

WU Hequan， YAO Yongten

（College of Automotive and Mechanical Engineering，

Changsha University of Science and Technology， Changsha， Hu‘nan 410114）

Abstract This paper analyzes the characteristics and teaching status quo of the course "Engineering Thermodynamics and Heat Transfer". For problems that exist in Curriculum Teaching， this paper has made some reforms， such as the reform of teaching content， improve teaching methods， combination of theory and experiment， design innovation， and course defense.

Key words Engineering Thermodynamics; heat transfer; teaching reform; teaching methods

0 引言

“工程热力学及传热学”是研究热能与机械能相互转换及热量传递规律的一门课程，有的地方也把该课程称为热工基础。当今能源、环境、航空航天、微电子、信息工程、生物和医学工程、军事等领域内的许多进展都直接或间接建立在热工研究的基础之上，热工研究在高新科技发展中占有重要地位。因此提高“工程热力学及传热学”课程的教学质量对培养适应现代化建设需要的工程技术人才具有重要意义。然而长期以来，由于“工程热力学及传热学”课程存在概念多、内容广、公式计算复杂多等特点使得师生都有难教难学的体会。特别是对一些非动力类专业（比如工程机械专业），该课程往往是选修课，课时少，学生重视不够，教学难度大。本文从“工程热力学及传热学”课程教学现状出发探讨课程教学改革的方法。

1 课程特点及教学现状

“工程热力学及传热学”主要是讲述了热量的产生、传递以及转换，它是工程热力学与传热学两个研究方向的综合。其涉及面广，包含热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程计算、传热学的基本概念、换热器热计算等。目前课程教学主要存在以下几个问题：

1.1 课程学时少

在这个知识爆炸的年代，教学计划的不断更新，使得越来越多的课程加入到教学进程之中，这样每门课程的平均学时大大减少。以工程机械专业的“工程热力学及传热学”课程为例，总共只有24课时。教学内容多与课时少的矛盾非常突出。在这种情况下，既要保证足够的教学内容又要保证教学质量，对授课教师来说是不小的挑战。同时学生的学习难度也加大了。由于“工程热力学与传热学”本身理论性就强与“数理化”联系紧密，学生需要花大量的时间来消化理解。

1.2 上课不够重视、课前课后缺少自主学习

大学生并非高中生，相对自由很多，许多大学生对于上课不够重视，导致缺课现象时有发生，而学生的缺课也影响了教师授课的积极性，导致课程教学质量下降。虽然针对学生缺课现象，大部分学校已经采取了相应的考勤措施，但是由于后续工作不彻底，许多考勤成绩最终并没有计入到学生成绩中，不少学生存在侥幸心理，对课程教学没有足够的重视。此外，“工程热力学及传热学”作为一门选修课程，学生对此的认识是觉得这样的课程无所谓，不重要。在课前，很少有学生提前预习课程内容，而一些复杂的计算公式或理论，在没有数学物理预备知识的情况下，教师需要花大量的时间来进行公式理论推导，影响了教学进度。课后缺少复习又使得课程上学到的知识没有得到巩固。由于对选修课不够重视，很少有学生能在课前课后进行自主学习。

1.3 缺少实践

由于“工程热力学与传热学”的知识涵盖面广，一些需要用实验来表达的知识点，教师很难通过讲授的方式直观表现出来。而很多学校工程机械专业的“工程热力学与传热学”课程是没有开始实验的。理论与实际脱节不利于学生对知识的理解与消化，难以与实际相结合，例如气体流经喷管的流速和流量，绝热节流过程、发动机动力循环等等。这些都很难用于普通的PPT来表达，也不利于学生的理解。由于学时以及学校教学资源有限的原因，所以通常对于需要实践的课程并没有相关的实验设备供学生操作。这对于部分验证性以及需要实验才能直观表达的教学内容，学生很难理解消化，也不利于学生去记忆其中的重要知识点。

1.4 学生积极性不高，缺乏学习兴趣

“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”这句名言就提到了学习某个东西最重要的是对于它的兴趣，倘若我们有极大的兴趣，那么将事半功倍。而现在的学生普遍地缺乏学习“工程热力学及传热学”课程的兴趣。以前一直是学生排队等老师讲解问题，而现在则是老师请学生提问题，而就算是这样，还是很少人去提问，这有可能是学生根本就没有问题，这并不是说学生学得很好，反而是学得不透彻，根本就没有发现问题;也有可能是学生有问题，但是懒得去问，缺乏对于知识的渴望。这些都说明学生缺少学习“工程热力学与传热学”的兴趣。

“工程热力学及传热学”课程具有很强的综合性、实践性和应用性。同时社会在不断发展进步，对于高素质人才的需求也越来越严格，所以为适应社会市场需求，培养出一批掌握最新技术的高素质人才，校方和教师都应该共同反思，一起探索，建立起一份属于专业特色的教学体系，就必须结合目前的就业动向，对“工程热力学及传热学”课程教学改革进行研究。

2 课程教学改革及教学方法探索

2.1 改革教学内容

“工程热力学及传热学”是一门传统课程，知识体系正在不断发展，不断更新，所以会存在不少过时的观点，这在教学中，会严重影响到新型高素质高技能人才的培养，甚至会让学生对此门课程产生怀疑，失去学习的信心。那么教师在教学过程中要以够用为原则对其删繁就简，还要随时了解最新最前沿的学科知识并讲给同学们听，培养学生们的学习兴趣，降低该课程的学习难度。

2.2 改善教学手段

上课是学生掌握知识的重要途径，教师的教学方式十分重要，应该杜绝“复读机”这种现象。现在社会进步了，多媒体等教学手段是必不可少也是不可避免的，既然不能没有多媒体，那可以改变多媒体上展示的内容，比如PPT里不再只是书本上的翻版，更多的是教师自己的理解和自己提出的问题，而且PPT上不能有解答，这样交给学生自己去思考，而后教师再把正确的解答写在黑板上，这样就加深了学生对于一些题目的印象。此外，既然此门课程理论性强，那么课程上教师可通过多媒体搜索一些自然界中热力现象，通过多媒体展示给学生，并给学生讲解这种现象。而且教师还可以布置一些课程小练习，让学生说出自己想到的自然界中的热学现象并试着解释。同时，教师也要注重提问，多提问，这对于集中学生们的注意力还是很有作用的。等等这些，都能消除学生的厌学情绪，并集中精力上课，保证了课程的效率。

2.3 开设实验实践课程

现代社会进步，相应的教学设备也齐全了，学校应该逐步完善“工程热力学与传热学”的课程安排，应该相应地对应每一章上的内容增添新的实验实践课程，尤其比较繁杂难懂的内容，更要多地设置一些实验课程，学生通过动手实验，教师在一旁教导，这样教师既能检验学生的学习效果和进度，也能加强学生对于课本知识的理解和记忆。学校也可以考虑安排学生到与热力有关的工厂实习，让学生通过对工厂机器工作的了解，强化课程的学习效果，最后还可以让学生写一篇关于该工厂机器的研究论文，以检验学生的实习效果。实践加理论才能更好地加深学生对学习到的知识的理解。

2.4 设计创新，激发学生兴趣

创新是发展之根本，科技的发展离不开创新，“工程热力学与传热学”作为一门实用性强的课程，在学生学完之后，教师可以给学生分组，让每组自主设计一个有关热力学的小部件，配上元件说明，并有计算分析过程，然后安排一节课程来让学生自行讲解自己设计的小部件，最后教师再评比，排出名次，给予奖励，并计入课程成绩。同时这也会激发学生对于此门课程的学习兴趣，更深刻地理解“工程热力学与传热学”这门课程。

2.5 课程答辩

教师给学生时间来进行答辩，通过对某一个概念、公式、定律或者现象的理解进行答辩，每个学生要说出自己的理解，而后教师进行纠正，给出正确的答案，然后教师可以自行提出一个论题，让学生自己分组，在课下找资料学习，然后上课的时候让各组学生辩论，得胜者记入成绩。最后让学生把自己的问题提给教师，教师一一解答。这样，加强了学生与教师的互动交流，培养了学生的学习兴趣，加深了学生对于该门课程的认识。

3 结束语

“工程热力学及传热学”课程教学改革是适应新时期高等教育发展的必由之路。教学的进行应该建立在师生愉快教学，帮助学生顺利发展的前提下，努力让学生掌握自主学习、独立思考的能力。以加强学生创新思维和实际创新能力的培养为目标，通过对教学内容的更新、多媒体的合理应用、课程氛围的调动、理论与实验的相互结合、设计创新、课程答辩等手段的有机结合，探索出一套更适合本课程的教学方法，使得“工程热力学及传热学”的课程达到一个新的水平，为培养出掌握学科最前沿技术的实用性人才发挥应有的作用。

基金项目：长沙理工大学教改课题项目

参考文献

传热学论文范文第9篇

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）49-0279-02

一、引言

长期以来，为了培养国际化复合人才，武汉大学采取了一系列措施，包括：建立联合培养项目、引进国外优秀师资、搭建联合科研平台、推进中外合作办学等[1]。其中，2002年，武汉大学在本科生课程推出了系列双语课程[2]，并专门挑选部分教师到国外知名大学进修；在此基础上，为了进一步加大国际化成果，拓宽学生的国际学术视野，提升其国际交流能力，武汉大学自2011年起在研究生和本科生课程设立全英文建设项目。《高等传热学》是“动力工程及工程热物理”学科研究生的一门重要的专业必修课，它对于培养学生分析问题、解决问题的能力以及动手能力均具有重要的作用。2011年《高等传热学》课程被列入武汉大学首批研究生全英文课程建设，课时为36学时，2学分。2012年-2015年，教学团队共实施了4次全英文教学。通过教学实践，我们对全英文教学有了更深入的认识，并积累一些经验。本文将从教材选用及教学内容、教学团队建设、授课方式及手段等方面进行总结，同时思考全英文教学中的一些问题，力求对深化全英文教学改革进行有益的探索。

二、明确教学目标，精选教学内容

本课程旨在介绍高等传热学的基本概念、理论、方法和系统，强调基本方法和经典理论的学习，确保研究生对高等传热学这门学科有一个全面的了解。针对传热学中两相流学发展快，实践性强，学科交叉内容多的特点，本课程重点讲解高等传热学涉及的两相流内容，同时立足培养学生的实际动手能力，并介绍本领域近年来的最新进展。课程内容包括以下7个方面：

1）Review of Single-Phase Flow；

2）Basic Concept of Two-Phase Flow Theory；

3）Condensation and heat transfer；

4）Boiling heat transfer；

5）Numerical simulation of multiphase flow；

6）Multiphase flow in rotating machinery；

7）Selected case studies。

实施全英文教学的基本条件之一是采用原版教材。然而，国外原版教材的优点是内容全面、同时涉及著者的前沿研究课题，但同时存在篇幅过长等问题，且国外教材的体系和内容与国内教材的体系和内容有很大的差别。因此，选择教材是课程建设的基础。依据武汉大学“动力工程及工程热物理”学科对《高等传热学》要求，我们在境外购买了2010年由Taylor & Francis Group出版社出版、Van P. Carey编写的《Liquid-Vapor Phase-Change Phenomena》一书作为主要两相流内容的教材，同时选取2012年由Springer出版、Peter von B？ickh编写的《Heat Transfer》作为传热部分的主要参考资料。考虑到学生的传热基础，我们还事先向学生推荐了2001年由Prentice-Hall出版Lienhard J.H. 编写的《A Heat Transfer Textbook》，供学生预习。

三、组织教学团队，强化教学手段

教学团队中的全体成员均具有博士学位和高级职称，其海外留学（进修）背景和多年的《高等传热学》的教学经验确保了该项目实施。教学团队的学缘结构合理：成员的第一学历来自清华大学、西安交通大学、武汉大学、华中科技大学和南京大学；教学团队的学科配置互补性强：成员所在学科包括基础理论（如传热学及原子核物理）和工程应用（如热能动力工程及流体机械工程）。

我们在实施全英文教学过程中全程采用多媒体教学手段，并按章节制作了基于Power point的《高等传热学》教学课件，课件中的内容为除来源于所选定的教材外，团队成员还结合自己多年的科研经验增加了案例分析；此外，从internet上下载了大量的图片和其他（包括宏观结构和微观尺度）素材，使繁琐的理论推导简单化，抽象的相变理论变的更加具体、形象和生动。同时，为了确保学生对本课程的理解和消化，我们建设了该课程的课程网站，网站分为4个模块，分别是：课程简介、教学团队、课程建设和教学内容。

课堂教学中，教学团队成员采用分块教学方式组织教学――7个教学内容分别由5位主讲教师承担，即每位主讲教师结合自己的科研经验承担一个主要内容。为了确保教学效果，我们采取了如下措施：

1）课程开设前，开设研究生专业英语；

2）课程开设前，任课教师进行学科前沿讲座；

3）课程开设期间，组织教师观摩外籍教授的全英文课程。

同时，课程开设期间，邀请国外教授讲授部分内容等。

对于研究生教学，所有教师采用启发式教学方法，并以提问方式激发学生积极思考，进而避免了“填鸭式”教学。第一次上课告诉学生教学计划和安排，要求学生根据课程网站的内容进行预习。同时，每次上课首先复习上次课的内容，最后留5分钟给学生提问。

四、深化教学改革，注重教学效果

《高等传热学》是武汉大学“动力工程及工程热物理”学科硕士研究生必修的专业基础课程，自从2012年该课程采用全英文教学以来，4届同学反映热烈，普遍认为全英文对开拓学术思维、扩大国际学术视野、激发进行国际学术交流的兴趣和积极性具有重要作用。其中，即将出国和有继续深造意向的同学对全英文教学更加欢迎。

在全英文课程建设期间，教学团队指导研究生在相关国际知名杂志（International Journal of Thermal Sciences，Nuclear Engineering And Design，International Journal of Heat and Mass Transfer，Journal of Mechanical Science and Technology，International Journal of Fluid Machinery and Systems）发表学术论文20余篇（多数被SCI、EI收录）。其中多位研究生赴境外参加ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition、ASME International Conference on Nuclear Engineering、ASME Turbo Expo等国际学术会议并宣读论文。

通过连续4年的《高等传热学》全英文教学实践，我们有如下体会与思考：

1.整体上讲 全英文教学是与国际接轨的教学方式。对于武汉大学的研究生，由于在本科阶段有学习双语或全英文课程的经历，因此同学们普遍认同这一形式新颖的教学方式。同时认为，该方式可以激发学生通过英语这一工具掌握更多更新的专业知识。

2.教学内容 对于全英文教学，必须要求采用原版教材；而研究生教学，教学内容不宜取自同一本教材，所以我们采用推荐一本原版教材为主要教材，推荐多本原版教材作为参考资料的方法，同时主讲老师结合自己的科研经历组织教学内容。

3.教学方法 采用多媒体教学手段和启发式教学方法，能够在有限的时间内向学生传输更多的知识，更好地调动学生学习的积极性，培养学生独立阅读和自学的能力。同学们普遍对聘请国外教授的教学给予高度评价，其原因主要有2个方面，一是国外教授的教学不拘一格，课堂气氛好；二是同学们认为国外教授的教学使他们开拓了视野。

4.采用全英文教学对学生和教师的要求很高 因为专业基础课的深度直接影响专业课程的学习。采用全英文教学要求学生用外语去理解和表达相关专业理论，因此会使部分英语听力有困难的同学感到“上气接不到下气”。对专业课教师而言，用外语流畅地表达专业理论的基本内容，并做到深入浅出，循序渐进，也决非易事。所以教师不仅要不断提高自己的英语水平，而且要不断改进教学方法。

五、结束语

为了培养国际化复合人才，武汉大学采取了一系列措施。武汉大学《高等传热学》教学团队自2011年起对“动力工程及工程热物理”学科的研究生实施了4次全英文教学，并在教学中进行了大胆改革。几年的教学经验证明，全英文对于开拓研究生的学术思维、扩大国际学术视野、激发进行国际学术交流的兴趣和积极性具有重要作用。

参考文献：

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[4]孟，刘福顺，杨树桐.高等学校海洋工程国际化人才培养模式探究[J].教育教学论坛，2014，（6）：211～213.

传热学论文范文第10篇

关键词：计算传热学；计算流体力学；课堂教学；教学方法

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0141-03

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）和计算传热学（Numerical Heat Transfer，NHT）是20世纪60年代起伴随计算机技术的发展而迅速崛起的学科，其成熟的标志是各种通用商品化软件的出现，且为工业界广泛接受，性能日趋完善，应用范围不断扩大[1-3]。CFD和NHT在20世纪70年代以来的成就，显示出它在人类深入研究各种流动现象，以及在工业和工程应用方面的强大生命力。进入21世纪以来，计算机速度和存储信息能力的大幅度提高，特别是计算机自动生成三维物体网格能力的迅速发展，计算机软件水平突飞猛进，CFD和NHT技术给科学发展和工程应用设计带来了根本性的变化，成为解决各种传热和流体流动问题强有力的工具。过去只能靠实验手段才能得到的某些结果，现在已完全可以借助计算机数值求解来准确获取。计算流体力学和计算传热学已成为一门建立在经典流体力学和传热学与数值计算方法基础之上的新型独立学科[4]。因此，各高校纷纷开设了CFD和NHT课程。作者近十年也一直为我校热能工程、航空宇航推进理论与工程、核能科学与工程学科的硕士研究生开设传热与流体流动的数值计算课程及相关课程。2012年本课程获得校研究生精品课程建设资助。在教学过程中，我们不断更新教学内容，进行课程建设与教学方法和教学手段的改革。本文是我们在本课程教学过程中的一些探索和思考，供同行和专家共同探讨。

一、注重教师组的协同作用

成立了传热与流体流动的数值计算课程的教师队伍组，其中教授2人，副教授3人，讲师2人。教师队伍组的构成包括讲授流体力学的教师、讲授传热学的教师和长期承担传热与流体流动数值计算方面科研项目的教师。

1.教师构成的多元化。衡量师资队伍水平的高低，其学历结构、职称结构、专业结构、年龄结构和学缘结构是否合理是极为重要的标志[5]。教学团队中的教师来自不同的专业和学科，本课程教学组具有交叉的学缘结构和交叉的知识结构。7位教师本科毕业于5个不同的学校，大家就会具有不同的学术思想、不同的业务知识、不同的科研风格和不同的思维方式。每位教师的背景知识不一样，就会以多角度和不同的思维来理解本门课程；教学过程中就可能取“百家之长”，融合多种学术思想、科研风格和方法论。

2.教师的科研成果促进教学。实验研究、理论分析和数值计算是当代自然科学研究的三大基本手段。传热与流体流动的数值计算就是采用计算机数值求解来研究传热学和流体力学问题，因此，这是一门应用性很强的学科。课程组的7位教师有6位具有博士学位，本身业务基础好，取得了不少高水平的研究成果。科研为教学内容的更新和深化奠定了坚实的基础。在教学过程中非常注重教学与科研相结合，充分利用课程教学组任课教师在科研学术上的优势，注意将鲜活的科研和工程实例引入课堂，以讲座和讨论的方式及时地引入了相关领域的最新发展和现代科学技术问题，激发学生的学习兴趣。

二、合理规划教学内容

在传热与流体流动问题的数值计算研究中，主要存在两种思路，一种是应用数学家针对空气动力学问题发展的可压缩流动计算方法，以有限差分法为主，国内习惯上称其为计算流体力学（CFD）；另一种是物理学家针对传热问题发展的不可压缩流动计算方法，以有限体积法为主，国内习惯上称为计算传热学（NHT）。通过某种特殊处理，两种思路都试图将方法推广到另一种思路所侧重的问题。流体流动和传热现象十分复杂，其中不少子课题均可并且已经形成独立的学科。数学模型和数值计算方法也名目繁多、千姿百态。想要花费较少的时间历数各类流动和传热现象、各类数学模型和数值方法，几乎是不可能；对于初学者来说也没有这个必要[2]。许多专门讲解计算流体力学的各种书籍，由于需要较多的数学知识，而显得晦涩难懂。针对初学者的教学内容应该是能够突出介绍传热和流体流动数值计算核心算法，而又尽量避免深奥的数学知识，特别是为他们克服最初的入门障碍，以便建立起对CFD和NHT的兴趣和信心，为继续学习更深入的相关知识做好铺垫。教学过程中要力求做到以较简单的数学方程来解释计算流体力学和计算传热学的基本知识。在世界范围内得到广泛认可的作为CFD和NHT入门学习的教材有1980年Patankar S.V.[6]撰写的《Numerical Heat Transfer and Fluid Flow》（1984年张政[7]译为中文，科学出版社出版），1995年Versyeeg H. K.和Malalasekera W.[8]撰写的《An Introduction to Computational Fluid Dynamics―the Finite Volume Method》（2005年李人宪[9]撰写的《有限体积法基础》大量参考了此书的有关内容（作者注），国防工业出版社出版），1995年Anderson J.D.[10]撰写的《Computational Fluid Dynamics―the Basics with Applications》（2007年吴颂平和刘赵淼[2]译为中文版，机械工业出版社出版）。这三本书中，前两本主要介绍有限体积法，数值计算方法主要为压力修正的SIMPLE算法系列；第三本书主要专门介绍有限差分法，对有限体积法只是一带而过。我们知道，当前流体流动和传热问题的数值计算方法有多种，如有限体积法、有限差分法、有限元法、谱分析法、各类格子类方法等。每一种方法都有其特点和使用范围。在应用于传热和流体流动问题数值计算的众多方法中，有限体积法由于其物理意义明确、实施过程简便、数值特性优良而获得了特别广泛的应用，是当前主流通用商品化CFD软件（如：PHOENICS、FLUENT、Star-CD、CFX）中最常用的核心算法，也是最为成熟的一种方法。特别是自20世纪80年代以来，由于非结构化网格和自适应网格技术的发展，有限体积法更是得到了长足的进步。值得指出的是，虽然有限体积法表现出优异的程序通用性和对求解域的广泛适应性，但因为这样的原因而只是去了解有限体积法的知识是不够的。原因如下：第一方面，有限差分法是有限体积法的基础，有限体积法是在有限差分法的基础上发展起来的。第二方面，如何分析和判断一个离散格式的有效性和可靠性，即离散格式的数学特性（相容性、收敛性、稳定性、数值耗散与色散）的分析，必须借助于有限差分法才能完成。有限体积法是无法看见离散格式的内在微观特性的。这也是很多初学者学习完计算传热学（有限体积法）后，再去学习计算流体力学（有限差分法）时仍然感到吃力和困难的原因。有限差分法更多地是建立在数学概念上的，需要学习者要有较为厚实的数学功底；有限体积法是从物理概念入手，显然容易理解和接受，但难以透彻理解各物理量的内在联系。第三方面，有限差分法简便易行、格式和离散方案丰富多彩，求解变量设置随意，是初学者练习编写小程序而能深刻理解数值计算精髓很好的方法。第四方面，有限体积法在当前仍然被广泛使用，特别是在航空航天领域更是必不可少。综上所述，对于教授初学传热与流体流动数值计算的学生而言，在安排教学内容时应当涵盖有限体积法和有限差分法两方面的内容。两种方法是否应当有所侧重，得依据修课学生的专业情况来具体舍取。另外，对于初学者要立足基础，突出物理概念和数学模型的循序渐进、由浅入深。因为精确科学的目标就是通过数学而简化自然界的问题，以确定物理上的量。反之，片面追求起点高、内容深，会使大部分学生感到畏惧，敬而远之，从而失去继续深入学习的兴趣。

三、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、FLUENT、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。

四、结束语

计算流体力学和计算传热学可以合称为传热与流体流动的数值计算，它已超越了传统的流体力学和传热学的外延和内涵，早已不再仅仅是一些数学理论和概念，已经成为解决工程实际问题或进行科学研究的重要手段。本文对本门课程教师队伍组的配备、教学内容规划和本课程学习方法三方面提出了一些看法：

1.该课程是研究传热和流体力学的一种工具，具有理论和实践的双重属性，教师组的配备需要注重知识的交叉融会、科研与工程实践的结合。

2.常用的传热和流动问题的数值计算方法有有限差分法、有限体积法、有限元法和谱分析法。但有限差分法和有限体积法更是占据了绝对优势，作为初学者应该对这两种方法都进行必要的了解，在安排教学内容时对这两方面的内容不可偏与废，而要进行合理地融合和规划。

3.要想学好本门课程，所需采用的方法是明确用途，注重基础，自己编程，学会一个商品软件。

参考文献：

[1]阎超，于剑，徐晶磊，范晶晶，高瑞泽，姜振华.CFD模拟方法的发展成就与展望[J].力学进展，2011，41（5）：562-589.

[2]安德森 J.D.计算流体力学基础及其应用[M].吴颂平，刘赵淼，译.北京：机械工业出版社，2007.

[3]陶文铨.数值传热学（第2版）[M].西安：西安交通大学出版社，2001.

[4]王福军，周凌九，严海军.计算流体力学课程教学改革与实践[J].高等农业教育，2005，（11）：63-64.

[5]王作权.学缘结构：大学建设与发展的重要因素[M].煤炭高等教育，2002，4（77）；88-90.

[6]Patankar S.V.Numerical heat transfer and fluid flow [M].Hemisphere Publishing Corporation and McGraw Hill Book Company，1980.

[7]帕坦卡 S.V.传热与流体流动的数值计算[M].张政，译.北京：科学出版社，1984.

[8]Versyeeg H.K.，Malalasekera W..An Introduction to Computational Fluid Dynamics―the Finite Volume Method. Pearson Education Limited，1995.

[9]李人宪.有限体积法基础[M].北京：国防工业出版社，2005.

[10]Anderson putational Fluid Dynamics―the Basics with Application[M].McGraw-Hill Companies，Inc.，1995.

作者简介：邹高万（1973-），男，副教授，博士；霍岩（1980-），男，讲师，博士；孙丽颖（1973-），女，副教授，博士；李树声（1980-），女，讲师，博士。