2023年列车空气动力学概论教学大纲.doc

列车空气动力学概论教学大纲 列车空气动力学概论教学大纲 1 课程的根本描述 课程名称 列车空气动力学概论 【单击此处输入英文课程名称】 课程编号 20CL0212 考核方式 考查课 课程性质 专业方向课 适用专业 车辆工程系 参考教材 理论 田红旗 .列车空气动力学. 中国铁道出版社，第一版，2023 实训 张英朝 .汽车空气动力学数值模拟技术. 北京大学出版社，2023 总 学 时 32学时 理论学时 24学时 实训学时 8学时 上机学时 0学时 学 分 2学分 开课学期 第5学期 前导课程 高等数学、理论力学 后续课程 车辆动力学软件原理及应用 2 课程说明 2.1 课程的地位与任务 列车空气动力学概论是车辆工程专业的一门专业选修课，课程目标在于培养学生具备进行列车空气动力学分析的的根本知识和根本手段。课程任务要求具体如下：1、学生通过学习该课程，应能掌握流体力学的根本知识、影响列车运行的空气动力学因素以及空气动力学根底知识；2、掌握列车空气动力学研究手段，数值分析方法，了解列车空气动力学分析在高速列车外形设计中的地位与作用，进而具有综合运用所学的知识，研究改良或开发新的列车外形的能力。 2.2 课程教学目标 能够将数学、自然科学、工程根底和专业知识用于解决车辆系统复杂工程问题。具备解决车辆系统复杂工程问题所需的工程根底知识和技能。 2.3 学时分配 学时数要与下面内容中的学时分配数相一致。 学时分配表 章 次 标 题 理论学时 实训学时 任务一 绪论 2 0 任务二 流体静力学 4 0 任务三 流体动力学 4 0 任务四 理想不可压缩流体平面位流 4 0 任务五 粘性流体及边界层理论 4 6 任务六 列车空气动力学问题 2 2 任务七 专题讨论 2 0 总学时 24 8 2.4 课程的主要特点 本课程是车辆工程专业的一门专业选修课，课程目标在于培养学生具备进行列车空气动力学分析的的根本知识和根本手段。 2.5 教学方法 1．采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 2．在教学内容上，系统讲授流体力学、空气动力学的根本理论、根本知识和根本方法，使学生能够系统掌握用于解决列车空气动力学问题的专业根底知识。 3．在教学过程中采用电子教案，CAI课件，多媒体教学与传统板书教学相结合，提高课堂教学信息量。 4．理论教学与工程实践相结合，引导学生利用计算流体力学分析软件，解决具体的列车流线型头型设计问题。 5. 课内讨论和课外答疑相结合，每周至少一次进行答疑。 3 教学内容与学时分配 任务一 绪论〔2学时〕掌握程度采用了解、理解和运用，具体含义如下：了解：能记住学习过的内容。 理解：能领会课程内容的含义，掌握知识的内涵。 掌握：能在新的具体情况下应用所学知识解决问题。 各知识点的重要程度划分为核心、推荐、可选，具体含义如下：。 核心：该知识点是核心知识单元的一局部。 推荐：该知识点不是核心知识单元的一局部，但应包含在必修课程中。 可选：该知识点属于选修知识单元。 教学内容以2学时为一个教学单元进行编写。 教学内容1〔2学时〕：1. 物质形态〔了解，可选〕2. 空气动力学的开展与分类〔理解，推荐〕3. 量纲与单位〔理解，推荐〕重点：课程的研究对象。 难点：内容及学习目的。 讲授提示与方法：采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 作业：1. 课后习题 任务二 流体静力学〔4学时〕教学内容1〔2学时〕：1. 了解流体的各种属性，包括：易流性、压缩性、粘性等〔理解，推荐〕2. 掌握流体静力平衡微分方程〔掌握，核心〕教学内容2〔2学时〕：3. 流体静力平衡微分方程分析〔掌握，核心〕4. 掌握标准大气的特征。〔理解，推荐〕重点：流体的属性。 难点：流体静力平衡计算及分析。 讲授提示与方法：采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 作业：1. 课后习题 任务三 流体动力学〔4学时〕教学内容1〔2学时〕：1. 掌握流体运动的描述方法〔理解，推荐〕2. 能分析流体微团的运动特征〔理解，推荐〕教学内容2〔2学时〕：3. 掌握理想流体运动微分方程组〔掌握，核心〕4. 掌握流体运动的积分方程组〔掌握，核心〕重点：流体的描叙以及流体的运动特征。 难点：流体运动的计算及分析。 讲授提示与方法：采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 作业：1. 课后习题 任务四 理想不可压缩流体平面位流〔4学时〕教学内容1〔2学时〕：1. 理想不可压缩流体平面位流的根本方程〔掌握，核心〕教学内容2〔2学时〕：2. 掌握几种简单的二维位流根本方程〔理解，推荐〕3. 了解一些简单的流体迭加〔了解，可选〕重点：理想不可压缩流体平面位流的描述。 难点：理想不可压缩流体平面位流的计算。 讲授提示与方法：采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 作业：1. 课后习题 任务五 粘性流体及边界层理论〔4学时〕教学内容1〔2学时〕：1. 掌握流体的粘性及其对流动的影响〔理解，推荐〕2. 掌握粘性流体运动方程〔掌握，核心〕教学内容2〔2学时〕：3. 掌握边界层近似及其特征〔理解，推荐〕4. 掌握平面不可压缩流体层流边界层方程〔理解，推荐〕重点：流体粘性对流动的影响，粘性流体的运动形式，边界层概念。 难点：粘性流体运动方程的计算和解析。 讲授提示与方法：采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 作业：1. 课后习题 任务六 列车空气动力学问题〔2学时〕教学内容1〔2学时〕：1. 掌握列车空气动力学影响因素〔理解，推荐〕2. 列车空气动力学研究方法〔理解，推荐〕3. 列车外形设计与空气动力学的关系〔理解，推荐〕重点：列车空气动力学方法解析。 难点：列车外形设计。 讲授提示与方法：采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 作业：1. 课后作业 任务七 专题讨论〔2学时〕教学内容1〔2学时〕：1. 了解流体粘性特征〔理解，推荐〕2. 在了解列车空气动力学特性及影响因素根底上，掌握高速列车中一般采用了哪些具体措施来具体应对空气动力学问题〔了解，可选〕重点：流体粘性。 难点：列车空气动力学运用。 讲授提示与方法：采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力；以“少而精〞为原那么，精选教学内容；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 作业：1. 课后习题 4 实训设计 4.1实训教学根本信息 实训学时 实训学时及项目分配 验证性 演示性 综合性 设计性 合　计 8 4 2 2 8 4.2实训教学目的与根本要求 1. 自学某种计算流体动力学软件，如fluent，ansys，starccm等；2. 掌握和理解列车外流场分析的模型简化方法；3. 分析影响外流场分布的主要因素 4、撰写研究报告。 4.3主要仪器设备 【单击此处输入正文】 4.4主要消耗材料 【单击此处输入正文】 4.5实训项目设置 序号 实训项目名称 实训目的及内容提要 学时数 实训类型 实训要求 每组人数 1 列车流场分析 掌握和理解列车外流场分析的模型简化方法 8 设计 必做 1 合计 8 5 考核与成绩记载 5.1 考核的方式及成绩的评定 1.平时考核〔占总成绩50%〕：30分出勤和纪律+5分听课笔记+5分测验及作业+5分期中考试+5分实训 2.期末考核〔占总成绩50%〕：论文 执笔人 审核人 3.成绩评定：百分制〔考试〕