《列車空氣動力學概論》教學大綱
課程的基本描述
課程名稱
列車空氣動力學概論
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課程編號
20CL0212
考核方式
考查課
課程性質
專業方向課
適用專業
車輛工程系
參考教材
理論
田紅旗
.列車空氣動力學.中國鐵道出版社，第一版，2007
實訓
張英朝
.汽車空氣動力學數值模擬技術.北京大學出版社，2011
總
學
時
32學時
理論學時
24學時
實訓學時
8學時
上機學時
0學時
學
分
2學分
開課學期
第5學期
前導課程
高等數學、理論力學
后續課程
車輛動力學軟件原理及應用
課程說明
2.1
課程的地位與任務
《列車空氣動力學概論》是車輛工程專業的一門專業選修課，課程目標在于培養學生具備進行列車空氣動力學分析的的基本知識和基本手段。課程任務要求具體如下：
1、學生通過學習該課程，應能掌握流體力學的基本知識、影響列車運行的空氣動力學因素以及空氣動力學基礎知識；
2、掌握列車空氣動力學研究手段，數值分析方法，了解列車空氣動力學分析在高速列車外形設計中的地位與作用，進而具有綜合運用所學的知識，研究改進或開發新的列車外形的能力。
2.2
課程教學目標
能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決車輛系統復雜工程問題。具備解決車輛系統復雜工程問題所需的工程基礎知識和技能。
2.3
學時分配
學時數要與下面內容中的學時分配數相一致。
學時分配表
章
次
標
題
理論學時
實訓學時
任務一
緒論
0
任務二
流體靜力學
0
任務三
流體動力學
0
任務四
理想不可壓縮流體平面位流
0
任務五
粘性流體及邊界層理論
任務六
列車空氣動力學問題
任務七
專題討論
0
總學時
2.4
課程的主要特點
本課程是車輛工程專業的一門專業選修課，課程目標在于培養學生具備進行列車空氣動力學分析的的基本知識和基本手段。
2.5
教學方法
1．采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
2．在教學內容上，系統講授流體力學、空氣動力學的基本理論、基本知識和基本方法，使學生能夠系統掌握用于解決列車空氣動力學問題的專業基礎知識。
3．在教學過程中采用電子教案，CAI課件，多媒體教學與傳統板書教學相結合，提高課堂教學信息量。
4．理論教學與工程實踐相結合，引導學生利用計算流體力學分析軟件，解決具體的列車流線型頭型設計問題。
5.課內討論和課外答疑相結合，每周至少一次進行答疑。
教學內容與學時分配
任務一
緒論（2學時）
掌握程度采用了解、理解和運用，具體含義如下：
了解：能記住學習過的內容。
理解：能領會課程內容的含義，掌握知識的內涵。
掌握：能在新的具體情況下應用所學知識解決問題。
各知識點的重要程度劃分為核心、推薦、可選，具體含義如下：。
核心：該知識點是核心知識單元的一部分。
推薦：該知識點不是核心知識單元的一部分，但應包含在必修課程中。
可選：該知識點屬于選修知識單元。
教學內容以2學時為一個教學單元進行編寫。
教學內容1（2學時）：
1.物質形態（了解，可選）
2.空氣動力學的發展與分類（理解，推薦）
3.量綱與單位（理解，推薦）
重點：課程的研究對象。
難點：內容及學習目的。
講授提示與方法：采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
作業：
1.課后習題
任務二
流體靜力學（4學時）
教學內容1（2學時）：
1.了解流體的各種屬性，包括：易流性、壓縮性、粘性等（理解，推薦）
2.掌握流體靜力平衡微分方程（掌握，核心）
教學內容2（2學時）：
3.流體靜力平衡微分方程分析（掌握，核心）
4.掌握標準大氣的特征。（理解，推薦）
重點：流體的屬性。
難點：流體靜力平衡計算及分析。
講授提示與方法：采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
作業：
1.課后習題
任務三
流體動力學（4學時）
教學內容1（2學時）：
1.掌握流體運動的描述方法（理解，推薦）
2.能分析流體微團的運動特征（理解，推薦）
教學內容2（2學時）：
3.掌握理想流體運動微分方程組（掌握，核心）
4.掌握流體運動的積分方程組（掌握，核心）
重點：流體的描敘以及流體的運動特征。
難點：流體運動的計算及分析。
講授提示與方法：采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
作業：
1.課后習題
任務四
理想不可壓縮流體平面位流（4學時）
教學內容1（2學時）：
1.理想不可壓縮流體平面位流的基本方程（掌握，核心）
教學內容2（2學時）：
2.掌握幾種簡單的二維位流基本方程（理解，推薦）
3.了解一些簡單的流體迭加（了解，可選）
重點：理想不可壓縮流體平面位流的描述。
難點：理想不可壓縮流體平面位流的計算。
講授提示與方法：采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
作業：
1.課后習題
任務五
粘性流體及邊界層理論（4學時）
教學內容1（2學時）：
1.掌握流體的粘性及其對流動的影響（理解，推薦）
2.掌握粘性流體運動方程（掌握，核心）
教學內容2（2學時）：
3.掌握邊界層近似及其特征（理解，推薦）
4.掌握平面不可壓縮流體層流邊界層方程（理解，推薦）
重點：流體粘性對流動的影響，粘性流體的運動形式，邊界層概念。
難點：粘性流體運動方程的計算和解析。
講授提示與方法：采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
作業：
1.課后習題
任務六
列車空氣動力學問題（2學時）
教學內容1（2學時）：
1.掌握列車空氣動力學影響因素（理解，推薦）
2.列車空氣動力學研究方法（理解，推薦）
3.列車外形設計與空氣動力學的關系（理解，推薦）
重點：列車空氣動力學方法解析。
難點：列車外形設計。
講授提示與方法：采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
作業：
1.課后作業
任務七
專題討論（2學時）
教學內容1（2學時）：
1.了解流體粘性特征（理解，推薦）
2.在了解列車空氣動力學特性及影響因素基礎上，掌握高速列車中一般采用了哪些具體措施來具體應對空氣動力學問題（了解，可選）
重點：流體粘性。
難點：列車空氣動力學運用。
講授提示與方法：采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力；以“少而精”為原則，精選教學內容；增加討論課，調動學生學習的主觀能動性。
作業：
1.課后習題
實訓設計
4.1實訓教學基本信息
實訓學時
實訓學時及項目分配
驗證性
演示性
綜合性
設計性
合 計
4.2實訓教學目的與基本要求
1.自學某種計算流體動力學軟件，如fluent，ansys，starccm等；
2.掌握和理解列車外流場分析的模型簡化方法；
3.分析影響外流場分布的主要因素
4、撰寫研究報告。
4.3主要儀器設備
【單擊此處輸入正文】
4.4主要消耗材料
【單擊此處輸入正文】
4.5實訓項目設置
序號
實訓項目名稱
實訓目的及內容提要
學時數
實訓類型
實訓要求
每組人數
列車流場分析
掌握和理解列車外流場分析的模型簡化方法
設計
必做
合計
考核與成績記載
5.1
考核的方式及成績的評定
1.平時考核（占總成績50%）：
30分出勤和紀律+5分聽課筆記+5分測驗及作業+5分期中考試+5分實訓
2.期末考核（占總成績50%）：論文
執筆人
審核人
3.成績評定：百分制（考試）
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