《列车空气动力学概论》教学大纲
课程的基本描述
课程名称
列车空气动力学概论
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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，2007
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，2011
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
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基本知识和基本手段。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基本知识、影响列车运行的空气动力学因素以及空气动力学基础知识；
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，研究改进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、工程基础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基础知识和技能。
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
0
任务二
流体静力学
0
任务三
流体动力学
0
任务四
理想不可压缩流体平面位流
0
任务五
粘性流体及边界层理论
任务六
列车空气动力学问题
任务七
专题讨论
0
总学时
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基本知识和基本手段。
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”为原则，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、空气动力学的基本理论、基本知识和基本方法，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基础知识。
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。
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部分。
推荐：该知识点不是核心知识单元的一部分，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.空气动力学的发展与分类（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”为原则，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”为原则，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”为原则，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基本方程（掌握，核心）
教学内容2（2学时）：
2.掌握几种简单的二维位流基本方程（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”为原则，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”为原则，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”为原则，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基础上，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”为原则，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
实训设计
4.1实训教学基本信息
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
4.2实训教学目的与基本要求
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
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4.4主要消耗材料
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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
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
设计
必做
合计
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）
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