个人介绍
流体力学与传热学基础

主讲教师:王廷

教师团队:共1

  • 王廷
学校: 齐鲁理工学院
开课院系: 机电工程学院
专业大类: 工学
开课专业: 机械设计制造及其自动化、车辆工程
课程英文名称: Fundamentals of fluid mechanics and heat transfer
课程编号: 0801
学分: 1.5
课时: 24
课程介绍
    流体力学与传热学基础是机械设计制造及其自动化、车辆工程专业的一门主要专业基础课程。它的主要任务是通过各个教学环节,使学生掌握流体运动的基本概念、基本理论、基本计算方法和基本实验技能,提高学生分析和解决实际问题的能力,为以后学习专业知识,从事专业技术工作和科研工作打下必要的流体力学基础。
教师团队

王廷

职称:讲师

单位:齐鲁理工学院

部门:机电工程学院

教学方法

1)建立了全方位的课堂教学方式方法

以传统教学方法中黑板板书为手段,利用其有利于引导学生思考和展示知识体系完整等方面的优点,详尽推导建立《工程流体力学》课程的质量守恒、动量守恒、牛顿第二定律和能量守恒等基本方程体系。据不完全统计,在课程理论性较强的235611等章节,教师每堂课的板书超过三个版面,从而为构建课程的知识体系奠定基础。实践证明,黑板板书的适当应用对学生在掌握具有较强理论性和完整结构性知识内容具有很好的效果。

结合课程本身为物理学分支的特点,以计算机辅助教学工具(ppt、图片、录像、动画等)为手段,充分利用其形象生动、知识量大的特点,有效地展示了课程的重要概念、工程实例等相关知识内容。至目前,课程组收集和制作的课程相关知识点录像和动画上百个,而图片则多达数百张。在此基础上,课程组老师根据自身知识结构及所教授的教学方向,制作了有自我特色的多媒体课件。

在教师授课的基础上,针对课程内容的物理属性导致重要知识点让学生难以一次吃透而总体学时要求又有限制的情况下,课程教学组选择了25个重要知识点(平面及曲面静压力、流线和迹线、毕托管、动量方程、绕流阻力等)组建了20分钟的微课教学内容,让学生在课后能对单一知识点独立深入理解。

由于课程教学的重要目的落脚在让学生能够真正理解课程内容对工程问题的应用,而因课程的难度使学生往往陷于局部知识点。因此,课程教学组对重要的工程实例系统地抽提出问题综合模型,让学生组队完成后通过翻转课堂模式以多媒体方式在课堂上讲解,其他组别完成相同问题的同学进行补充和分析,锻炼学生分析思考解决问题以及团队协作等方面能力。这种翻转课堂的教学实践在石油工程等专业不同班级中均有3-6个学时的实践,高达50%的同学在课堂中进行了自我展示,100%的同学参与了所在组的工作(没有发现有抄袭的现象存在)。

总的来说,在课堂教学方式方法改革环节中,探索得到了一套“板书和ppt相结合为主导、重要知识点微课化及翻转课堂相辅助”的全方位的课堂教学方法方式来提高教学效果。

2)建立有专业特色的工程问题案例库引导学生进入专业课程体系学习及培养专业思想

《流体力学与传热学基础》是一门公共基础课,除本学开设该课程相关专业方向外,在水利工程、流体机械等很多方向都有较为广泛的应用。为了让学生能够有更直观的课程感受,课程开始阶段引入了贴近生活的工程问题案例库(如汽车的外形发展历史、建筑物的风载等),这些案例让学生感受到流体力学的魅力并加深了基本原理的理解。

随着课程的不断深入,课程组针对不同的专业方向引入有专业特色的工程案例(如石油工程中的水力压裂问题、油气储运工程的大型油气输送管道、海洋工程的平台振动问题和机械工程的泵等)到课堂上。这样的案例教学一方面让学生能够掌握如何从工程问题中抽提力学问题,反过来又能采用力学原理解决工程问题,达到锻炼分析和解决问题的综合能力;另一方面对所在专业方向有了更深入的理解,同时也能逐步进入专业方向的领域。

目前,课程教学组针对不同专业方向建立的工程案例库中的案例个数超过20个,并且还在进一步扩展中。

3)对不同专业及相同专业不同类型人才提出并实践分类课程教学模式及分类考核方式

根据不同专业的人才培养方案和目标,提出了有针对性的课程教学模式及考核方式。机电工程学院人才培养分为卓越班和普通版,石油工程专业人才培养类型分为创新班、国际班和卓越班。普通班课程设计的教学目标是掌握流体力学的基本原理,同时能够将这些原理应用解决工程中的实际问题。创新班则是在此基础上,更注重流体力学问题的力学本质,一定程度上偏重于课程理论体系的建立和思想的养成。

 针对不同培养层次,除了在课堂教学中不同的教学对不同的班级进行有意识地引导学生之外,课程组修改了教学大纲,让平时成绩提高为总成绩的40%,与之配套的是从课堂小作业、翻转课堂变现、程序编写、毕业设计答辩参与等多方面评定平时表现,在课程的学习过程中加大学生监控和成绩评定。

教学条件

建立了《流体力学与传热学基础》课程教材体系及配套的教学资源

1)课程教材体系包括:课堂使用的石油天然气行业规划教材《工程流体力学》、《工程流体力学学习指导书》及课外辅助教材《高等流体力学》、《计算流体力学》、《传热学》等;

2)《工程流体力学》校级精品课程网站;


教学效果


1)结合伯努利方程、动量定理的推导分析,将大落差管道的投产过程的多相流动、压力分布、冲击载荷计算等问题引入课堂,让学生在学习基础课程的时候接触专业问题,激发学生学习流体力学的兴趣。

2)结合水击现象的分析,将油气管道试压排水过程的弥合水击造成的爆管现象,打孔盗油的管道泄漏点定位,管道冻堵的堵塞点定位原理等工程实际问题引入课堂,提升学生学习流体力学的兴趣和解决工程实际问题的能力。

3)结合非牛顿流体的流动分析,将罗平亚院士团队发明剪切稀释性智能凝胶解决罗家寨气田特大井漏事故的处理过程,以及钻井、采油过程的井筒、环空流动等问题引入课堂,让学生明白“工程流体力学”是一门解决工程实际问题的专业基础课,作为石油类的学生必须要学好。


参考教材

1陈小榆 等编,工程流体力学,石油工业出版社 2015

2、刘恩斌 著,液体管道瞬变流理论及应用,石油工业出版社,2017

3王洪伟 著,我所理解的流体力学,国防工业出版社,2014

4毛根海 主编,应用流体力学,高等教育出版社,2006

5、次英主编,流体力学与传热学基础,科学出版社,2016.



课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 课程标准
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1.2 教学日历
文档
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文档
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2024-08-08 103.00KB
1.3 课前预习
文档
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2022-03-03 3.52MB
1.4 教学内容与资源
文档
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2022-03-03 3.52MB
1.4.1 绪论
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1.4.2 流体的概念
附件
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视频
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文档
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1.4.3 流体的主要物理性质
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视频
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1.4.4 作用在流体上的力
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视频
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1.5 巩固提升
视频
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1.6 章节测验
作业
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2.3.1 流体静压强及其特性
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视频
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2.3.2 流体平衡微分方程式
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2.3.3 重力作用下的流体平衡
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2.4 巩固提升
视频
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2.7.1 液体的相对平衡
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视频
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2.7.2 静止液体作用在平面上的总压力
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2.7.3 静止液体作用在曲面上的总压力
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2.8 巩固提升
视频
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视频
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2.9 章节测验
作业
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3.3.1 研究流体流动的方法
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视频
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3.3.2 研究流体运动的若干基本概念
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视频
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3.3.3 流体运动的连续性方程
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视频
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3.4 巩固提升
视频
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视频
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视频
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3.7.1 理想流体的运动微分方程及积分
附件
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视频
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2022-02-14 232.58MB
3.7.2 实际流体恒定总流的伯努利方程
附件
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视频
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视频
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3.7.3 泵对液流能量的增加
附件
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视频
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3.7.4 动量方程
附件
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视频
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3.8 巩固提升
视频
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视频
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视频
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视频
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视频
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3.9 章节测验
作业
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2022-04-18 --
4.3.1 管路中流动阻力产生的原因及分类
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视频
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4.3.2 两种流态及判别标准
附件
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视频
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2022-02-13 141.41MB
4.3.3 实际流体运动微分方程 N-S方程
附件
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视频
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4.3.4 圆管中的层流流动
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视频
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4.4 巩固提升
视频
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视频
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视频
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4.7.1 紊流的理论分析
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视频
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4.7.2 圆管紊流的沿程水头损失
附件
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视频
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4.7.3 局部水头损失
附件
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视频
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4.8 巩固提升
视频
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视频
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视频
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视频
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2022-02-14 24.58MB
4.9 章节测验
作业
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2022-04-18 --
5.1 流体静力学实验原理
视频
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2022-01-26 32.62MB
5.2 能量方程实验原理
视频
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2022-01-26 19.56MB
5.3 毕托管测速实验原理
视频
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2022-05-05 6.44MB
5.4 文丘里实验原理
视频
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2022-01-26 11.06MB
5.5 动量定律实验原理
视频
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2022-01-26 39.18MB
5.6 雷诺实验原理
视频
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2022-04-04 17.77MB
5.7 虹吸现象
视频
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2022-02-14 31.58MB
6.1 什么是传热学?
视频
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文档
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作业
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2022-02-14 --
6.2 热量传递的三种方式
文档
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作业
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2022-02-14 --
 
视频
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文档
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6.3 传热过程
视频
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文档
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文档
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作业
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附件
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附件
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7.1 基本概念及傅里叶定律
视频
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文档
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文档
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作业
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7.2 导热系数
视频
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文档
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7.3 导热微分方程式
视频
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文档
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作业
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2022-02-14 --
7.4 导热过程的单值性条件
视频
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文档
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作业
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7.6.1 通过平壁的导热
视频
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文档
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作业
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附件
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附件
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7.6.2 通过复合平壁的导热
视频
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文档
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附件
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7.6.3 具有内热源的平壁导热
视频
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文档
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2022-02-14 192.46KB
7.6.4 通过圆筒壁的导热1
视频
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文档
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作业
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视频
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7.6.5 通过圆筒壁的导热2
视频
.mp4
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文档
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2022-02-14 580.76KB
 
作业
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2022-02-14 --
 
附件
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2022-02-14 3.42KB
7.6.6 通过肋壁的导热
视频
.mp4
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文档
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2022-02-14 3.09MB
 
作业
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2022-02-14 --
7.6.7 通过接触面的导热换和二维稳态导热问题
视频
.mp4
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文档
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作业
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2022-02-14 --
8.1 对流换热概述
视频
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文档
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图书
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文档
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作业
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附件
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附件
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8.2 对流换热微分方程组
视频
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附件
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文档
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作业
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2022-02-14 --
8.3 流动边界层和热边界层
视频
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图书
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图书
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文档
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作业
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附件
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8.4 边界层传热微分方程组
文档
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作业
.work
2022-02-14 --
 
视频
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8.5 动量传递和热量传递的类比
视频
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附件
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作业
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8.6 相似理论基础
视频
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作业
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9.1 热辐射基本定律1
视频
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文档
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2024-11-26 469.20KB
9.2 热辐射基本定律2
视频
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作业
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附件
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9.3 热辐射基本定律3
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9.4.1.1 辐射换热计算1
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9.4.1.2 辐射换热计算2
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9.4.1.3 气体辐射与遮热板
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