流體動力學原理及應用精選(九篇)

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第1篇：流體動力學原理及應用范文

關(guān)鍵詞：工程流體力學；環(huán)境類；教學難點；教學方法；銜接技巧

作者簡介：齊旭東（1981-），男，河北唐山人，河北工業(yè)大學能源與環(huán)境工程學院，講師。（天津 300401）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0130-02

一、環(huán)境類工程流體力學的學科特色分析

環(huán)境類專業(yè)涉及流體力學的內(nèi)容廣泛，而且與機械、熱能動力、水利等傳統(tǒng)學科對流體力學的要求有明顯不同。[1-3]河北工業(yè)大學（以下簡稱“我?！保┉h(huán)境工程專業(yè)采用聞德蓀先生編著的《工程流體力學》教材，由高等教育出版社出版，分上下兩冊，上冊為《理論流體力學基礎》，下冊為《應用流體力學》。該教材與其它傳統(tǒng)學科所采用的流體力學教材相比區(qū)別較大：由于人類生活和生產(chǎn)主要局限在生物圈，生物圈中水和氣是無處不在的，環(huán)境類專業(yè)主要圍繞水和氣，因此，上冊《理論流體力學基礎》的覆蓋面極大，包括靜力學、運動學、動力學、恒定平面勢流、流動相似原理、流動阻力和能力損失等模塊；下冊《應用流體力學》包括孔口和管嘴出流、有壓管流、明渠流、堰流、滲流等模塊。下冊以水為主，旁及氣體，實際上是水力學基礎。但是，與傳統(tǒng)水力學又有著明顯的不同，這一不同并不是教材主要內(nèi)容的差異，而是學科體系的構(gòu)建不同。傳統(tǒng)水力學在學科構(gòu)建上有著鮮明的學科特色，而環(huán)境類專業(yè)所學習的《應用流體力學》（教材下冊）是采用更加簡單的方式初步介紹水力學。換言之，是上冊《理論流體力學》的動力學在幾種特殊邊界流場中的具體應用，這些特殊流場的研究對于設計和計算環(huán)境類的反應器、構(gòu)筑物的形式和尺寸，以及流體輸配具有重要意義。

工程流體力學與三大力學（理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學）相比，其主要概念和原理幾乎沒有相似之處，[4-6]與大學物理學相比也無相似之處。[7]換言之，在工程流體力學中涉及的概念和原理對本科生來說幾乎是全新的。工程流體力學建立在連續(xù)介質(zhì)假設基礎上，是通過牛頓經(jīng)典力學和高等數(shù)學知識對流體靜止和運動規(guī)律進行研究，通過歐拉法或拉格朗日法對流動現(xiàn)象建立數(shù)學模型，從而用微積分等高等數(shù)學方法解決流體流動問題。該學科的基本概念和原理在三大力學或大學物理學中幾乎是從未提及過的。

可見，工程流體力學的學科特點鮮明，是環(huán)境類專業(yè)的重要骨干課程。筆者從事工程流體力學教學7年有余，并主動向老教師或其他同行學習探討，發(fā)現(xiàn)除了要把握好該課程的學科特點外，對教學難點也要廣泛篩選、收集和研究，并結(jié)合教學方法進行探討論證，[8-12]具體分析見表1及下文。

表1 若干教學難點與教材章節(jié)對應一覽表

序號 教學難點 教材章節(jié)[1]

1 連續(xù)介質(zhì)假設 第一章緒論

2 隔離體受力分析 第一章緒論

3 流體相對平衡 第二章流體靜力學

4 流體靜力學基本方程、阿基米德原理 第二章流體靜力學

5 拉格朗日法、歐拉法 第三章流體運動學

6 亥姆霍茲速度分解定理 第三章流體運動學

7 理想流體動力學、實際流體動力學 第四章理想流體動力學和平面勢流、第五章實際流體動力學基礎

8 牛頓一般相似原理、單項力相似準則 第六章量綱分析和相似原理

9 普朗特混和長度理論 第七章流動阻力和能量損失

10 孔口、管嘴出流和有壓管流 第九章有壓管流和孔口、管嘴出流

11 堰流 第十章明渠流和閘孔出流及堰流

12 滲流 第十一章滲流

二、環(huán)境類工程流體力學的教學難點與教學方法銜接技巧分析

連續(xù)介質(zhì)假設（序號1）是工程流體力學的基礎，其重要性不言而喻，但是作為一門新課程的開始，學生往往很難接受這樣的模型假設。因此，宜采用討論法處理該問題，討論法的難點是避免討論課的無計劃性。質(zhì)點的概念對于研究流體運動是至關(guān)重要的，但是有大半學生掌握不到要領(lǐng)。具體體現(xiàn)在，把流體質(zhì)點的概念與物理學剛體質(zhì)點的概念混淆，覺得二者完全一致，沒有特殊涵義。面對這一問題，與學生針對兩個“質(zhì)點”概念進行詳細的機理分析是很必要的。連續(xù)介質(zhì)假設的核心理念是流體質(zhì)點概念的提出，流體質(zhì)點是這樣定義的：流體質(zhì)點是指尺度大小同一切流動空間（流場）相比微不足道又含有大量分子，具有一定質(zhì)量的流體微元；物理學中的剛體如果只發(fā)生平移運動的話，該剛體可簡化成質(zhì)點處理，即用一個質(zhì)點代替剛體，使物理運算變得很方便。因此，這兩個“質(zhì)點”概念有著不同的涵義，流體的主要特點之一就是易流動性，流場的形狀受制于邊界條件，流場在流動過程中，邊界形狀不斷變化，所以，流場形狀也在不斷變化，因此，流體質(zhì)點不能替代流場，而是由大量的流體質(zhì)點組成連續(xù)介質(zhì)，填充整個流場。

工程流體力學本質(zhì)上講是力學問題，需要在解題前進行受力分析（序號2）。在中學物理學中，受力分析貫穿始終，為中學生所熟知。所以，該部分的學習推薦采用自學指導法和對比分析法，這樣可以充分調(diào)動學生的學習積極性。由于流場形狀受制于邊壁，流體的受力分析規(guī)律性不明顯，這與中學物理學的剛體受力分析區(qū)別較大。流體受力分析，均可從兩個方面進行，即質(zhì)量力和表面力。質(zhì)量力包括重力和慣性力，屬于遠程力，作用在整個流場的所有質(zhì)點上，其中，慣性力的存在與否取決于坐標系的選擇。如果選擇慣性坐標系，則慣性力肯定不存在；如果選擇非慣性坐標系，則慣性力肯定存在。表面力包括切應力和壓應力，概念的內(nèi)涵與剛體的表面力相似，切應力和壓應力之間的區(qū)別在于作用力方向的不同。

很多學生不了解學習流體相對平衡（序號3）的意義何在，根據(jù)該知識的特點，可采用探究發(fā)現(xiàn)法處理該部分內(nèi)容。流體相對平衡的意義，在于將特殊的運動問題轉(zhuǎn)化成相對靜止的問題，從而使計算得到簡化。當整個流場與固體邊壁無相對運動時，選擇非慣性坐標系，根據(jù)達朗貝爾原理引入慣性力，可用相對平衡條件來處理該問題，即對隔離體采用受力平衡條件，可使計算過程大大簡化。

中學物理學所熟悉的流體靜力學基本方程（）和阿基米德原理（F浮=ρgV排），二者如何從流體靜力學的角度來重新定義（序號4），也是這一章的難點。該難點的講解宜采用啟發(fā)性談話法，該方法一定要注意談話內(nèi)容的設計合理性，以期對整個談話過程有的放矢。流體靜力學基本方程的限定條件是質(zhì)量力僅有重力，也就是說，坐標系為慣性坐標系。如果將其推廣到非慣性坐標系，則計算方法應為歐拉平衡微分方程的積分式，歐拉平衡微分方程是建立在牛頓第二定律基礎上的。該部分需要學生將流體靜力學基本方程與歐拉平衡微分方程積分式進行對照。阿基米德原理是計算浮力的基本原理為中學生所熟知，在中學物理中往往解釋成由實驗研究獲得，實際上在大學工程流體力學中可以解釋成曲面所受靜壓力的合效應使其意義更廣泛。

流動現(xiàn)象如何用數(shù)學語言描述，這是流體力學建立的基礎，該難點的處理宜采用講授法。描述流體運動的方法有兩種，即拉格朗日法和歐拉法（序號5）。拉格朗日法是從流場中選擇關(guān)鍵性流體質(zhì)點組成流體質(zhì)點系，跟蹤每一個流體質(zhì)點，研究其運動規(guī)律，進而總結(jié)出質(zhì)點系運動規(guī)律，從而推演出整個流場運動規(guī)律，該方法概念清晰，但是分析和計算過程復雜。歐拉法是從流場中選擇有代表性的空間點，分析這些空間點的運動規(guī)律，從而總結(jié)出整個流場運動規(guī)律。在計算流體力學中，常常采用拉格朗日法，在工程流體力學中常常采用歐拉法。

流體微元運動的基本形式包括平移、轉(zhuǎn)動、角變形、線變形等。在流體微元內(nèi)部，如果已知其中一點的運動要素，在微元內(nèi)其他空間點的運動要素可以用已知點的運動要素表達出來，該定理稱為亥姆霍茲速度分解定理（序號6）。很多學生對該定理存在疑問：微元內(nèi)部這兩個空間點之間怎么會存在聯(lián)系？該問題適合采用探究發(fā)現(xiàn)法進行介紹，教師可首先將其轉(zhuǎn)化成高等數(shù)學的模型，提示學生用微積分的方法來處理，具體而言，二者之間的聯(lián)系是通過高等數(shù)學中的泰勒公式建立的。

理想流體動力學和實際流體動力學（序號7）在工程流體力學中是可以合并講授的，采用系統(tǒng)講授法更合適，這樣更有利于知識的完整性。流體動力學主要涉及三大方程的后兩個，即能量方程和動量方程。首先介紹理想流體運動微分方程和實際流體運動微分方程，前者也稱為歐拉運動微分方程，后者也稱為N-S方程，這兩個重要方程均由牛頓第二定律推導獲得，二者可作為計算流體力學基礎，由此也可推導出能量方程。另一點需要注意，能量方程有兩種形式，理想流體能量方程和實際流體能量方程，前者可以統(tǒng)一到后者中去，由于實際流體存在粘滯力，可產(chǎn)生能量損失，即單位重量流體從計算斷面1-1運動到計算斷面2-2時的平均能量損失；如果是理想流體，則粘滯力不存在，產(chǎn)生的能量損失為0。

量綱分析和相似原理主要涉及到（動力）相似準則里的牛頓一般相似原理和單項力相似準則之間的辯證關(guān)系（序號8）。該部分知識瑣碎，宜采用講授法。兩個流動，即原型和模型流動，如果要實現(xiàn)流動相似，幾何相似和初始條件、邊界條件相似是基礎，動力相似是保證，運動相似是目標。如果要實現(xiàn)動力相似，需要對應空間點處各個同名力方向相同，大小成固定比例，這稱為牛頓一般相似原理。但如果在幾何相似和牛頓一般相似原理都成立的前提下，原型和模型的幾何形狀和大小完全一致，失去了模型實驗可縮小原型幾何尺寸的意義。正是基于此，所以提出單項力相似準則，在流動中起主導作用的力往往只有一種，這是流動現(xiàn)象的特點，所以如果在原型和模型中，起主導作用的力相似的話，可認為二者的動力相似已實現(xiàn)。

普朗特混和長度理論（序號9）是學生學習的難點，大多數(shù)學生感覺該部分不知所云。比如說，該半經(jīng)驗理論的意義是什么，問題從何而來？該部分宜采用討論法。流體處于湍流狀態(tài)時，運動參數(shù)可以分為時均流速和脈動流速，時均流速產(chǎn)生時均切應力，脈動流速產(chǎn)生附加切應力，時均切應力的計算采用牛頓內(nèi)摩擦定律，附加切應力計算采用脈動流速計算，即，其中脈動流速ux’和uy’計算困難，需要通過普朗特混和長度理論進行計算，該理論通過將湍流脈動與理想氣體自由程理論進行類比，提出自由程概念，從而將脈動速度與時均速度建立聯(lián)系，實現(xiàn)了附加切應力的計算可行性。

孔口、管嘴出流和有壓管流（序號10）是研究水力設備和輸配水管網(wǎng)的基礎，這一部分的模型主要涉及孔口、管嘴、短管、長管、管網(wǎng)，對這些模型的深入研究需要采用上冊流體動力學的連續(xù)性方程和能量方程，在深入分析流動規(guī)律后，可得最一般的規(guī)律性，即流量和斷面平均流速的計算公式。這部分可以看成針對幾種特殊邊界應用動力學方程來求解計算題，所以在介紹了孔口或短管以后，其他形式的邊界流動由學生通過練習法和討論法來自學，最后由教師進行總結(jié)。

在緩流中，為控制水位和流量而設置的頂部溢流的障壁稱為堰，緩流經(jīng)堰頂溢流的局部水流現(xiàn)象稱為堰流（序號11）。在環(huán)境類專業(yè)中，堰是常用的溢流集水設備和量水設備，在一確定的堰流中，流量與其它特征量的關(guān)系明確。薄壁堰可在環(huán)境類構(gòu)筑物中作為出水設施，如二次沉淀池出水等。該部分內(nèi)容生疏，宜采用演示法和講授法。

滲流（序號12）是指流體在孔隙介質(zhì)中流動，該流動狀態(tài)在地下水中廣泛存在，對地下取水井的設計往往要采用該模型的相關(guān)理論。該部分多在研究生階段深入學習。

三、結(jié)語

工程流體力學在環(huán)境類專業(yè)中的現(xiàn)實意義和理論意義重大，在注冊環(huán)保工程師基礎考試中份額可觀。該課程學習難點頗多，對于本科生來說學習的壓力較大，需要教師在知識點梳理、難點篩選、師生溝通、教學方法總結(jié)等方面多做工作，筆者通過對環(huán)境類專業(yè)工程流體力學教學的自身體會完成此文，希望對教學一線的教師有所幫助。

參考文獻：

[1]聞德蓀.工程流體力學（水力學）[M].第3版.北京：高等教育出版社，2010.

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[5]劉鴻文.簡明材料力學[M].北京：高等教育出版社，2007.

[6]王煥定，章梓茂，景瑞.結(jié)構(gòu)力學[M].第3版.北京：高等教育出版社，2011

[7]東南大學等七所工科院校.物理學[M].第五版.北京：高等教育出版社，2008

[8]教育部人事司.高等教育學[M].北京：高等教育出版社，1999.

[9]教育部人事司.高等教育心理學[M].北京：高等教育出版社，1999.

[10]河北省教師教育專家委員會.教育原理[M].石家莊：河北人民出版社，2007.

第2篇：流體動力學原理及應用范文

關(guān)鍵詞：工程流體力學；教學改革；大學；專業(yè)基礎課

中圖分類號：642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）03-0030-02

“工程流體力學”課程是以高等數(shù)學、大學物理、工程力學、工程熱力學為基礎，集概念、公式、實際應用于一體的一門專業(yè)基礎課。該課程基本概念抽象，公式結(jié)構(gòu)復雜，實際應用眾多，尤其在石油行業(yè)尤為突出。石油工業(yè)中的許多問題都要采用流體力學理論解決，諸如鉆井液循環(huán)壓力和流速的設計，套管強度的校核，采油過程中油井采出的流體在泵或井筒內(nèi)的流動規(guī)律分析，地面管線的布設，管徑設計，管線強度的校核，壓差與流量之間關(guān)系的確定，輸液泵的選擇和安裝位置的確定，儲油罐強度的校核，油品裝卸時間的計算，油品和天然氣的計量，氣蝕和水擊等現(xiàn)象的預防等。解決這些問題，要求從事石油工程技術(shù)的科學工作者必須具備“工程流體力學”知識，以便在石油工程的建設和管理中更好地發(fā)揮作用。為了使學生能夠更好地學習掌握該課程的內(nèi)容，教學環(huán)節(jié)尤為重要。對如何設計教學環(huán)節(jié)，本文主要從以下四個方面加以說明。

一、教學由多媒體與板書共同完成

教學板書是教師教學思路的整體反映，是教師在教學過程中引導學生學習，幫助學生理解和記憶，以及啟發(fā)學生思考的重要手段，是教學過程中不可缺少的組成部分。教學板書以文字、符號、圖表等手段將教學內(nèi)容直接訴諸學生的視覺，豐富了學生的感知表象，有助于學生吸收和掌握知識信息。在授課過程中，筆者把學生對使用板書和多媒體的意見進行調(diào)查，90%的學生更傾向于使用板書教學。

由于“工程流體力學”課程，基本概念多、難理解，公式復雜難懂，采用板書邊寫邊講解，給學生留有足夠的時間去理解，去認知，接受起來更容易一些。但是流體本身運動復雜，沒有固定的形狀，在外力作用下，流體流動狀態(tài)、流動規(guī)律是什么樣的，在板書上表達起來可能不夠準確，不夠形象、逼真；而采用多媒體[1]，將其制作成圖片或動畫課件，則直觀明了，生動具體，給學生在視覺上以新穎的感覺，在頭腦里的印象會更深刻一些。比如：講工程流體力學的發(fā)展史，單純講授枯燥無味。此時，制作多媒體課件展示給大家， 比如弧線球也稱香蕉球，找一個足球明星踢弧線球的視頻放里面，邊放映邊講解，學生很感興趣，還學到了知識，同時也激發(fā)了學生的學習熱情，起到了很好的引導效果。

二、將計算流體動力學軟件融入到理論教學中

“工程流體力學”一般采用理論方法、實驗方法和數(shù)值計算三種方法研究，其中，數(shù)值計算就是使用計算流體動力學軟件計算[2]，是當今比較常用也比較流行的方法。計算流體動力學（簡稱CFD）是通過計算機數(shù)值計算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳導等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。CFD可以看作是在流動基本方程控制下對流動的數(shù)值模擬。通過這種數(shù)值模擬，可以得到極其復雜問題的流場內(nèi)各個位置上基本物理量（如速度、壓力、溫度、濃度等）的分布，以及這些物理量隨時間的變化情況，確定漩渦分布特性、空化特性及脫流區(qū)等。CFD方法克服了理論方法和實驗方法的局限性，在計算機上實現(xiàn)一個特定的計算，就好像在計算機上做一次物理實驗。例如，機翼的繞流，通過計算機并將其結(jié)果在屏幕上顯示，就可以看到流場的各種細節(jié)；如激波的運動、強度、渦的生成與傳播、流動的分離、表面的壓力分布、受力大小及其隨時間的變化等。數(shù)值模擬可以形象地再現(xiàn)流動情景，與做實驗沒有區(qū)別。

目前，CFD軟件中比較著名的就是Fluent軟件。所以可以在教學中使用Fluent軟件模擬，給學生展示流動規(guī)律和流動結(jié)果。例如：馮?卡門渦街，不同形狀物體繞流使用Fluent進行模擬，既直觀又能清楚地展現(xiàn)流動規(guī)律，同時對流體本身產(chǎn)生無限的向往，對“工程流體力學”課程充滿了期待和興趣，為學生以后學習軟件打下了基礎。

三、實施雙語教學

隨著我國與世界的接軌，隨著世界一體化進程，迫切需要大量精通兩種以上語言的人才，作為一種培養(yǎng)國際化人才的有效手段，雙語教學勢在必行。高等教育作為教育的前沿陣地，也要同國際接軌。雙語教學本身就是我國高等教育國際化趨勢的客觀要求，對高校來講，可以加強國內(nèi)高校和國外高校的教學合作，高校之間的合作項目越來越多，有助于國內(nèi)外專業(yè)領(lǐng)域知識體系的統(tǒng)一和完善；對教師來說，可以促進國內(nèi)高校教師同國外高校教師的學術(shù)交流，國內(nèi)高校教師可從中了解到很多世界前沿知識，并有效地傳遞給學生；從學生自身來看，打破了語言障礙，學生能夠在專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)較好地將母語和英語這兩種語言之間根據(jù)交際對象和工作環(huán)境的需要進行切換，有效地開展交流與合作，并且多掌握一種語言，就多了一份生存的手段，多了一份了解外部先進世界的途徑，多一份機會。雙語教學不僅可以培養(yǎng)學生運用外語解決實際問題的能力，而且有利于學生學習、掌握、精通一門外語（主要是英語），能夠多一種思維方式，學會從多種角度，用不同觀點看問題，進而提升競爭能力，同時也為培養(yǎng)“復合型”人才奠定了基礎。

現(xiàn)今實施“雙語教學”，既符合與時俱進的要求，又能夠提升教學水平，這意味著在教學中實施“雙語教學”勢在必行。在“工程流體力學”專業(yè)基礎課教學中改變使用單純母語（漢語）的教學方式，將外語（主要是英語）運用于其教學的全過程之中，使之與母語教學互相融合、互相促進，既體現(xiàn)專業(yè)基礎課教學的特色和針對性的同時，又能夠全面提高學生的外語應用能力和綜合素質(zhì)，使教學更好地適應新世紀人才培養(yǎng)目標的要求。在“工程流體力學”教學中推行雙語教學，使學生在雙語教學課堂中提高英語水平，學會用英語表達專業(yè)知識，繼而過渡到用英語去思維、求知、交流，以便熟練地用外語來解決實際問題。這種教學模式既符合經(jīng)濟迅速發(fā)展對涉外人才基本素質(zhì)的要求，也符合大學各專業(yè)交叉融合的發(fā)展方向，是教學改革的重要內(nèi)容。

根據(jù)“工程流體力學”課程的特點，在其教學中可以使用綜合型教學模式。即對一些基本概念、基本理論，比較好理解的，可以采用浸入型；而對一些公式的推導，專業(yè)性比較強的，難于理解的采用過渡型。另外，將一些流體發(fā)展的歷史、實例用多媒體教學手段進行授課，達到直觀的效果。

四、注重實驗環(huán)節(jié)

“工程流體力學”也是一門實驗科學[3]。很多流體力學理論都是以實驗為基礎建立起來的，理論分析得出的結(jié)果需要通過實驗來驗證，而實驗的進行又需要用分析得出的理論來指導。因此，實驗是“工程流體力學”課程的重要組成部分，是必不可少的教學環(huán)節(jié)。它不僅是為了驗證理論，有助于學生學好流體力學，而且是培養(yǎng)學生進行科學研究、提高獨立工作和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。

隨著大學教育的普及，受教育的人數(shù)迅猛增長，而實驗教學設備與人數(shù)增長不成比例，導致教學和實驗的間隔周期較長，使得實驗前，有些學生并沒有做好充分的準備，并且缺乏必要的理論復習，對即將做的實驗相關(guān)知識沒概念，致使理論和實驗嚴重脫節(jié)，實驗效果不佳。但是對學生的考核僅僅是一份實驗報告，導致有些報告抄襲嚴重，甚至有些學生做實驗，看別人怎么做就怎么做。這樣，學生的動手能力、實踐能力怎么能培養(yǎng)出來？更不用說培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和發(fā)散思維。實驗課是教學的必要環(huán)節(jié)，也是重要環(huán)節(jié)，不容忽視。

1.實驗前，回顧與實驗相關(guān)的知識點，讓學生在短時間內(nèi)了解本次實驗和相關(guān)理論，這里的相關(guān)理論不是本實驗的結(jié)論，實驗結(jié)論應該由學生通過做實驗總結(jié)出來；也可以將本實驗過程錄制成一段視頻，讓學生提前看一下，熟悉一下實驗過程，視覺在人心中留的印象會更深刻一些，做到心中有數(shù)，這樣真正自己動手做實驗就不會茫然。

2.由于時間和設備的限制，實驗只能就某一種情況進行操作，對其他條件變化時會有什么樣的規(guī)律不能面面俱到，這時在實驗教學中應用計算流體動力學軟件演示也會收到很好的教學效果。所以，計算流體動力學軟件不僅在教學中，在實驗中的作用也是顯著的。

3.在實驗課教學改革的同時，實驗課考核的方法也應該相應地加以整改。通過純粹的書面實驗報告和出勤率進行考核，學生互相抄襲，敷衍了事，實驗做完后真正的原理還沒弄明白。為了避免此類情況的發(fā)生，一方面，考核每個學生親自動手做實驗，邊做實驗邊講解，不僅能夠鍛煉學生動手的實驗能力，語言表達能力相應地也有所提高，為此應該增加實驗教師的人數(shù)；另一方面，除了增加實驗課在最終成績的比例（10%）外，還要在期末試卷中增加實驗內(nèi)容，以檢驗學生對實驗的理解能力和掌握情況。

為了使學生能夠更好地掌握“工程流體力學”課程的內(nèi)容，教學需要改革，這就要求當代大學教師不斷地嘗試、不斷地探索新的教學模式，充分調(diào)動學生的學習熱情。本文針對“工程流體力學”這門專業(yè)基礎課程的特點，提出了幾點教學建議，希望對工作在一線的流體力學教師有點幫助。

參考文獻：

[1]于靖博，張文孝，李廣華.工程流體力學課程教學改革與實踐[J].裝備制造技術(shù)，2011，（11）.

第3篇：流體動力學原理及應用范文

【關(guān)鍵詞】CFD 高爐出鐵廠除塵系統(tǒng) 管網(wǎng)平衡

一、引言

隨著社會的進步，生產(chǎn)力高度發(fā)達的同時，隨之而來的就是人類的生存環(huán)境日益破壞，鋼鐵行業(yè)又是污染物排放大戶，煉鐵廠、煉鋼廠及軋鋼廠又是鋼鐵企業(yè)的主要污染源，冶煉每噸鋼水大約產(chǎn)生2.5kg煙塵。污染物主要是金屬和非金屬氧化物固體粉塵、一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體有害物。對鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵進行有效的捕集及處理，是鋼鐵企業(yè)節(jié)能環(huán)保研究的重要課題。捕集的關(guān)鍵又在如何控制好除塵管道的流量分配問題，但傳統(tǒng)的水力計算設計方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有設計的要求。

本文采用方法主要是利用計算流體力學方法（CAE）對高爐出鐵場除塵系統(tǒng)的管網(wǎng)系統(tǒng)進行分析，力求找到一套適合指導現(xiàn)有除塵系統(tǒng)設計的方式。

二、研究方法簡介

CFD（Computational Fluid Dynamics）即計算流體力學，是建立在經(jīng)典流體動力學與數(shù)值計算方法基礎上的一門新學科，具有適應性強、應用面廣的優(yōu)點。基本思想是用一系列有限個離散點上的變量值的集合來代替將空間域上連續(xù)的物理量的場，如速度場和溫度場；然后，按照流動基本方程（質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程）建立這些離散點上場變量之間關(guān)系的代數(shù)方程組，通過這種數(shù)值計算，得到復雜問題基本物理量（如速度、壓力、溫度、濃度等）在流場內(nèi)各個位置的分布，以及這些物理量隨時間變化情況。

1） 分析計算原理

鋼鐵車間除塵的CAE仿真中，必須考慮的一個重要物理現(xiàn)象是熱氣流的浮升，即氣流在鐵水表面受熱膨脹，密度減小，在浮升力的作用下形成上升的熱氣流。湍流模型中Gb為考慮熱氣流浮升力對湍流的影響，具體表達式如下：

粉塵是CAE仿真模型中另一個重要方面，粉塵顆粒直徑小，具有良好的跟隨性，隨氣體運動而運動，因此可以認為粉塵顆粒與氣流具有相同的速度，粉塵的運動速度不必再行仿真計算。但是粉塵對鐵水與氣流之間的輻射換熱過程有重要影響，氣流中粉塵濃度越高，氣流的輻射吸收系數(shù)越大，相反，純凈的空氣對輻射的吸收系數(shù)接近于零。含塵氣流的輻射吸收系數(shù)用下式計算得到：

2） 數(shù)值分析模型

鋼鐵車間除塵的CAE仿真幾何模型包含了較多復雜結(jié)構(gòu)，且CAE模型求解對網(wǎng)格質(zhì)量要求不是很高，因此網(wǎng)格劃分可完全采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，否則將大大延長CAE仿真的時間周期?？紤]到目前的計算機能力，百萬量級的網(wǎng)格數(shù)量是合適的。

CAE仿真模型的求解采用SIMPLE算法，具體求解過程可在Fluent軟件中實現(xiàn)。

3） 材料參數(shù)

本CAE分析所涉及的流體主要為空氣和鐵水，空氣密度按照理想氣體定律進行計算，以考慮溫度變化對空氣密度的影響。

4）邊界條件

對除塵管道的流量分配仿真，進口采用壓力進口邊界條件，在除塵點處設置足夠大的自由空間以使得進口邊界處壓力為大氣壓；出口給定空氣流量，數(shù)值為相應除塵點的設計風量。

仿真模型的輸入與輸出

輸入條件

1. 幾何模型，包括除塵區(qū)域設備、捕集罩和除塵管道等（附圖所示）

2. 鐵水溫度及黑度

3. 環(huán)境溫度及氣壓

4. 各除塵支管風量

輸出結(jié)果

1. 各除塵支管煙氣溫度（可現(xiàn)場測試）

2. 除塵效率

三、除塵管道仿真

通過CAE的方式對高爐出鐵場除塵管道的風量分配進行建模仿真。下圖是對某高爐的3#出鐵口的管道進行的仿真建模，包括鐵口側(cè)吸、頂吸、撇渣器以及擺動流嘴的除塵罩以及除塵支管、除塵總管，在除塵總管末端施加壓力出口邊界條件，各除塵罩給定足夠大的自由空間，同時施加壓力入口邊界條件，且入口壓力和溫度為當?shù)卮髿鈮汉蛙囬g環(huán)境溫度。

由于現(xiàn)場條件的限制，除塵風量的測量僅在頂吸、兩個側(cè)吸以及煙囪的風量測定孔處進行。下表為3#出鐵口在測試、設計和CAE計算下的除塵風量分配及溫度。表中風量單位為（m3/h），溫度單位為（℃）。

四、小結(jié)

高爐出鐵場除塵系統(tǒng)的除塵管道均可以通過相同的CAE模型進行仿真分析，仿真得到除塵管道的風量分配且結(jié)果可靠，用于指導除塵管道的優(yōu)化設計。

參考文獻

[1]王福軍，計算流體動力學分析，北京：清華大學出版社，2006：13～16

[2]鋼鐵企業(yè)采暖通風設計手冊，中國冶金建設協(xié)會

[3]中華人民共和國標準，采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范GB50019

[4]中華人民共和國標準，通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB50243

第4篇：流體動力學原理及應用范文

關(guān)鍵詞：《液壓傳動》；教學；心得體會

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）53-0202-02

《液壓傳動》是機械工程類專業(yè)的專業(yè)基礎課，對該門課程的掌握情況將直接影響到學生對后續(xù)專業(yè)課程的學習以及畢業(yè)設計，對學生畢業(yè)后從事與機械相關(guān)的工作也有很大的影響，因此，本門課程在機械類專業(yè)課程體系中占有特別重要的地位。筆者在專業(yè)課教學、畢業(yè)設計、實習等教學環(huán)節(jié)中，常常發(fā)現(xiàn)很多學過《液壓傳動》的學生對《液壓傳動》的相關(guān)知識掌握地并不扎實，甚至有些學生對液壓傳動的基本概念都不清楚，學生普遍反應《液壓傳動》是一門比較難學的課程。其實，《液壓傳動》的理論基礎就是流體靜力學和《流體動力學，流體動力學相對難理解一些，但本科的《液壓傳動》教學涉及到流體動力學的地方很少，這部分內(nèi)容課堂上一帶而過即可，流體靜力學的基礎知識就是帕斯卡定律，學理工的學生都很容易掌握，所以《液壓傳動》應該說并不難學，學生之所以沒學好，我認為是這門課程有一個顯著的特點，即實踐性強，而學生恰恰沒有這方面的實際經(jīng)驗，導致理解困難，因而教師在教授這門課程時，必須要采用與課程特點相適用的教學方法才能讓學生容易理解并提高對這門課程的學習興趣[1]。下面分享幾點筆者從事多年《液壓傳動》課程教學的心得體會。

一、講好緒論

緒論這一講開好頭，對后續(xù)的教學有極大地促進作用，在這一講要達到以下幾點教學效果：（1）讓學生掌握液壓傳動的基本概念和基本原理；（2）了解液壓傳動的特點、發(fā)展和應用；（3）提起學生對本門課程的興趣。

在講液壓傳動的基本概念和原理時，我首先告訴學生傳動的三種類型，即機械傳動、流體傳動和電氣傳動。液壓傳動是流體傳動的一種，是目前工程實際普遍應用的一種形式，這樣學生對本門課程就有了一個總體上的概念，然后通過“液壓千斤頂”這個簡單的例子把液壓傳動的基本原理講清楚、講透。通過液壓傳動基本原理的講解，引出液壓傳動的特點及其發(fā)展和應用，特別是在工程機械、智能機械等學生比較熟悉和感興趣的領(lǐng)域的應用，同時結(jié)合自己的科研項目，指出機械產(chǎn)品機電液一體化的發(fā)展趨勢。為了讓學生了解液壓產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀，筆者在課堂上登陸了力士樂、阿托斯等代表國際先進液壓水平的知名廠商的網(wǎng)站，瀏覽其產(chǎn)品。由于學生對工程機械相對了解一些，便以工程機械的行走馬達、操作閥等關(guān)鍵元件的國內(nèi)外價格差距和質(zhì)量差距為例，指出國內(nèi)與國外先進液壓技術(shù)水平的差距，激發(fā)學生的學習熱情和興趣。

二、注重實驗和聯(lián)系工程實際

《液壓傳動》是一門實踐性很強的課程，而學生基本沒有相關(guān)的實踐經(jīng)驗，因而在課程教學中要尤其重視實驗課，注重與科研和實際的結(jié)合，這樣學生才能對所學內(nèi)容有感性的認識，明白所學知識的用途。在講“壓力單位兆帕”時，為了讓學生有一個直觀的概念，給他們看了一個用10MPa高壓水切割巖石和水泥的實驗照片（如圖1所示），并提醒學生在以后從事液壓實際工作時，要注意安全，切記要先讓系統(tǒng)卸壓再維修。再比如，講“滑閥中位機能”時，要讓學生深刻理解不同種類滑閥中位機能的特點、作用及正確選用，因此舉了一個滑閥機能選用不當導致液壓元件損壞的例子：學院的實驗室有一個液壓馬達驅(qū)動大慣量飛輪的液壓實驗系統(tǒng)，馬達的換向和停止采用一個三位四通電磁換向閥，做了幾天實驗后發(fā)現(xiàn)液壓馬達漏油嚴重，剛開始還以為是馬達的質(zhì)量問題，后來才發(fā)現(xiàn)是因為換向閥選了“O”型中位機能，換向閥由左位或右位打到中位時，馬達進出油口被封死，轉(zhuǎn)動的大慣量飛輪也被迫停止，導致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的液壓沖擊，馬達密封被破壞，發(fā)生了漏油現(xiàn)象。筆者所在學校――中國礦業(yè)大學的各專業(yè)都有很強的礦業(yè)特色，在講“典型液壓系統(tǒng)”時，一般都是結(jié)合自己的科研項目，補充兩個典型煤礦機械的液壓系統(tǒng)，以開拓學生的視野，同時為后續(xù)《采掘機械》等專業(yè)課程的學習和畢業(yè)設計打下基礎[2]。

上實驗課是學生能夠見到液壓元件實物并自己動手操作和驗證所學知識的主要途徑，因而要特別重視實驗課的教學，作為任課教師必須至少要帶一組實驗。為了提高實驗課的教學效果，我要求學生每次實驗課前要認真預習實驗指導書，對難點問題，在課堂上預先講解，這樣學生對實驗步驟和實驗原理就比較清楚了，否則在實驗課上教師怎么說學生就怎么做，會使學生不知其所以然，實驗課的效果就大打折扣了。每次實驗結(jié)束后，要求學生及時做實驗報告，通過批改，對實驗報告中反映出來的共性和難點問題進行詳細講解，必要時把關(guān)鍵問題在下次實驗課上再進行驗證?；芈方M合實驗是要求學生自己動手組裝回路的實驗，我要求每個學生都要動手，在做完實驗后，誰的手上沒粘液壓油，則該次實驗不合格，從而鼓勵學生在實驗室搭建并驗證自己設計的液壓系統(tǒng)。

由于本門課程是大約一百名同學的大班課，把課堂教學放到實驗室不現(xiàn)實，而實驗課學時又不充裕，為了讓學生對所學知識有直觀地認識，我每次講新的內(nèi)容時，都從實驗室拿幾件相應的液壓元件到課堂上，課前讓學生先觀察，課堂上再對照具體實物進行講解，有效彌補了實驗課教學學時不足的問題。

三、有效利用多媒體教學手段

本門課程和工程實際結(jié)合緊密，因而在教學中要盡量的把所講內(nèi)容具象化。在講“液壓傳動的應用”時，給學生展示各領(lǐng)域液壓設備的照片，有的還播放了視頻；講“各種液壓元件”時，我也會播放相應典型產(chǎn)品的照片和視頻。

液壓元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理在課程中占有很大的比重，這部分內(nèi)容講不好學生會感到枯燥無味，難以理解。對這部分內(nèi)容，筆者一般結(jié)合液壓元件的結(jié)構(gòu)圖和工作原理動畫來講解，利用結(jié)構(gòu)圖總結(jié)出液壓元件的主要結(jié)構(gòu)特點，再結(jié)合動畫講解其工作過程和工作原理，這樣學生就很容易理解了，而且也提高了講課效率。

如果學生對液壓基本元件部分的知識掌握地不夠扎實，液壓基本回路和典型液壓系統(tǒng)這部分內(nèi)容就不容易理解，即使有的學生對液壓元件部分學地比較好，對于復雜液壓系統(tǒng)各基本回路間的相互關(guān)系和元件動作過程也不容易搞清楚，這部分內(nèi)容我都用Fluidsim進行了動畫模擬。Fluidsim軟件是由德國FESTO公司和PADERBORN大學聯(lián)合開發(fā)，專門用于液壓、氣壓傳動教學培訓的軟件[3]。利用Fluidsim做的液壓基本回路和典型液壓系統(tǒng)仿真程序能夠直觀地顯示液流過程和對元件的工作狀態(tài)進行控制，這樣，不管液壓系統(tǒng)多么復雜，其工作過程和原理都能直觀地展示出來，不需要學生再想象各元件的動作和狀態(tài)，對所講內(nèi)容很容易理解。

四、考核方法多樣，注重過程考核

要讓學生學好一門課程，一方面要激發(fā)學生的學習興趣，另一方面也要加強督促，公平、合理考核。本門課程筆者采用了結(jié)課考試、實驗、小設計和平時成績綜合考核的方式。

為了引起學生對實驗課的重視，提高動手能力，實驗成績的評定不僅僅看實驗報告，還要看學生在實驗課上的表現(xiàn)，比如對動手能力強、清楚實驗過程、獨自設計液壓回路并組裝和驗證的學生的實驗成績要給高分。除了平時布置作業(yè)，我一般還會安排兩次過程考核，作為平時成績的主要組成部分，一次是在課程中期利用一節(jié)課的時間安排一次小測驗，一次是在課程即將結(jié)束時布置一次小的課程設計。課程設計以分組的形式進行，一組一個設計題目，設計的內(nèi)容一般結(jié)合科研和工程實際，要求學生課后查閱資料，按照要求設計好后做出PPT，課堂上以小組答辯的形式考核，這種方式增強了學生的學習主動性，很受歡迎。

五、結(jié)語

通過上述教學手段和方法在《液壓傳動》課程中的應用，培養(yǎng)了學生的動手能力，激發(fā)了其學習興趣，使得學生能更加直觀地學習本門課程的內(nèi)容，理解得更深刻，學習不再感覺枯燥，在學好本門課程的同時，也為畢業(yè)后從事相關(guān)工作打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]賴云英.液壓傳動課程教學方法淺析[J].中等職業(yè)教育，2012，（7）：40-42.

第5篇：流體動力學原理及應用范文

關(guān)鍵詞: 城市軌道交通; 環(huán)控系統(tǒng);計算流體動力學

城市軌道交通中的地下車站和區(qū)間隧道是一個大型、狹長、與外界聯(lián)系面較小的地下空間。密集的乘客、列車和各種機電設備的運行，以及連續(xù)的照明都會產(chǎn)生很大的熱量，不及時排除就會導致地鐵內(nèi)溫度逐年上升。此外，地鐵內(nèi)各種設備及列車運行引起的噪聲、有害氣體、列車活塞效應對車站空氣環(huán)境的擾動，以及隧道內(nèi)因潮濕造成的霉爛氣味等都會使地下環(huán)境不斷惡化。同時，當人流密集、空間狹小、密閉性高的地鐵內(nèi)發(fā)生事故、火災時，人員的安全疏散和煙氣的排除也是非常重要的問題。鑒于以上各種因素，必須設置環(huán)控通風系統(tǒng)，對車站和區(qū)間隧道內(nèi)的溫度、濕度、氣流速度、噪聲以及事故、火災情況下人員安全疏散措施等進行全面控制。其中，有效、可靠的環(huán)控通風系統(tǒng)對保證地鐵乘客的安全、舒適和確保設備運行及壽命是十分必要的。

地鐵系統(tǒng)是一個由車站、隧道、出入口等構(gòu)成的復雜的三維網(wǎng)絡。地鐵系統(tǒng)的環(huán)控模擬，主要是研究地鐵內(nèi)的不穩(wěn)定空氣動力學和熱力學方面的問題，即地鐵車站正常工況下的三維溫度場、氣流場分布、污染物濃度分布、平均空氣年齡、人體舒適性的模擬研究以及地鐵車站和隧道事故、火災工況下的三維溫度場、氣流場分布、煙氣流動狀況等的模擬研究。目前國際上廣泛認可使用、相對成熟、用于地鐵環(huán)控模擬計算的軟件是Subway EnvironmentSimulation，簡稱SES。該程序是由美國交通部于1975年開發(fā)的世界上第一個地鐵環(huán)控計算機模擬軟件。1976年，SES修改后被應用到公路隧道通風分析中；1985年，又增加了火災的動態(tài)模擬。現(xiàn)在，SES已經(jīng)從DOS版本升級為WINDOWS版并形成目前的第4版。該軟件作為設計計算工具，可以模擬地鐵內(nèi)多列列車運行時車站、隧道和通風井的溫度、濕度、風速以及車站的空調(diào)負荷。它允許用戶模擬一定數(shù)量列車的動力與剎車系統(tǒng)；不同的環(huán)境控制系統(tǒng)（包括強制通風、車站空調(diào)與車軌排風）；設定的地下隧道與車站和通道連接所形成的空間內(nèi)的空氣流動；所希望的列車運行次序(包括由不同運行特性和發(fā)車間隔的列車的混合編組)；各種穩(wěn)定與不穩(wěn)定狀態(tài)的熱源；列車停在區(qū)間的緊急狀況時機械通風與熱浮力共同作用下所形成的空氣運動；特別是能夠模擬系統(tǒng)投入運行多年后熱庫對隧道的影響。對一個有大量列車運行的地鐵，SES計算機模型提供動態(tài)的模擬過程，它允許對通過任何車站、區(qū)間、通風井和風機的空氣速度、溫度、濕度的連續(xù)讀值，或在設定的時間獲得空氣參數(shù)的最大值、最小值、平均值。

SES軟件主要由4個既獨立又互相關(guān)聯(lián)的子程序組成：列車運行子程序(Train Operation)，空氣動力子程序(Aerodyanmic)，溫度／濕度子程序(Thermodyanmic)，熱壑／環(huán)控子程序(Heat Sink and ECS)。列車運行子程序可以計算列車的速度、加速度、位置及系統(tǒng)中所有列車的發(fā)熱；空氣動力子程序依靠這些列車參數(shù)再加上系統(tǒng)的幾何組成與通風狀況數(shù)據(jù)，計算所有車站、區(qū)間、通風井中的空氣流量和氣流速度；溫度／濕度子程序利用空氣動力學子程序得出的空氣參數(shù)與列車運行子程序計算出的列車發(fā)熱數(shù)據(jù)來計算系統(tǒng)中的顯熱與潛熱，從而得到各處位置的溫度和濕度。最后，列車運動子程序按氣流速度推算列車附近活塞風作用。這些子程序計算出的地鐵通風與熱負荷數(shù)據(jù)同室外每日與年度氣象條件參數(shù)一起，被熱壑／環(huán)控子程序用來計算地鐵內(nèi)空氣與隧道結(jié)構(gòu)、周圍土壤之間長期的熱傳導作用，同時也可以得到為使某些區(qū)間溫度達到設計條件而所需的冷量。通過SES軟件可以驗證設計者所設定的地鐵環(huán)控通風系統(tǒng)構(gòu)成方案及系統(tǒng)運行模式的合理性，以便完成地鐵環(huán)控通風系統(tǒng)的設計。需要注意的是該軟件本身也存在著一定的局限性，例如SES的模擬原理是伯努利方程，這就決定了它無法反映車站及隧道內(nèi)場分布的詳細情況，只能將地鐵系統(tǒng)簡化為一維模型進行處理，只能計算某一點的氣流速度大小，而具體的變化情況諸如方向和具體流動情況則無法反映，所以SES軟件的最終輸出結(jié)果是一維的，它只能從數(shù)據(jù)上計算特定斷面的一些參數(shù)。而地鐵系統(tǒng)中的車站及隧道部分顯然是三維模型，因此，如果想了解地鐵車站及隧道中空氣的溫度、速度等具體詳細的分布情況就必須考慮借助使用其它的研究方法和手段來實現(xiàn)。

CFD(Computational FluidDynamics，即計算流體動力學)是現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)的一種，是近年發(fā)展較快的一種計算機輔助設計技術(shù)。其作用是對各種工況下氣流組織的溫度、速度場等的模擬仿真。暖通空調(diào)制冷行業(yè)是CFD技術(shù)應用的重要領(lǐng)域之一，我國暖通空調(diào)制冷行業(yè)已有不少專家對CFD的應用研究開展了大量的工作，并取得了許多重要成果。自20世紀70年代末80年代初起，即已有一些高校、研究機構(gòu)開始CFD技術(shù)的應用研究，20年來已取得許多重要的成就，研究的范圍從以室內(nèi)空氣分布以及建筑物內(nèi)煙氣流動規(guī)律的模擬為主，逐漸擴展到室外及建筑小區(qū)繞流乃至大氣擴散問題。近些年來，隨著CFD計算技術(shù)的突飛猛進的發(fā)展，許多工程領(lǐng)域都有了成功利用它作為模擬評價、優(yōu)化設計手段的實例。在隧道、地下鐵道的通風工程中，CFD應用也成績斐然。國內(nèi)部分高等院校也開始利用CFD技術(shù)對地鐵區(qū)間隧道及車站內(nèi)各種工況下的空氣流動和分布情況進行模擬研究。對于地鐵環(huán)控通風系統(tǒng)設計，會有多種可選方案，所以計算機模擬的功能之一就是對多種方案的比選優(yōu)化；對于正在籌建的地鐵系統(tǒng)，其運營后的氣流場與溫度場無法進行現(xiàn)場測試，所以計算機模擬能夠有效而可靠地對未建成的地鐵系統(tǒng)進行預測；對已經(jīng)建成的地鐵系統(tǒng)，由于客流量較大，為了保證正常運營，有時在列車附近無法進行現(xiàn)場測試，但可以通過計算機模擬來進行計算分析。同時可以對一些過去沒有經(jīng)過理論計算的感性認識進行驗證，例如隧道風的變化情況、排煙量對火災溫度場的影響等，過去只是通過一些想象進行推斷，但是對具體變化情況及具體數(shù)據(jù)缺乏理論計算及科學論證，利用CFD方法，以上問題均可以得到解決和落實。采用CFD方法可以對地鐵車站及隧道的溫度場、氣流場、污染物的濃度分布及排放、人體舒適性以及火災情況下的通風模式、煙氣流動狀況及此情況下的溫度場和氣流場進行三維可視化仿真模擬。CFD的功能十分強大，它經(jīng)過一次完整的計算后，就可以得到任意一個斷面的任意方向上的溫度、濕度、壓力、平均空氣年齡以及PPD（預期不滿意百分率）與PMV（預期平均評價）等隨時間的連續(xù)變化值。并且模擬得出的計算數(shù)據(jù)經(jīng)處理后的可視化結(jié)果是十分直觀形象的，因此，它所模擬出的結(jié)果較SES軟件更加直觀，得到的結(jié)果也更加具體，能夠為地鐵環(huán)控系統(tǒng)設計提供充分的依據(jù)。

第6篇：流體動力學原理及應用范文

【關(guān)鍵詞】冷熱混合器；模型；網(wǎng)格劃分

冷熱混合器，本質(zhì)上是屬于溫水供應系統(tǒng)的機械設備。其運行的規(guī)律是，由一端通入冷水，另一端通入熱水，二者在設備內(nèi)部進行熱交換以后，便流出溫水供人使用。該設備內(nèi)部是處于流場的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以設計關(guān)鍵，在于其中的流態(tài)必須滿足要求，即需要保證內(nèi)部具有良好的流態(tài)。因此，流場的溫度、壓強、速度等狀態(tài)必須合理。在工業(yè)設計中，流場的狀態(tài)通常很復雜，且不呈現(xiàn)規(guī)律的趨勢。故如何能保證其狀態(tài)的良好性，是一個必須面對的問題。鑒此，通過構(gòu)建了以平面法向流入和以平面切向流入兩種不同三維混合器內(nèi)部流場模型，對其進行流態(tài)仿真，得出了其中的溫度、壓力分布規(guī)律。以此為依據(jù)，選定了最優(yōu)的設計方案，為產(chǎn)品后續(xù)的加工、生產(chǎn)奠定了基礎。

1 混合器模型的構(gòu)建

混合器的基本結(jié)構(gòu)是：左右兩側(cè)進水管，混合容器，下部漸縮通道以及最終的等徑流出管組成。由于兩中混合器均由規(guī)則簡易圖形組合而成，故大部分三維建模軟件都能很方便建模。但為了方便后續(xù)網(wǎng)格劃分和便于使用FLUENT數(shù)值模擬[1]，采用Gambit建模[2]。

2 混合器的數(shù)值模擬計算

因為模型對水力性能要求較高。因此，在對模型的數(shù)值計算仿真中，精度的控制非常重要，所以對于計算中湍流模型的選擇，擬選用目前在實際工程應用廣泛，且計算精度很高的RNC（renormalization group）k-ε修正模型[3]，表達式為：

■+■=■（μ+■）■+G■-pε （1）

2.1 網(wǎng)格的劃分

網(wǎng)格劃分的實質(zhì)，是針對已經(jīng)構(gòu)建好的模型，對其需要進行計算的區(qū)域展開離散的過程[4]。通常情況下，在流體機械的三維流場模型網(wǎng)格類型的定義中，均采用六面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，兩種方案的混合器模型及網(wǎng)格劃分情況分別如圖1和圖2所示。

圖1 模型1網(wǎng)格劃分 圖2 模型2網(wǎng)格劃分

2.2 邊界條件的設定

邊界條件的確定，是針對流場計算過程中的速度壓力分布類型而言的，模型中那些代表模型邊界的拓撲結(jié)構(gòu)實體的物理特性和操作特性以及為邊界命名，方便后續(xù)CFD軟件對流體邊界條件的補充設定。在該計算過程中，邊界條件設定很簡單，無論是模型1還是模型2，左右兩管段的斷面，均設定為速度進口，下方的管段斷面，設定為自由出流，其余皆為壁面邊界條件。

3 計算結(jié)果分析

混合器計算結(jié)果的后處理，本質(zhì)是用一系列有限個離散點上的變量的集合來代替，通過一定的原則和方式建立起關(guān)于這些離散點上場變量之間的代數(shù)方程組，然后求解代數(shù)方程組獲得場變量的近似值[5]并最終以圖象顯示。包括速度、溫度、壓強、流向等等。由于此處僅僅討論壓強與溫度影響，所以此處僅討論兩中混合器溫度與壓強的對比關(guān)系。

3.1 計算結(jié)果的后處理

為了便于觀察，取恒定X-Z平面為觀察對象，即在X-Z平面上：模型1混合器的溫度分布（圖3）和模型2混合器的溫度分布（圖4）。

圖3 模型1溫度分布 圖4 模型2溫度分布

壓力分布決定材料的選取和制造工藝，為了方便對比觀察取和溫度相同的觀察平面。分別得出模型1和模型2的壓力分布圖，如圖5和圖6所示。

圖5 模型1壓力分布 圖6 模型2壓力分布

3.2 兩種方案的計算結(jié)果分析

（1）由圖3、圖4所示，水流從進水管至出水管，無論模型1還是模型2，其溫度變化趨勢均是向著熱量平衡的方向變化，即冷水方向逐漸升溫，熱水方向逐漸降溫，最終達到熱平衡。區(qū)別在于混合器的壁面上，模型1的壁面溫差較小，模型2的壁面溫差較大。

（2）由圖5、圖6所示，兩混合器在壓強分布上差別較大。在水流進水管中，平面法向流入混合器壓強始終較大而且遞減不明顯且與進水溫度有關(guān)；但在平面切向流入混合器中進水壓強成對稱遞減且與溫度影響較低。在混合器容器中，平面法向流入混合器壓強始終較高，并且在下部漸縮通道低處有升壓現(xiàn)象；但在平面切向流入混合器壓強中卻相對較低，在下部漸縮通道中下降到負壓。在等徑流出管中，平面法向流入混合器呈現(xiàn)出壓強遞減趨勢，并最終減為負壓；但在平面切向流入混合器中壓強始終保持不變與下部漸縮通道一樣始終為負壓。

綜上所訴，對溫度要求控制較高的可以選擇平面法向流入混合器，但在壓強和材料成本要求較高的可以選擇平面切向流入混合器，因為其內(nèi)部和焊接處壓強變化較小，從而可以減小容器的制作要求降低成本。

4 結(jié)論

為了討論液體流向?qū)旌嫌绊?，建立了平面法向流入混合器和平面切向流入混合器三維模型，并對其進流場CFD分（下轉(zhuǎn)第174頁）（上接第159頁）析。模擬得出其流場溫度，壓強分布，得到不同的混合要求可以選擇不同的混合模型。為模型設計選擇提供了理論依據(jù)。

【參考文獻】

[1]ANSYS Inc.FLUENT 612 UDF manual[M].South2pointe，USA：F：luentInc.，2005.

[2]王福軍.計算流體動力學分析―CFD軟件原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3]王旭，張禮達.中小型混流式水輪機導水機構(gòu)內(nèi)部流場分析與研究[D].成都：西華大學2009.

第7篇：流體動力學原理及應用范文

關(guān)鍵詞：噴射式浮選機；充氣攪拌裝置；流動阻力

中圖分類號：TD456文獻標識碼：A

[WT]文章編號：1672-1098(2011)02-0035-03

收稿日期：2011-03-25

作者簡介：朱金波（1963-），男，安徽長豐人，教授，博士，研究方向為礦物加工工程。

[JZ(〗[WT3BZ]Analysis of Flow Resistance in Aerator-agitator Mechanism

of Jet Flotation Machine

ZHU Jin-bo, WU Da-wei, ZHOU Wei

（School of Materials Science and Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui 232001,China）

Abstract: The fluid flows complex in aerator-agitator mechanism of jet type coal flotation machine, it directly affects the design of flotation machines and the actual production process. The investigation on the fluid field and the energy loss of the aerator-agitator mechanism can improve the separation efficiency. This article analyzes the flow field condition and the composition of energy loss by use of fluid dynamics and resistance in 6m3 experimental flotation machine is measured. It is obtained that the energy inside aerator-agitator mechanism includes circulation pump pressured provide energy and breathed air get energy. The energy losses include the loss when two fluid mixed, the loss through the nozzle, the loss the gas through suction tube, the loss when the flows through pipes, etc. The article obtained resistance losses expression of aerator-agitator mechanism. The analysis and test shows that the resistance losses in long pipes more than in short pipes.

Key words:jet type flotation machine; aerator-agitator mechanism; flow resistance

煤用噴射式浮選機具有處理量大、選擇性較好、浮選劑用量和電耗較低及結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，充氣攪拌裝置是其關(guān)鍵的部件。

噴射式浮選機的工作原理是，經(jīng)泵加壓的循環(huán)煤漿由中心入料管、分配室進入呈輻射狀對稱布置的4個噴射室內(nèi)(見圖1)，再由鑄有固定葉片的噴嘴按螺旋擴散狀高速噴出并產(chǎn)生負壓，在抽吸作用下，空氣經(jīng)吸氣管進入并卷裹到射流中，含氣煤漿由短喉管旋轉(zhuǎn)噴出，直接撞擊假底后又向周邊反射，從而實現(xiàn)充氣攪拌。

1.槽體；2.吸氣管；3.噴射室；4.噴嘴；5.喉管；6.分配室；7.中心入料管

圖1 煤用FJC(A)噴射式浮選機示意圖

充氣攪拌裝置內(nèi)流動為有限空間自由射流流動，其內(nèi)部流場分為：流核區(qū)，該區(qū)域流核心速度保持不變；基本流動區(qū)，噴嘴射流邊界層迅速擴展至壁面，能量、質(zhì)量交換加??；回流區(qū)，射流擴散到喉管壁面之前，吸卷了被引入的空氣，固壁邊界層會產(chǎn)生分離，在流動方向上產(chǎn)生回流；管流區(qū)，擴散至整個喉管內(nèi)的流動。

煤用噴射式浮選機常用的充氣攪拌裝置有兩種，一種是浸沒式的短喉管裝置(見圖2a)；另一種為喉管出口帶傘形分散器的長喉管充氣攪拌裝置(見圖2b)。不同形式的充氣攪拌裝置內(nèi)的阻力損失會有所不同。

1 裝置阻力損失

11 裝置內(nèi)各部分能量分析

1-1、2-2、3-3、4-4，分別為充氣攪拌裝置入料管、吸氣管、喉管及噴嘴位置的斷面，3′-3′為傘形分散器出口斷面(見圖2)。充氣攪拌裝置工作時，其能量主要由循環(huán)泵加壓循環(huán)量所提供的能量E1，吸入氣體得到的能量E2，是由噴射器的抽吸作用產(chǎn)生的，兩種流體混合時能量損失F1，經(jīng)噴嘴時能量損失F2，氣體經(jīng)吸氣管能量損失F3，氣液流經(jīng)喉管內(nèi)的能量損失F4。長喉管充氣攪拌裝置還需考慮流體經(jīng)傘形分散器的能量損失F5。12 由入料至噴嘴的阻力

礦漿經(jīng)渣漿泵加壓后，從分配室到噴射室，由噴嘴4-4斷面(見圖2)，以一定的速度旋轉(zhuǎn)噴出，根據(jù)伯努利方程：2 裝置內(nèi)損失計算

21 裝置內(nèi)能量損失表達式

3結(jié)論

充氣攪拌裝置的阻力損失是多種能量及損失的組合，包括循環(huán)泵加壓循環(huán)量所提供的能量，吸入氣體得到的能量。損失含兩種流體混合時能量損失、經(jīng)噴嘴時能量損失、氣體經(jīng)吸氣管能量損失、氣液流經(jīng)喉管內(nèi)的能量損失等。

流體由給料管到喉管出口的阻力損失，可通過伯努利方程計算。

實驗表明，短喉管的阻力系數(shù)ζ=10689，長喉管的阻力系數(shù)ζ=30061。長喉管的阻力系數(shù)要比短喉管的阻力系數(shù)要大。

參考文獻：

［1］ 趙樹彥，江明東，顧少雄，等.中國第三代FJC系列煤用噴射式浮選機的應用實踐［J］.煤炭加工與綜合利用，2006(5)：22-24.

［2］ 黃建宇， 黃淮北， 許紅娜,等. FJC20 型煤用噴射式浮選機在臨渙選煤廠的應用［J］.煤炭加工與綜合利用，2008(6)：1-3.

［3］ 朱金波.工程流體力學［M］.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2008：63-70.

第8篇：流體動力學原理及應用范文

（一）課程體系固化，以專業(yè)為主

從高校研究生培養(yǎng)計劃可以看出，研究生的課程受專業(yè)限制很大，這就導致本專業(yè)研究生與跨專業(yè)研究生幾乎沒有什么區(qū)別，個體差異關(guān)注不夠，課程內(nèi)容前沿性、綜合性不夠，交叉學科課程、綜合性課程較少。

（二）跨學科人才培養(yǎng)中，研究生課程體系構(gòu)建導師起主導作用

首先，由于理工類研究生大多是在各自導師的指導下進行個別培養(yǎng)，受導師自身專業(yè)背景的局限與依賴，各學科之間存在著較大跨度等原因，致使學生很難進行跨學科研究。其次，當前的研究生培養(yǎng)模式中，導師的課題方向決定研究生的選課方向。

（三）院系設置以學科為主導，不利于跨學科課程整合

目前，我國高校主要以學科為主導設置院系，而以跨學科設置院系的高校較少。現(xiàn)有院系設置不利于不同學科之間的溝通與交流，不利于不同專業(yè)之間的課程整合。這樣的局面勢必會影響學生對知識的追求熱情，勢必會影響學生的科研積極性，勢必會影響學生的創(chuàng)新欲望。

二、農(nóng)業(yè)工程與土木工程跨學科課程體系的構(gòu)建

前面系統(tǒng)地討論了建立跨學科培養(yǎng)研究生課程體系的意義及目前存在的弊端，現(xiàn)結(jié)合黑龍江八一農(nóng)墾大學工程學院農(nóng)業(yè)工程與土木工程兩個學科的實際，對北方寒區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程與水利資源利用和設施農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)防災減災兩個方向進行跨學科課程體系分析。在確立課程體系時我們設計了《農(nóng)業(yè)工程和土木工程跨學科培養(yǎng)研究生課程體系建設調(diào)查問卷》。在制作調(diào)查問卷設計時，我們充分考慮兩個交叉專業(yè)可能出現(xiàn)的課程共通性，盡可能設計更多的課程，力求使交叉學科的研究生具有寬泛的理論基礎，使交叉學科的研究生所學到的知識適應兩個專業(yè)發(fā)展的需要。

（一）調(diào)查問卷統(tǒng)計

本次發(fā)放調(diào)查問卷的對象是黑龍江八一農(nóng)墾大學工程學院的在職教師，共收到23份有效問卷。參與問卷調(diào)查的教師年齡集中在28—38歲和38歲以上兩個年齡區(qū)間，具有碩士研究生以上學歷的占95.65%，具有副教授職稱和教授職稱的總和占65.20%，問卷填寫教師的任職專業(yè)主要集中在機械設計制造及其自動化專業(yè)，農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)和土木工程專業(yè)，其他專業(yè)總和低于10%。

（二）交叉學科課程體系分析

1.北方寒區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程與水利資源利用方向。交叉學科研究生培養(yǎng)方案要求學術(shù)型研究生所修學分總數(shù)大于等于30學分，扣除英語、中國特色社會主義理論與實踐研究及自然辯證法概論等必修課外，交叉學科研究生必須選修不少于五門的基礎必修課，其中數(shù)值分析是學位必修課，還需要選修4門基礎必修課?；A必修課的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如下：在備選的15門課程中，數(shù)值分析得票最高23票，土壤水文過程模擬得票最少僅為8票?？紤]到交叉學科研究內(nèi)容的寬泛性，結(jié)合統(tǒng)計結(jié)果，去掉土壤水文過程模擬、土壤物理化學、噴微灌理論與技術(shù)三門課程。這樣在北方寒區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程與水利資源利用方向就剩下12門課在基礎必修課模塊內(nèi)供交叉學科研究生選修。課程名稱如下：數(shù)值分析、數(shù)學物理方程、土壤水動力學、水工建筑物健康監(jiān)測與檢測、節(jié)水灌溉工程學、計算流體力學、水土資源規(guī)劃與評價、高等水工建筑物、新型建筑材料及其應用、灌溉原理與技術(shù)、地下水資源評價理論與方法、流體仿真與軟件應用。研究生培養(yǎng)方案要求在選修課模塊所修學分大于等于10學分，而每門課的學分分配是1.5或2學分。結(jié)合統(tǒng)計結(jié)果，選修課模塊去除土壤學與肥料學及環(huán)境水利學兩門課，保留其余12門得票較多的課程供交叉學科研究生選修。課程名稱如下：水生態(tài)工程學、粘性流體動力學、彈塑性力學、生態(tài)水文學、現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測與控制、環(huán)境水動力學、土壤學與農(nóng)作物學、水工鋼結(jié)構(gòu)、水工混凝土、水文學與水利計算、農(nóng)田水利學水力學。

2.設施農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)防災減災方向。交叉學科研究生培養(yǎng)方案要求研究生所修學分大于等于30學分。去掉中國特色社會主義理論與實踐研究、自然辯證法概論、英語及學位課數(shù)值分析，每位交叉學科的研究生必需選擇不少于4門基礎必修課。問卷結(jié)果表明，除設施環(huán)境工程學獲得11票外，其他13門課，每門課程所得票數(shù)比較均衡，最低票數(shù)是15票，最高票數(shù)是22票。考慮到設施環(huán)境工程學和防災減災的關(guān)聯(lián)性不是很大，結(jié)合統(tǒng)計結(jié)果把設施環(huán)境工程學去掉不作為基礎必修課的選用課程，這樣基礎必修課就改成13門課，供交叉學科研究生選擇。課程名稱如下：數(shù)值分析、數(shù)學物理方程、農(nóng)業(yè)設施概論、農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程、結(jié)構(gòu)動力學、高等結(jié)構(gòu)力學、計算力學、有限元原理、工程結(jié)構(gòu)加固技術(shù)、建筑火災安全新技術(shù)、地震工程學、建筑結(jié)構(gòu)抗風設計、工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。

在選修課模塊中，共列出了10門課，供調(diào)查問卷填寫人投票選擇。統(tǒng)計結(jié)果可以看出土壤學與農(nóng)作學僅有6人投票，考慮到這門課自身的內(nèi)容和防災減災的關(guān)聯(lián)性不大，所以決定把這門課去掉，不在研究生選修課范圍內(nèi)。振動信號處理雖然只得到11位問卷填寫人的投票，考慮到模態(tài)分析與參數(shù)識別需要對數(shù)字振動信號處理的技巧和理論基礎，所以，振動信號處理仍供交叉學科的研究生選修。其他8門課，每門課的票數(shù)相對較均衡，故不作調(diào)整。課程如下：彈塑性力學、工程結(jié)構(gòu)分析與軟件應用、模態(tài)分析與參數(shù)識別、振動信號處理、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)設施環(huán)境控制、農(nóng)業(yè)設施設計制造。

第9篇：流體動力學原理及應用范文

引言

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展，民用客機的廣泛使用，國家對航空領(lǐng)域內(nèi)人才的需求日益增長?？諝鈩恿W與飛行原理作為機務維修專業(yè)學生的專業(yè)課，作為新疆職業(yè)大學特色課程之一，從教學理念、教學內(nèi)容、教學方法等方面的全面建設勢在必行。鑒于該課程在我校實施的特殊性，我們提出的教學體系建設的總體目標是：通過課堂理論教學、實訓基地的實驗教學和創(chuàng)新實踐三個過程，使學生基本掌握空氣動力學的基本特性、研究方法；掌握飛行原理的基本理論，并能熟練應用該原理。培養(yǎng)學生認真謹慎的學習態(tài)度，以及發(fā)現(xiàn)問題綜合利用所學知識解決問題、創(chuàng)新實踐的能力。

構(gòu)建現(xiàn)代教學理念 深化教學體系改革

在空氣動力學與飛行原理課程教學體系的建設過程中，我們堅持以培養(yǎng)合格的機務維修工作者為目標，以機務維修考試為指引，從增強學生理論知識、培養(yǎng)學生實操能力、提升學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)目標入手，始終把機務維修手冊作為培養(yǎng)學生的基本規(guī)范，根本目的是培養(yǎng)學生熟練的動手能力和創(chuàng)新實踐能力。在此基礎上，我們計劃建立“課堂理論教學+實訓基地實驗教學+創(chuàng)新實踐”相結(jié)合的符合學生職業(yè)需求的教學體系，并對實際教學內(nèi)容做了相應調(diào)整。在進行課堂教學方案設計時，注重學生理論知識的加強和實操過程相融合。課堂理論教學分為“空氣動力學基礎”和“飛行原理”兩部分，而“空氣動力學基礎”部分又分為“大氣物理”和“空氣動力學”兩部分，在大氣物理部分，以大氣層為研究對象，重點介紹隨著高度的增加，大氣物理參數(shù)之間的變化關(guān)系；而在空氣動力學部分，重點突出流體運動基本參數(shù)，以及機翼在氣流作用下的各種作用力的形成及變化趨勢。在飛行原理部分，針對現(xiàn)有常用飛行器外形特點，介紹了飛機飛行基本理論，及其不同姿態(tài)下的穩(wěn)定性和操縱性。在整個教學過程中，結(jié)合相應視頻影像資料，使學生進一步開闊視野，了解本課程研究的基本方法，加深對本課程的認識。其中“空氣動力學基礎”部分課堂講授30學時，實操過程6學時，創(chuàng)新研究2學時；“飛行原理”部分課堂講授24學時，實操課學時6學時，并將創(chuàng)新研究融入實操過程之中。最后綜合利用所學知識進行創(chuàng)新設計。

（1）課堂理論教學

該教學過程強調(diào)理論概念的清晰化和數(shù)學公式推導的嚴謹性。注重遵守概念清楚明白、推理過程嚴謹、重點舉例講解為原則，運用基礎部分突出概念理解、原理分析、理論推導的方法；應用部分突出理論知識的運用，參數(shù)的設計分析和引導學生正確方法論的教學理念。組織主講教師對本課程的課程標準及教學方案進行討論，分析本課程的重點、難點及授課方法。同時，在知識傳授過程中，適時地向同學們介紹一些流體力學的前沿研究方法及試驗思路，及對力學研究有突出貢獻的力學家們的科研事跡，有效提高同學對本課程的學習興趣，培養(yǎng)學生認真謹慎的生活方式、學習習慣。對學生日后職業(yè)素養(yǎng)的形成有著重要作用。

（2）實訓基地的實驗教學

該教學過程以動手實操能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為主，將顯示和定量分析、感性認知和理性分析相結(jié)合，重視理論分析結(jié)果對試驗過程的指導作用。根據(jù)本過程的基本培養(yǎng)方案要求，我們在該過程計劃將試驗教學方法進行深入研究，詳細設計實驗內(nèi)容、改善實驗手段，提高教學效果。

針對該部分開設的8個學時的實驗課程，我們詳細討論了各個分項試驗的教學方案設計，充分發(fā)揮學生的動手能力，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題，利用所學知識解決問題的能力。

（3）創(chuàng)新實踐的培養(yǎng)

該教學過程強調(diào)培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。第一，依托現(xiàn)有實驗設備，在講授試驗方法的同時，向?qū)W生傳授科學的研究方法，以及國際頂尖的科研進展，以開闊同學的視野，激勵學生學習興趣和熱情。第二，為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，我們充分利用學生課外活動和擴展理論及實驗教學內(nèi)容，有目的的引導學生進行創(chuàng)新實踐活動，達到事倍功半的效果。其中，為了更好的增強學生的動手能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，我校和廣州民航職業(yè)技術(shù)學院實訓基地建立聯(lián)系，為學生的實踐活動提供了重要的條件，共同培養(yǎng)合格的機務維修人員。經(jīng)過幾年的教學體系試驗，該教學體系效果顯著，學生在該科目的學習中取得良好的學習成果。

改革教學手段和方法 提高教學質(zhì)量

在具體實驗教學過程中，廣泛運用多樣的教學方法。

1.啟發(fā)式教學與實際生產(chǎn)相結(jié)合

為了培養(yǎng)學生探究性、主動性學習習慣，我們強調(diào)以學生為中心，增強學生和老師之間的互動能力，變以往以教師為中心的教學方式為現(xiàn)代以學生為中心的教育方式，讓學生在學習過程中主動提出問題、思考問題，利用已學知識解決問題，從而培養(yǎng)學生獨立思考和獨立判斷的能力。

2.傳統(tǒng)板書與現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合

針對本課程性質(zhì)不同的教學內(nèi)容，采用傳統(tǒng)板書與現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合的教學手段。一方面，該課程需要數(shù)學推導演繹的邏輯推理知識很多，特別是理論教學部分的基本概念和基本原理的推導，傳統(tǒng)的板書教育更能使學生理解掌握，更能滿足學生的需求。另一方面，高速發(fā)展的科學技術(shù)，需要學生更形象的了解空氣動力學與飛行原理的基本知識。為此，我們充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，通過虛擬實驗、教學視頻、影像資料將抽象、復雜的流動現(xiàn)象展示出來，從而使學生更深刻的理解知識內(nèi)涵。相比較而言，多媒體教育技術(shù)具有信息量大、豐富、直觀的特點。例如介紹翼型特點、翼型擾流特性、機翼受力特點分析等知識更適合多媒體教學。

（1）創(chuàng)新實驗實踐教學方法

針對不同深度難度的教學內(nèi)容，我們開展了教學模式和教學方法的研究與探討，具體形式與指導方法如下：

1）統(tǒng)一指導和典型示范相結(jié)合

對于以傳承實驗知識為主的專業(yè)基礎實驗平臺，強調(diào)基本理論、方法的驗證和實踐，要求學生在教師的統(tǒng)一指導下獨立完成。對于稍有難度的實驗，可先由指導教師理論指導與實驗操作相結(jié)合的方式進行典型示范，然后由學生分組根據(jù)實驗指導完成。

2）自主設計和小組協(xié)作相結(jié)合

對于可以體現(xiàn)學生實驗的設計能力和自主創(chuàng)新能力的綜合實驗，如機翼的空氣動力實驗等，這類實驗要求學生了解空氣動力學實驗設備的系統(tǒng)構(gòu)成，驗證流體動力學的基本定律，能熟練掌握氣體壓力、流量的測量方法，理解機翼在空氣動力作用下的受力情況，在完成實驗的過程中遇到有不同程度的探索性實驗，通過這類實驗重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。

3）教師指導方法

本課程的理論教學和實驗教學由主講教師一人承擔負責，講課內(nèi)指導和課外興趣小組緊密結(jié)合。在整個過程控制上，計劃建立實驗預習報告、實操、實驗報告和考試相結(jié)合的教學機制，更系統(tǒng)更全面綜合培養(yǎng)學生個人能力。同時依托信息技術(shù)手段，將理論和實驗課程掛網(wǎng)，構(gòu)建良好的師生交流平臺，以期取得更好的教學成果。

結(jié)語

綜上，我校開設空氣動力學與飛行原理課程特殊，具體課程體系的建設仍在探索之中，根據(jù)以往教學經(jīng)驗，在理論課和實踐課的教學基礎上，不斷創(chuàng)新，充分發(fā)揮學生學習探索的主動性和積極性，注重培養(yǎng)學生的機務維修職業(yè)素養(yǎng)，得到了用人單位的一致好評。