流體力學和化工原理精選(九篇)

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第1篇：流體力學和化工原理范文

關鍵詞 工程流體力學 成人教育 教育對象 互動教學

中圖分類號：TB126-4 文獻標識碼：A

流體力學的研究對象包括液體和氣體兩大物質形態(tài)，流體力學的基本任務是建立描述流體運動的基本方程，確定流體經各種通道及繞流不同物體時速度、壓強的分布規(guī)律，探求能量轉換及各種損失的計算方法。在實際工程的許多領域里，流體力學一直起著十分重要的作用。就某種意義而言，也正是在流體力學的研究工作不斷取得成就的前提下，才促進了這些工程領域的大力發(fā)展。工程流體力學是在闡述流體力學的基本理論基礎上，重點闡述和研究流體力學在工程上的應用，工程流體力學廣泛應用于動力、水利、機械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、氣象、環(huán)境等眾多領域，是這些領域相關專業(yè)的主干技術基礎課程。

1教材與教學內容選取

“工程流體力學”教材種類繁多，但是目前為止還沒有一本針對能源類本科成人教育《工程流體力學》教材，筆者通過對多種教材的研讀，以及往年成教上課的經驗，根據各教材所涵蓋的基本理論，及描述流體特性表達式推導過程的深度和難度、教材內容的廣度，最終選用楊建國等人編著的《工程流體力學》（北京大學出版社，2010年1月第1版）作為成教熱能專業(yè)的臨時教材。

“工程流體力學”的內容繁雜、學科綜合性強，流體力學內容很抽象，偏微分方程幾乎貫穿全部課程。流體力學歐拉方法的思路與物理及其它力學不同，學生理解、掌握起來有困難。鑒于成人教育對象數學基礎和力學基礎相對薄弱的特點，在授課中應盡量避免大量的數學公式的推導和微元的受力分析，把第七章相似原理與量綱分析作為自學內容，在講解動量定理、動能定理和質量守恒定理時，把輸運定理作為主要的公式推導工具，著重強調基本概念和基本原理的學習和掌握。

2授課目標及教學方法

2.1 明確教育目標的職業(yè)性和教育內容的實用性

成人教育是以提高社會從業(yè)人員的履職能力和適應職業(yè)變化能力為目標的教育，其教育內容與職業(yè)需求聯系緊密，以補充、改善成人的職業(yè)知識和技能為目的，實用性較強。

對于成人教育一定要明確教育目標的特點，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育對象（以下稱為“成人”學生）的特點可以歸結為以下幾點：

（1）“成人”學生職業(yè)性強；

（2）“成人”學生都有固定的工作崗位，有著豐富的實踐經驗，在某些方面的認識和能力要強于授課老師；

（3）“成人”學生專業(yè)基礎課，例如數學和物理等的基礎知識比較薄弱，很難理解深度較高、難以理解的原理和公式推導；

（4）“成人”學生渴望獲取知識，尤其是能幫助其解釋工作中遇到的實際問題的理論知識。

總之，授課內容的實用性是教學的關鍵問題之一，授課內容實用“成人”學生才愛聽，效果才好。

3教學手段和教學方法

3.1加強理論知識的講授

成人教育的對象多數為參加工作多年和未受過正規(guī)高等教育的成年人，即“成人”學生，他們又有著豐富的實踐經驗。從筆者實際函授授課的經驗來看， “成人”學生專業(yè)基礎課尤以高等數學的基礎最為薄弱，然而流體力學的主要工具就是數學。

3.2采用導學+啟發(fā)式方法授課

實行“導學式”教學模式。即，貫徹“學生為主體、教師為主導”的教學理念，在教學中實行啟發(fā)式教學，充分發(fā)揮現代教育技術在提高教學效率和教學質量方面的重要作用。所謂互動式教學，是在教學中教與學雙方交流、溝通、協(xié)商、探討，在彼此傾聽、彼此接納、彼此坦誠的基礎上，通過理性說服甚至辯論，不同觀點碰撞交融，激發(fā)教學雙方的主動性，拓展創(chuàng)造性思維，以達到提高教學效果的一種教學方式。這種講課的方式，不是老師一個人講，而是啟發(fā)學生思考。

“工程流體力學”基礎理論講解比較枯燥，為了提高教學效果，經常在課堂上提出問題和例題，鼓勵學生積極回答，激發(fā)學生的主觀能動性，從而加深理解。在教學中要把握“成人”學生的獨特特點：那就是有自己固定的工作崗位，有著豐富的工作經驗，對設備的結構和運行了如指掌，對設備處于非常規(guī)運行時有自己的處理方法，但是為什么這么處理他們并不清楚。

4結語

針對熱能與動力工程專業(yè)“成人”學生的特點，對“工程流體力學”的教學進行了探討，使課程更適合“成人”學生的特點，擴大了他們的知識面，增強了其主動思考的能力。在今后的教學過程中要進一步探索新的教學方法和手段，不斷提高自身的綜合素質和專業(yè)理論知識，立足學校特色優(yōu)勢，繼續(xù)努力進行“工程流體力學”課程的建設和探索，以期積累更多的經驗和取得更大的成績。

參考文獻

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[2]楊建國，張兆營等.工程流體力學[M].北京：北京大學出版社，2010.

[3]孫恒朱，鴻梅，舒丹.“啟發(fā)―聯想式”教學方法在流體力學教學中的應用[J]. 中國電力教育.2010，（5）.

[4]黃裕華.成人教育要突出“成教化”特色[J].福建信息技術教育，2005，（7）.

第2篇：流體力學和化工原理范文

關鍵詞：工程流體力學；計算流體力學；CFD軟件及源程序；教學研究

中圖分類號：G6420；TU 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）05015404

一、工程流體力學與CFD軟件、源程序

計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）軟件通過計算機數值計算和圖像顯示后處理，對包含流體流動和有熱傳導等相關物理現象作出系統(tǒng)的分析。目前，CFD 技術已經廣泛應用到航空、航天、氣象、船舶、水利、化工、建筑、機械、汽車、海洋、體育、環(huán)境等領域，取得了令人矚目的成就。在現代科學技術高度發(fā)展的今天，計算技術已被引入到流體力學領域，使以前因計算過于復雜而影響進一步探討的流體力學問題逐步得以解決，計算流體力學已經成為研究流體力學的重要方法[1-3]。常用的CFD計算軟件有FLUENT 、CFX、Phoenix等。FLUENT 軟件是目前常用的一套高性能的數值軟件，是專門針對流體工程數值計算與仿真需求而開發(fā)的一種流體數值仿真軟件。

工程流體力學課程教學內容主要分為流體靜力學、流體動力學、相似和量綱分析、管中流動、孔口出流和縫隙流動等[4]。其中，管中流動主要研究圓管中的層流及紊流、管路中的沿程阻力、管路中的局部阻力及管路計算等，涉及到一系列的概念和理論公式，學生理解起來有點枯燥、困難[4-5]。通過利用FLUENT軟件和源程序進行數值模擬這一環(huán)節(jié)，變枯燥的理論公式計算為生動的計算機數值求解，既提高了學生的學習興趣，同時也使學生有了更多的感性認識和理性認識，增強學生解決實際問題的能力。在流體力學課程教學中， 有意識地穿插計算數學、Fortran語言編程、CFD知識，有助于學生理解流體力學公式及方程，

也可以加強學生對其他學科知識的理解和掌握，達到多學科之間的融會貫通， 觸類旁通。為此，筆者對科研成果中相關源源程序、部分開源程序和CFD 軟件在工程流體力學課程教學中的應用做了一些探索與實踐。

二、 教學案例

（一） 圓管中的層流及紊流教學實例

在工程流體力學教學中，管中流動是主要章節(jié)的內容，涉及的理論和公式多，不易理解。圓管流動有層流和紊流兩種流動狀況。雷諾數是判別流體流動狀態(tài)的準則數。為加深學生對流速分布和壓強分布規(guī)律的理解，在教學中可安排課外作業(yè)，設置用FLUENT軟件來模擬研究三維圓管的層流和紊流流動狀況，作出驗證分析。

圖1為圓管流動入口和出口邊界截面的流速分布圖（l=2m， d=0.1m）。取流動充分發(fā)展部分，離入流邊界x/D=1.6的截面其流速分布如圖2所示?？梢钥闯隽魉傺匕霃結方向成拋物線分布，與書中理論公式相符，如式（1）所示。通過數值模擬，學生對圓管內流動速度分布有了更深刻的認識。

由圖3可以看出圓管內部壓強分布從管口處向延伸方向逐漸減小，可知流速相應增大，符合流速大、壓強小的流動定律，也符合圓管流動壓降的原理。另外從入口處的壓強分布可以看出，在圓管任何截面上，其壓強分布也不是均勻的，也有分層現象。＼

圖 3 圓管內部壓強分布

圖4為圓管軸線上的速度分布。由圖可以看出，在圓管的軸上，進口段流速分布變化較大，從進口流速v1=0.005m/s急劇上升到最大流速umax=0.00 848m/s。層流入口段長度有經驗公式可以算的，即

L≈0.058 dRe （2）

可算得入口段長度約為1.18m，由圖4顯示效果可以看出，流速在離入口1.1m到1.2m之間，即入口段長度約為1.1～1.2m，符合書中理論計算結果。

圖 4 圓管軸線上速度分布

圖5為圓管內部x軸方向不同截面的流速分布，可看出流速在截面上從入口到出口的變化。水流在圓管內部的流速分層很明顯，靠近壁面處流速接近于零。

圖 5 主流方向截面流速分布圖

圖6為圓管紊流充分發(fā)展段某一截面的流速分布圖。從圖中可以看出在紊流充分發(fā)展段，截面流速散點圖最高處幾乎為一條直線，說明圓管內大多數流體流速趨于穩(wěn)定，而是更加平滑。紊流過流斷面的流速對數分布比層流的拋物面分布均勻得多，這在理論上符合紊流流速的對數分布律，即：

uu=1Klny+C（3）

圖6 Y方向中心軸線的流速分布

（二）管路中的沿程阻力教學實例

在流體力學教學內容管中流動一章的教學實踐中，筆者利用前期研發(fā)的程序[6]設置了以半擴散角為4o、擴散度為3.92的錐形漸擴管路內的不可壓縮流動數值模擬算例，旨在將對接科研成果的教學模式用于輔助工程流體力學課程教學實踐。已知條件：錐形漸擴管路前接管直徑為30 mm，后續(xù)管直徑為50 mm，總長度為70 mm。管內流動介質為空氣，進口速度為1m/s。 網格模型如圖7所示。

圖7 錐形漸擴管路系統(tǒng)內流場網格模型

數值計算結果如圖8所示。從圖中可清晰看出，在突然擴大段，壓力逐漸增大，表現擴壓效果，但中心線上的速度呈下降趨，若擴散角增大時，在漸擴段會出現局部回流區(qū)，這是造成局部能量損失的重要原因。

圖8 錐形漸擴管路內壓力場

局部阻力誤差分析：對于錐形漸擴管的局部阻力，可以用包達定理的形式表示：

hζ=ku1-u222g（4）

其中，k為經驗系數。由式可知，錐形漸擴管局部阻力損失理論計算公式為：

hz = ku1 - u2 22g = k1 - A1 A2 2×u21 2g = k1 - A2 A1 2×u22 2g（5）

其中A1為漸擴管上游橫截面積，A2為漸擴管下游橫截面積（m2），u1為漸擴管上游平均流速（理論值），u2為漸擴管下游平均流速（理論值）。A1 = πd21 4 = π×124，A2 = πd22 4 = π×224，u1=1 m/s，g=9.8m/s2 。代入（5）式得：

hζ理=0.004 305 m

實際流體的伯努利方程為[7]：

Z1 + P1 ρg + u21 2g = Z2 + P2 ρg + u22 2g + hf + hζ （6）

將仿真結果代入上式，其中Z1=Z2=0 P1=-0.03pa，P2=0.4pa，u1=1.06m/s， u2=0.58 m/s， hf=0， 得 hζ模擬=0.00 435m。誤差率為：

η=hζ模-hζ理hζ?！?00%

=0.00 435-0.004 3050.00 435×100%=1.03%

（三） 后臺階流動教學實例

為讓學生對雷諾數有更進一步的感性認識，利用開源CFD程序[8]可設置后臺階流動教學實例，比較不同入流Re數時臺階后渦的大小和長度，現選擇四種Re數工況的計算結果進行后處理，得到如圖9所示的流線圖。從圖中可以看出，隨Re數的增加，臺階后方主渦的大小呈增大趨勢，在Re=1 000時在上方有次生渦的出現。

圖9 不同雷諾數下的流線圖

三、 教學實踐中的幾點體會

（一） 理論教學與數值實驗教學的合理利用

在工程流體力學理論教學時可結合數值實驗教學加以輔助，例如在管中流動一章教學時，可以用上述相關教學實例。由于在進行課堂演示教學時，依計算機性能及不同問題的規(guī)模難易程度，數值模擬求解的時間將有不同，要掌握合理數值模擬時間?？刹扇∽寣W生安裝CFD程序及軟件，并要求學生事先自學使用方法，嘗試數值預測，預習理論知識。然后教師理論教學時對學生預測結果進行抽樣調查分析，將理論結果與計算結果比較分析。條件許可的話，也可以通過高性能集群提交計算作業(yè)，在較短的時間內獲得計算結果。這樣學生對復雜的理論就能有深入的認識，同時也鍛煉了學生的科研能力。

（二）適當安排精選案例教學

課堂教學演示案例的選取應做到簡單且具有代表性。 案例簡單能夠減少計算機的運行時間，使教學更加緊湊；而有代表性的案例貼近生活或工程實際，則有利于提高教學趣味，開闊學生的視野。由于課堂教學時間有限，因此應在簡單演示教學案例的基礎上，精心布置較為復雜的課外任務。

（三） 源程序和軟件互補

在數值模擬教學中結合利用軟件和程序。軟件不是萬能的，商用軟件所能解決的問題是已在學術界得到充分研究的問題，對于科學研究來說，自己編程是必不可少的。一方面，自編程能更好地理解CFD具體實施過程，對商用軟件的理解和使用也是有幫助的。另一方面，自編程序還可以更好地對接科研成果，用于工程流體力學課程輔助教學。

四、結 語

通過上述幾個數值模擬實例可以看出，數值模擬過程并不太難，但結果更形象直觀。借助計算機輔助手段，在工程流體力學課堂教學中，利用CFD軟件及源程序進行數值模擬輔助理論教學， 將理論性較強的內容形象化，可以開闊學生的視野， 激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新意識， 加深學生對基礎理論的理解。此外，通過對接科研成果，用源程序進行數值實驗教學還可以培養(yǎng)學生的動手能力和科研能力，豐富數值實驗教學內容。參考文獻：

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[4]張也影.流體力學[M].2版.高等教育出版社，2009.

[5]鄭捷慶，鄒鋒，張軍，等. CFD軟件在工程流體力學教學中的應用[J]. 中國現代教育裝備， 2007（10）：119-121.

[6]何永森，舒適，蔣光彪，等.管路內流體數值計算與仿真[M]. 湖南 湘潭： 湘潭大學出版社，2011.

第3篇：流體力學和化工原理范文

關鍵詞：能源與動力工程；網絡教學平臺；混合式教育

作者簡介：代乾（1981-），男，河北滄州人，天津城市建設學院能源與安全工程學院，講師；王澤生（1964-），男，天津人，天津城市建設學院能源與安全工程學院，教授。（天津 300384）

基金項目：本文系天津城市建設學院2012年度教育教學改革與研究項目（項目編號：JG-1207）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0074-02

2012年9月，教育部頒布實施新的《普通高等學校本科專業(yè)目錄（2012年）》，熱能與動力本科專業(yè)更名為能源與動力工程專業(yè)。由專業(yè)名稱可見該專業(yè)的內涵更加廣闊和深遠，從而也說明隨著能源動力科學技術的飛速發(fā)展和新問題地提出，社會對人才的培養(yǎng)提出了新的要求。目前，大約有170多所高校設置了熱能與動力工程專業(yè)。[1]隨著經濟的發(fā)展，能源與環(huán)境逐漸成為世界各國所面臨的重大科技和社會問題。培養(yǎng)高素質的具有創(chuàng)新意識的能源工程專業(yè)人才是本學科義不容辭的責任。而熱工系列課程作為重要的專業(yè)基礎課程，其重要性不言而喻。合理的課程體系是體現教育教學理念的重要載體，是實現專業(yè)培養(yǎng)目標、構建學生知識結構的中心環(huán)節(jié)，建立適應社會主義市場經濟發(fā)展需要、體現熱能動力技術學科內在規(guī)律、科學合理的課程體系極為重要。[2]為了使該課程適應新的要求，非常有必要對其進行一定的改革，以培養(yǎng)適應21世紀社會發(fā)展需要的人才，同時對推動我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的意義。

一、實施混合式教育方式

開發(fā)混合式學習方案的關鍵因素在于確定適當的時機，使用適當的混合方式，為適當的學生施行教學。而教師想要運用適當的混合方式需要考慮學習地點的設置、信息傳輸技術及時間的安排、教學策略和績效援助策略等。[3]混合式教學模式一般可分為以下幾個階段：[4-6]

1.前期分析

學生作為學習活動的主體是有認知、有情感的，學生本身的知識水平、學習能力和社會特征都對學習的信息加工過程產生影響，教師進行學生特征分析有助于了解學生的學習準備和學習風格，從而為后面的學習環(huán)境設計和媒體的選擇提供依據。

2.混合式教學的組織與管理

教師應按照教學進度有針對性地選擇和設計教學活動，同時要參照已經設計好的課程目標、課程內容及其呈現形式，將其與具體的章節(jié)知識點相關聯。教學活動的作用在于為學生創(chuàng)造具體的學習情境，并加強師生、生生之間的交流互動，因此恰當的教學策略對于教學活動的順利展開尤為重要。

3.網絡教學平臺及教學資源建設

網絡的對于教學來說不應當只是教學內容，而更多的應該是支持教學交互、教學評價和教學管理，教學交互、教學評價和教學管理是保證教學質量的重要環(huán)節(jié)，這就需要有一個集教學內容與管理、課堂教學、在線教學交互、在線教學評價、基于項目的協(xié)作學習、發(fā)展性教學評價和教學管理等功能于一體的網絡教學平臺來支撐混合式教學。本校對“工程熱力學”、“傳熱學”、“工程流體力學”原有的教學網站進行了全面改版，并于2010年先后投入運行。其中“工程熱力學”課程教學網站主頁如圖1所示。網站按照省部級精品課程的要求制作，網上教學內容詳實，包括課程的概況、教學文件、習題及答案、實驗實踐教學等各種資源。學生可通過瀏覽網站學習更多的知識，這對課堂教育來說是一個非常有益的補充，并有助于實現教與學的互動。

二、教學內容優(yōu)化

“工程流體力學”是理解能源動力系統(tǒng)工質流動與流量、能量分配的基礎?！肮こ虩崃W”是研究如何充分和有效利用能量的學科，其基本內容是熱力學基本定律和工質熱物性、熱過程的研究，是理解能源動力系統(tǒng)中能量轉換基本規(guī)律和提高系統(tǒng)能源利用效率的理論基礎?！皞鳠釋W”研究熱量傳遞的基本規(guī)律，是理解和控制能源動力系統(tǒng)熱量傳遞過程的理論基礎?！盁峁W”集成了“工程熱力學”、“傳熱學”的基本理論和核心內容，為能源動力類安全工程專業(yè)等提供必要和少量學時的熱工理論基礎教育，也是其他非能源動力類專業(yè)節(jié)能技術及應用的理論基礎課程。“熱工測量技術”和“流體熱工基礎實驗”課程則是關于“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”的實驗理論的技術基礎課程，旨在揭示相關課程的實驗研究目標、原理、方法以及應用。

1.熱工系列課程間內容關聯性分析

（1）“工程流體力學”與“工程熱力學”在教學內容的關聯性之處主要體現以下兩個方面：“工程流體力學”中的一維無粘性重力流體流動能量方程（伯努利方程）與“工程熱力學”中的熱力學第一定律穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程式具有相同的理論基礎，后者是普遍適用的能量方程式，而后者是前者在一維無粘性重力流體條件下的特例和不同的表達方式；“工程流體力學”中的可壓縮流體流動基礎與“工程熱力學”中的氣體和蒸汽的流動研究對象及理論基礎完全相同，只不過研究的側重點不同，前者強調流動特性，后者注重能量傳遞與轉換過程。

（2）“工程流體力學”與“傳熱學”課程在教學內容方面具有緊密的關聯性和延續(xù)性，主要體現在“工程流體力學”中粘性流動方面與“傳熱學”中對流換熱方面的相關內容，具體為：

1）研究對象均為傳遞現象，“工程流體力學”研究的是動量的傳遞，而“傳熱學”研究的則是熱量的傳遞，其規(guī)律及分析方法具有類比性。首先，傳遞驅動力分別為速度差和溫度差；其次，傳遞方式均為分子擴散和對流擴散，其中對于分子擴散基本規(guī)律兩者具有類似的形式，即牛頓摩擦定律及傅里葉定律，也均有描述傳遞能力的物性參數，即運動粘度（m2/s）和熱擴散系數（m2/s），而且流動邊界層與熱（溫度）邊界層具有相似的定義和相同的邊界層結構；最后，描述傳遞現象的控制方程，即動量微分方程式（N-S方程）和能量微分方程，也具有相似的形式。這也是“傳熱學”中動熱類比分析方法（類比律，即將阻力實驗結果直接用于表面?zhèn)鳠嵯禂档挠嬎悖┑睦碚摶A。

2）如果粘性流體流經壁面且具有與壁面不同的溫度時，就會同時發(fā)生動量傳遞和熱量傳遞現象。此時“工程流體力學”與“傳熱學”研究的是同一現象的不同方面的特性，即阻力特性和傳熱特性。一般阻力特性是傳熱特性研究的基礎，某些特殊情況（流動及對流換熱具有耦合特征）下兩者相互影響，如流體外掠平板的層流與紊流流動及對流換熱、圓管內層流與紊流流動及對流換熱、外掠圓柱的層流與紊流流動及對流換熱、各類自由流動及對流換熱等等。顯然在此類教學內容中，“工程流體力學”是“傳熱學”的基礎。

3）具有相同的分析、計算方法。正是由于動量方程和能量方程具有相似的形式，理論分析法（包括微分方程組求解及積分方程組求解）、?；瘜嶒灧椒ǎㄏ嗨圃恚?、數值計算方法均可應用于阻力特性和傳熱特性的研究，甚至同一數值計算商業(yè)軟件（如FLUENT、ANSYS、PHINICS等）可同時分析求解同一現象的阻力特性和傳熱特性。因此在研究方法上，“工程流體力學”與“傳熱學”是并行的或者說是相同的。

（3）“工程熱力學”與“傳熱學”課程在教學內容具有關聯性之處主要體現以下兩個方面：“工程熱力學”中有關熱量傳遞只是討論熱力過程中熱量傳遞的量，而“傳熱學”研究的是熱量傳遞的機理、方式、影響因素、計算方法。在“熱力學”中熱量的單位是q（J/kg），而“傳熱學”中熱量（熱流密度）單位是q（W/m2），可見后者強調的是熱量傳遞的速率及能力，而后者以前者的理論（即熱力學第一定律—能量守恒規(guī)律）為基礎；“工程熱力學”中有關濕空氣焓及含濕量變化規(guī)律與“傳熱學”中的熱質交換有著內在聯系。如電廠冷卻塔中，“工程熱力學”討論了其工作原理及狀態(tài)參數的變化，而“傳熱學”則討論了其熱濕交換的具體方式和傳遞速率。

2.熱工系列課程教學內容體系優(yōu)化原則

依據培養(yǎng)方案，流體熱工系列課程時間安排順序是“工程流體力學”—“工程熱力學”—“傳熱學”（或“熱工學”）—“熱工測量技術”，“流體熱工基礎實驗”課程與上述課程并行安排。因此，熱工系列課程教學內容體系優(yōu)化按照以下原則進行：

（1）安排在前的課程。教師除完成本課程教學內容外，須根據上述各課程之間知識點的關聯性，有意識地為后續(xù)課程涉及的內容打下牢固的理論基礎?！肮こ塘黧w力學”課程的教師需要向“工程熱力學”、“傳熱學”課程任課教師了解相關的內容，如一元絕熱穩(wěn)定流動的能量轉換規(guī)律、相似原理等等，在“工程流體力學”的教學中兼顧這些內容的教學需求。

（2）安排在后的課程。教師依據上述各課程之間知識點的關聯性分析，在相關內容的教學過程中，須了解前面課程任課教師的授課內容和方法，精選授課內容，避免不必要的重復，使該課程與前面課程有機銜接，且注意采取比較教學法，讓學生更容易掌握課堂知識。

（3）“熱工測量技術”和“流體熱工基礎實驗”課程。課程任課教師應了解和引用其他理論課程相關教學內容，使實驗教學與理論教學內容有機結合。如溫度測量，教師除加強溫度測量原理、儀表、標定及使用方法教學外，對于高速氣流溫度測量，需引用“工程熱力學”中氣流一維絕熱流動能量方程以及滯止溫度和氣流溫度的關系等相關理論知識，說明氣流速度對溫度測量誤差的影響；而對于高溫氣流溫度測量，需引用“傳熱學”的輻射換熱相關理論，說明輻射對測溫誤差的影響以及消除誤差的措施；而對于鎧裝熱電偶或在加溫度計套管情況下，還需引用“傳熱學”的通過肋壁導熱的相關理論，說明套管的存在對溫度測量誤差的影響以及消除誤差的措施。

三、結束語

經過一定時間的教學體驗和學生的反饋表明，該教學模式使教學效果得到很大提高。筆者認為在以后的教學當中，要把這種模式繼續(xù)深化并推廣到其他課程的教學當中，熱工系列課程的教學改革也必然會取得成功。

參考文獻：

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第4篇：流體力學和化工原理范文

關鍵詞 工程力學 環(huán)境科學 綜合應用

中圖分類號：X-019 文獻標識碼：A

1 工程力學與環(huán)境科學的學科交叉理論

工程力學是20世紀50年代末出現的。首先提出這一名稱并對這個學科做了開創(chuàng)性工作的是中國學者錢學森。

在20世紀50年代，出現了一些極端條件下的工程技術問題，所涉及的溫度高達幾千度到幾百萬度，壓力達幾萬到幾百萬大氣壓，應變率達百萬分之一～億分之一秒等。在這樣的條件下，介質和材料的性質很難用實驗方法來直接測定。為了減少耗時費錢的實驗工作，需要用微觀分析的方法闡明介質和材料的性質；在一些力學問題中，出現了特征尺度與微觀結構的特征尺度可比擬的情況，因而必須從微觀結構分析入手處理宏觀問題；出現一些遠離平衡態(tài)的力學問題，必須從微觀分析出發(fā)，以求了解耗散過程的高階項；由于對新材料的需求以及大批新型材料的出現，要求尋找一種從微觀理論出發(fā)合成具有特殊性能材料的“配方”或預見新型材料力學性能的計算方法。在這樣的背景條件下，促使了工程力學的建立。工程力學之所以出現，一方面是迫切要求能有一種有效地手段，預知介質和材料在極端條件下的性質及其隨狀態(tài)參量變化的規(guī)律；另一方面是近代科學的發(fā)展，特別是原子分子物理和統(tǒng)計力學的建立和發(fā)展，物質的微觀結構及其運動規(guī)律已經比較清楚，為從微觀狀態(tài)推算出宏觀特性提供了基礎和可能。

總的來說，工程力學具有現代工程與理論相結合的特點，有很大的知識面和靈活性，對國家現代化建設具有重大意義。

2工程力學理論在環(huán)境科學中的發(fā)展

2.1環(huán)境與力學的學科特點

工程力學雖然還處在萌芽階段，很不成熟，而且繼承有關老學科的地方較多，但作為力學的一個新分支，確有一些獨具的特點。工程力學著重于分析問題的機理，并借助建立理論模型來解決具體問題。只有在進行機理分析而感到資料不夠時，才求助于新的實驗。

工程力學注重從微觀到宏觀，以往的技術科學和絕大多數的基礎科學，都是或從宏觀到宏觀，或從宏觀到微觀，或從微觀到微觀，而工程力學則建立在近代物理和近代化學成就之上，運用這些成就，建立起物質宏觀性質的微觀理論，這也是工程力學建立的主導思想和根本目的。

雖然工程力學引用了近代物理和近代化學的許多結果，但它并不完全是統(tǒng)計物理或者物理化學的一個分支，因為無論是近代物理還是近代化學，都不能完全解決工程技術里所提出的各種具體問題。工程力學所面臨的問題往往要比基礎學科里所提出的問題復雜得多，它不能單靠簡單的推演方法或者只借助于某一單一學科的成就，而必須盡可能結合實驗和運用多學科的成果。

2.2研究內容和方向

工程力學主要研究平衡現象，如氣體、液體、固體的狀態(tài)方程，各種熱力學平衡性質和化學平衡的研究等。對于這類問題，工程力學主要借助統(tǒng)計力學的方法。

工程力學的研究工作，目前主要集中三個方面：高溫氣體性質，研究氣體在高溫下的熱力學平衡性質（包括狀態(tài)方程）、輸運性質、輻射性質以及與各種動力學過程有關的弛豫現象；稠密流體性質，主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學平衡性質（包括狀態(tài)方程）、輸運性質以及相變行為等；固體材料性質，利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強度以及本構關系等。

工程力學研究方向主要有：非線性力學與工程、工程穩(wěn)定性分析及控制技術、應力與變形測量理論和破壞檢測技術、數值分析方法與工程應用、工程材料物理力學性質、工程動力學與爆破。

3工程力學理論在環(huán)境科學中的應用

3.1材料力學與環(huán)境

材料力學在生活中的應用十分廣泛。大到機械中的各種機器，建筑中的各個結構，小到生活中的塑料食品包裝，很小的日用品。各種物件都要符合它的強度、剛度、穩(wěn)定性要求才能夠安全、正常工作，所以材料力學就顯得尤為重要。

利用材料力學中卸載與在加載規(guī)律得出冷作硬化現象，工程中常利用其原理以提高材料的承載能力，例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條，但冷作硬化使材料變硬、變脆，是加工發(fā)生困難，且易產生裂紋，這時應采用退火處理，部分或全部地材料的冷作硬化效應。

3.2固體力學與環(huán)境

自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態(tài)物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關?，F代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水壩、原子反應堆以及日用家具，其結構設計都應用了固體力學的原理。

固體力學研究的內容既有彈性問題，又有塑性問題；既有線性問題，又有非線性問題。在固體力學的早期研究中，一般多假設物體是均勻連續(xù)介質，但近年來發(fā)展起來的復合材料力學和斷裂力學擴大了研究范圍，它們分別研究非均勻連續(xù)體和含有裂紋的非連續(xù)體。

固體力學的研究對象按照物體形狀可分為桿件、板殼、空間體、薄壁桿件四類。薄壁桿件是指長寬厚尺寸都不是同量級的固體物件。在飛行器、船舶和建筑等工程結構中都廣泛采用了薄壁桿件。

3.3流體力學與環(huán)境

流體力學中研究得最多的流體是水和空氣。它的主要基礎是牛頓運動定理和質量守恒定理，常常還要用到熱力學知識，有時還用到宏觀電動力學的基本定律、本構方程和高等數學、物理學、化學的基礎知識。

第5篇：流體力學和化工原理范文

1核心課程體系的構建

1.1核心課程體系構建的原則

欽州學院開設化學工程與工藝專業(yè)有良好的機遇,同時也有多方面的挑戰(zhàn)。要辦好欽州學院化學工程與工藝專業(yè),貫徹學院打造五大品牌專業(yè)的精神,需要從緊密聯系北部灣區(qū)域經濟建設方面著眼,努力辦出具有石化特色的化學工程與工藝專業(yè),重點建立一套緊密結合石化下游產業(yè)鏈、注重過程開發(fā)和工程實踐能力培養(yǎng)的核心課程體系。在核心課程設置方面,確立夯實專業(yè)基礎、強化工程意識、注重實驗技能、拓寬專業(yè)口徑,注重石化特色的原則。 所謂化工過程,主要包含分離過程和反應過程兩種過程。與這兩種過程緊密相關的一系列化工類課程共同構成了化工類課程的核心。按照“門數適宜,重點突出,相互支撐,形成一體”的要求,選擇化工熱力學、分離工程、傳遞原理、反應工程和化工工藝學等五門理論課以及與這五門理論課相關的化工專業(yè)實驗課作為核心課程,建設具有石化特色化學工程與工藝專業(yè)的核心課程體系,全力打造化學工程與工藝這一品牌專業(yè)。在這五門理論課程中,分離工程和反應工程分別研究各類分離過程和反應過程,它們構成了化工過程課程最核心的部分。化工熱力學是化工過程研究、開發(fā)和設計的理論基礎,是化學工程的重要分支之一,與化學反應工程、分離工程關系密切?；崃W的核心價值在于研究過程進行的方向和限度,為分離過程和反應過程提供相平衡、反應平衡數據,并對化工過程進行熱力學分析[1]。反應工程是與工程實際緊密聯系的課程之一,它廣泛地將化工熱力學、化學動力學、流體力學、傳熱、傳質以及生產工藝、環(huán)境保護、經濟學等反面的理論知識和經驗綜合于工業(yè)反應器的結構和操作參數的設計和優(yōu)化中[2]。

分離工程是化工專業(yè)基礎課程,講述的是如何將混合物進行分離與提純的學科。作為專門研究分離方法的分離工程課程對學生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)有很重要的作用。該課程闡明了化工分離過程的本質規(guī)律,重點研究分離方法的工業(yè)化途徑,設備設計放大效應,最優(yōu)分離路線的工業(yè)化,及最優(yōu)操作條件。在選擇具體分離方法時,不僅要考慮技術上的可行性、經濟上的合理性,而且要考慮能耗、環(huán)保、設備放大和開發(fā)成本等諸多問題[3]。傳遞原理旨在研究化工動量、熱量及質量(俗稱三傳)的傳遞現象,用一種統(tǒng)一的觀點來處理三種傳遞現象,并研究動量、熱量和質量傳遞之間的類似性,是研究分離機理、分離效率和宏觀反應動力學的基礎理論,同時也是反應器放大研究的基礎理論之一。與化工熱力學不同,傳遞原理是一門探討傳遞速率的課程,它對過程開發(fā)、過程設計、生產操作、優(yōu)化控制及過程機理研究都有重要的使用意義[4]。化工工藝學重在工藝過程的分析,即在特定條件下,進行分離過程、反應過程的比較選擇、整合優(yōu)化?；すに噷W是大學基礎化學、化工熱力學、化工動力學、反應工程、分離工程等專業(yè)基礎可和專業(yè)課的綜合運用?；崃W和傳遞原理旨在加強專業(yè)基礎,化工專業(yè)實驗、反應工程和分離工程重在強化工程意識,化工工藝學拓展了專業(yè)適應面,可以突出石化特色。

2核心課程體系的優(yōu)化

為了保障以上核心課程體系的順利實施,建議結合欽州學院化學工程與工藝現有的教學計劃,從下面幾個方面作出適當的調整。

2.1加強數理基礎教學力度,適度拓展

新世紀的工程人才必須有熟練應用數學、科學與工程等知識的能力,有進行設計、實驗分析與數據處理的能力。在兩年的教學實踐中,學生普遍反映數理基礎不夠扎實,一些數學問題不知所云,比如熱力學計算中要應用迭代法求解狀態(tài)方程、精餾過程計算、反映工程中的偏微分方程求解等等,問題大都源于數學基礎較薄弱。因此建議加開線性代數、運籌學、概率論與數理統(tǒng)計、數值計算、C程序語言、數學物理方法,流體力學等數理和計算機基礎課程。多所兄弟院校也早就開設了這些基礎課程。線性代數和運籌學的開設可以解決反應器設計過程的優(yōu)化問題;概率論與數理統(tǒng)計是實驗數據處理和理解反應工程中一些基本概念的基礎;數值計算和C程序語言兩門課程是工科學生重要的基礎課程,加開這兩門課程也是落實我?；瘜W工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)計劃中對學生計算機水平的要求,對學生的就業(yè)能力的提高有好處;數學物理方法和流體力學是傳遞工程等課程的基礎,加開這兩門課程可以大大的提高學生工程數學能力,為就業(yè)和進一步深造打下更堅實的數理基礎。考慮到Matlab在科學和工程計算領域的突出作用,建議開設Matlab在化工中的應用的相關課程[5]?；崃W和化工原理是反應工程的基礎,故將化工熱力學和從第四、五學期調整至第三、四學期;化工原理和反應工程兩門課程共同構成了化學工程最核心的部分課程,將化工原理從第四、五學期調整至第二、三學期,反應工程從第三學期調整至第五學期,也是考慮到化工原理是反應工程的基礎。同時,將計算機模擬與仿真刪去,將其中的知識分散到加開的MATLAB在化工中的應用和數值計算這兩門課程中。從上表2中還可以看出,加開的課程中,突出了數理課程的基礎,同時,適度的拓展經濟和計算機相關的課程,也增加化工制圖和電工學等實踐性較強的課程,這對培養(yǎng)學生的工程實踐能力是必不可少的。

2.2整合化工專業(yè)實驗

為了整合學院教學資源,最大限度地利用現有的一切教學設備,建議從各門化學工程與工藝核心課程的專業(yè)實驗中選出一些經典的、與石化行業(yè)緊密相關的進行重新編排,單獨設置一門大學化工基礎實驗課程,分成三個學期展開教學。另外,考慮到傳統(tǒng)的化工專業(yè)實驗教材以單一驗證實驗為主,無法滿足新世紀綜合素質人才培養(yǎng)的要求,可將化工實驗按由淺入深的原則劃分成驗證型實驗、設計型實驗和綜合型實驗三個層次。盡量精簡驗證型實驗,增加設計型實驗和綜合型實驗?？梢詮慕處煹囊恍┛蒲许椖恐羞x出一部分讓學生參與,將這些項目設計成設計型或綜合型實驗,這樣,通過學生的親身體驗科研過程,培養(yǎng)了正確的科研習慣,為學生的就業(yè)和進一步的深造打下好的基礎。

第6篇：流體力學和化工原理范文

關鍵詞 化工過程流體機械；網絡教學；實踐教學

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）09-0110-02

Exploring and Practice of Teaching Method of Chemical Process Fluid Machinery//Zhou Changjing， Wang Zhenbo， Wang Zongming， Zhang Dahai

Abstract According to the requirement of students’ ability in many aspects of chemical process fluid machinery and teaching goal of course， through the change of teaching mode， strengthening practice teaching content and focus on the extension and expansion of basic theory to enhance the teaching effect， cultivate students’ ability to solve practical problems and to improve students’ comprehensive quality.

Key words chemical process fluid machinery； network teaching； practice teaching

化工過程流體機械是中國石油大學（華東）化工裝備與控制工程專業(yè)主干專業(yè)課程，課程綜合了機械、結構、流體力學、工程熱力學、調節(jié)控制和選型操作等多方面的知識。課程的教學目標是使學生掌握過程流體機械的結構形式、工作原理、性能特點和調節(jié)控制，培養(yǎng)學生具有從事化工過程流體機械的使用、選型、調節(jié)控制及研究改造的基本能力，實現對理工科專業(yè)學生知識、能力、素質的培養(yǎng)要求。為達到課程的教學目標和對學生的培養(yǎng)要求，多年來，課程組一直致力于對化工過程流體機械課程進行教學方式的探索與研究。本文主要介紹“化工過程流體機械”教學過程中探索的教學方法。

1 更改教學模式，多媒體、板書、網絡教學相結合

在課程的授課過程中，采用多種教學手段相互配合的辦法，并根據授課內容的特點，選用合適的教學手段和方法，以強化學生的學習效果。

針對授課內容中流體機械過流部件和關鍵機械零部件基本結構形式部分及流體機械工作理論當中涉及的抽象、難懂的問題，采用多媒體教學代替?zhèn)鹘y(tǒng)的板書和圖片講解，二維的流體機械內部結構圖和工作原理圖被設計成三維立體圖和裝配動畫，并輔之以學生現場實習期間及機器拆裝實踐期間所拍攝的照片和錄像。多媒體教學不但使復雜的結構和抽象的原理變得直觀、易懂，而且會增加真實感，拉近學生和所要學習對象的距離，增強學生對化工過程流體機械的認識。對于授課過程中學生很難理解的流體在葉輪中的流動過程和離心泵氣蝕、氣縛等現象，則通過計算流體力學CFD獲得葉輪內流場分布、三維動畫和試驗視頻展示給學生，在有利于學生掌握好相關知識同時，也增加了課程的生動性，提升了學生對課程學習的興趣。

化工過程流體機械同時也是一門理論性比較強的課程，授課過程中涉及很多流體機械理論公式的推導。針對公式的推導仍然采用傳統(tǒng)的板書形式，這樣公式推導過程中可以留給學生足夠的時間思考和消化，有助于學生對理論公式的理解和掌握，避免了多媒體幻燈片片片之間易脫節(jié)，使公式推導不連貫，導致學生思考不足、理解不透、學習困難等問題。同時利用黑板板書能夠增強教師授課時即興講解的上課效果，增強教與學的互動性。

網絡教學，是遠程教學的一種重要形式，是利用計算機設備和互聯網技術對學生實行信息化教育的教學模式。網絡教學相比傳統(tǒng)教學模式，更能培養(yǎng)學生信息獲取、加工、分析、創(chuàng)新、利用、交流的能力[1]。針對化工過程流體機械授課人數多、授課學時少等特點，自2007年開始，利用中國石油大學（華東）精品課程網站建設，課程組開始籌建化工過程流體機械課程教學網站，課程課件、授課教案、電子教材、授課錄像、學習資料、實踐教學資料、參考資料等教學資源相繼上網，為學生在線學習提供了條件。根據學生網上學習反饋的信息，課程網站很好地發(fā)揮了輔教輔學功能，滿足了教師教學和學生學習的需要。

2 強化實踐教學內容，注重理論與實際相結合的教學方法

采用理論教學結合實踐教學過程、課堂教學結合實驗教學過程的教學方法，充分利用實踐教學環(huán)境、實驗教學條件，培養(yǎng)學生自學能力，達到重視理論聯系實際、加強工程實踐意識和培養(yǎng)學生工程應用能力的教學目標。所以本課程在教學的設計上，采用多種實踐方法加強課程的實踐教學內容。

在專業(yè)實習的安排上，將專業(yè)實習安排在課堂教學之前，通過專業(yè)實習期間機械運行現場參觀，加深學生對流體機械在化工生產中地位的認識，激發(fā)學生對流體機械的學習熱情。通過校內實習基地教學模型、實物流體機械設備講解化工生產中涉及的流體機械的結構和工作原理，比較不同類型流體機械的結構特點，加深學生對各類流體機械結構、工作原理和性能的認識。同時通過實習過程中對典型流體機械的拆裝訓練，學生可以加深對機器基本結構的掌握，提高動手能力，增強對課程學習的興趣。

在課程實驗教學上，通過開設往復活塞式壓縮機性能實驗、離心泵性能實驗和離心泵汽蝕實驗，使學生對往復活塞式壓縮機和離心泵的工作原理和操作控制有了更深的了解，同時加深了學生對泵和壓縮機性能曲線和工作點調節(jié)的認識。在整理實驗數據的過程中，學生通過對離心泵在不同轉速下性能的換算，加深了對基本理論相似原理（比例定律）的理解，同時體驗了基本理論在實際工作中的應用，很好地將基本理論與實際結合起來，強化了學生所學知識的工程應用意識。

3 突破課本束縛，注重基本理論的擴展與延伸

化工過程流體機械課程對學生的培養(yǎng)目標之一是要使學生具備對化工過程流體機械調節(jié)和控制的基本能力，實際工程中工作點的調節(jié)方法有多種，而相似定律是通過調節(jié)機流體機械（泵與壓縮機）性能調節(jié)工作點的基礎。例如，因為簡單、方便，比例定律常用來確定性能調節(jié)所需轉速和估算變速調節(jié)的節(jié)能效果。然而，對于應用比例定律計算變速調節(jié)節(jié)省的能量還有許多爭議[2-3]。實際上，現行化工過程流體機械教材上給出的比例定律表達式只是適合無靜揚程管路系統(tǒng)轉速的調節(jié)，對于有靜揚程管路系統(tǒng)則不能簡單地套用比例定律來計算調節(jié)流量所需轉速和估算節(jié)能效果。教學過程中通過設計無靜揚程管路系統(tǒng)和有靜揚程管路系統(tǒng)流量變化后確定變速調節(jié)所需轉速的案例，讓學生通過實際計算體驗在兩種不同特性管路中比例定律計算結果的差別，無靜揚程系統(tǒng)，轉速調節(jié)后泵提供的能頭正好等于管路所需能頭，而有靜揚程系統(tǒng)泵按比例定律調速泵提供的能頭小于管路所需能頭，系統(tǒng)不能正常工作。

利用所學基本理論解決實際問題遇到困難后，學生會帶著疑問和好奇，這時和學生一起分析有靜揚程系統(tǒng)比例定律不再適用的根本原因，指出問題的所在，接著再講解有靜揚程系統(tǒng)比例定律的數學修正[4]。這種基本理論的擴展不但加深了學生對基本理論的理解，拓展了學生的知識面，而且能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科學精神，調動學生學習的積極性后，再鼓勵學生不要滿足于書本上的知識，要研究和掌握書本上沒有的知識，鼓勵學生閱讀和教學內容相關的科研和教學論文，培養(yǎng)學生搜集資料、閱讀文獻的能力，逐步養(yǎng)成研究問題的良好習慣，學生就會樂于接受。

4 結論

通過改變教學模式、加強實踐教學和注重基本理論的延伸，大大提高了學生學習的興趣，對提高化工過程流體機械的教學效率、強化學生專業(yè)知識工程應用意識、增強學生學習主動性、激發(fā)學生創(chuàng)新意識具有較好的效果。

參考文獻

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第7篇：流體力學和化工原理范文

為了便于對過程流體機械教學方法實施教學改革，滿足工程教育的要求，對過程流體機械課程的特點進行分析。理論性強，需要良好的基礎知識要想較好地學習過程流體機械專業(yè)課程，學生不僅需具備扎實的力學基礎知識（如流體力學、工程熱力學、傳熱學、理論力學以及材料力學知識），還需具備良好的專業(yè)基礎知識（如機械原理、機械設計等）。對于以“講授”為主的傳統(tǒng)的教學方法而言，學生要想在課堂上完全理解教師講授的教學知識點，緊跟教師的備課思路，就必須對這些現行課程有良好的認識和理解。專業(yè)性強，內容復雜、繁多過程流體機械專業(yè)課程涉及的內容非常廣泛，包括機構原理、熱力學計算、流體力學原理、動力學計算、結構設計、運行維護、故障診斷、總體方案設計與選型等。每一個知識點似乎都涉及一門獨立的基礎課或者專業(yè)課程。如果學生沒有充分的準備，聽課時似乎很難對教師講授的知識做出敏捷的反應，極大地影響課堂的互動氣氛。知識點與工程實踐緊密聯系過程流體機械專業(yè)課程涉及的知識點與工程生產實踐緊密聯系，其理論水平遠高于實際，可用于指導流體機械在企業(yè)生產應用中的穩(wěn)定操作和運行，以及機器的技術改造與新機型的開發(fā)。課程講授過程中需要注重培養(yǎng)學生的工程意識與理論聯系實際的意識和能力。結合課程的學習，勢必要學生開展一定的工程訓練，以加強學生的工程觀念，讓學生做到實踐與理論相結合，以及理論與實踐相結合。

2過程流體機械課程教學存在的問題

鑒于傳統(tǒng)教學的陋習和目前本科教學改革的深入，導致目前過程流體機械教學方法的弊病不斷暴露出來?；A知識欠缺不可否認的是，隨著教學改革的推進，一些非常重要的基礎課程（如工程熱力學和傳熱學）由于學時短缺而被逐漸砍掉。有的課程（如流體力學）雖在開設，但由于學時短或為選修課程，得不到足夠的重視，學習效果不理想，導致學習過程流體機械課程時，學生連最基本的概念（如內能、焓、熵等）都不知道，當涉及一些運用基礎課程知識點來理解工程問題時感到非常吃力。這就導致以講授為主的傳統(tǒng)教學方法很難適應目前的教學形勢，而且教學效果不佳，出現死記硬背、不善于理解應用的學習局面。實踐教學環(huán)節(jié)薄弱實踐教學環(huán)節(jié)薄弱似乎是工程教學的通病[7]。實踐教學主要包括實驗、實習、實訓、課程設計、畢業(yè)論文（設計）等環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)工科專業(yè)學生的必備環(huán)節(jié)，對學生工程意識與能力的培養(yǎng)至關重要。對于工程性極強的過程流體機械課程而言，實踐環(huán)節(jié)尤為重要。然而目前普遍存在一些問題。1）實習與實驗教學環(huán)節(jié)需要加強。就本專業(yè)的實習而言，目前主要集中于化工設備制造廠和化工產品生產車間的參觀和學習，基本上忽略了有關流體機械制造廠的參觀和學習，導致學生對流體機械沒有感官認識。而且實驗學時在不斷縮減，目前僅開設往復壓縮機示功圖測試和高速轉子靜平衡兩個實驗。離心泵汽蝕實驗被砍掉，導致學生對離心泵主要性能得不到很好的理解。2）畢業(yè)設計環(huán)節(jié)需要加強。鑒于一系列原因（比如工程熱力學知識的欠缺、有關流體機械書籍和標準的缺乏），目前絕大多數畢業(yè)課題僅局限于化工設備設計，基本上很少布置有關流體機械課程方面的畢業(yè)課題。這嚴重限制了學生對流體機械課程的進一步理解和工程應用能力的鍛煉。課程評價存在問題由于課程學時的縮減，目前過程流體機械課程評價基本上是“一錘定音”——期末考試，忽略了大作業(yè)的訓練和熱點研究方向文獻的閱讀和總結。這種考核方式不能實事求是地反映學生對知識點的掌握和理解，更談不上運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。因此，教師也很難及時對教學存在的問題給予修正和彌補。

3過程流體機械課程教法改革思路

眾所周知，教學方法并不是一成不變的，它隨著社會的進步和科技的發(fā)展不斷地發(fā)展和演變。工程教育也是如此。大約二戰(zhàn)時期，工程教育從工程實際技術教育過渡到工程科學教育，這就要求涉及工程教育的教學方法也必須進行相應的調整和改革。傳統(tǒng)的教學方法是單向性的，類似“學徒式”的教育，即以教師的“教”為主，學生只是被動地接受教學內容。這種教育方式僅適用于以技術教育為主的工程教育，很難適應以科學教育為主的工程教育方式。為此，發(fā)展了以學生為中心，積極主動的、學習式的教學方法，即將學生視為教師的角色[8]。學生能夠從教學活動過程中隱性地獲取知識，而教師主要的任務是開展有效的指導。教師和學生的角色界限模糊，二者有效地完成自身的任務，即教師良好的教學任務、學生有效的學習任務。過程流體機械課程教學方法的改革正是沿著該思路進行的。針對過程流體機械課程教學存在的問題，同時為了適應現階段工程教育的目的，下面從課程的準備、課程的講授和課程效果評價三個階段提出相應的改革措施。課程準備首先，為了有效地完成教學任務，教師必須全面深入地理解教學內容。這必然要求教師大量查閱和學習與教學內容相關的資料（如與過程流體機械有關的國內外專著和書籍），彌補所選教材的缺點。查閱資料時，教師必須注意角色的轉換，查閱資料是為了更有效、更準確、更生動地給學生講解，而不是為了個人學習。教師通過大量地閱讀文獻，將教學內容給予重新組織和編排，以最合理的順序將教學內容呈現給學生，便于學生理解接受，而不是照本宣科。其次，教師備課時要充分了解學生前期課程的學習情況，從而合理安排教學內容，彌補存在的問題，避免影響學生對本課程知識點的理解；同時教師要了解學生個體在前期課程學習上存在的差異，這樣分組討論學習時便于優(yōu)良搭配，學生之間互相學習，克服個人因前期課程學習不足而對本課程知識點理解帶來的障礙。再次，鑒于當前的教學方法，以引導和啟發(fā)學生自主學習和討論為主，教師的講解和訂正為輔。這就要求教師在備課時要制訂引導學生開展自主學習的教學方案。對教師備課提出更高的要求，教師課前要告知學生：1）每節(jié)課要學的教學知識點；2）理解知識點需具備的基礎知識；3）學生需要查閱的書籍和準備的內容；4）本節(jié)課內容在課程中和工程實際中的重要程度?？梢哉f，備課是否充分直接決定了教學是否成功，因此，備課必須要做到備內容、備學生和備方法。課堂學習課堂學習是教學的關鍵環(huán)節(jié)，直接決定了教學效果的好壞。課堂教學，不是以教師單向傳輸為主的教學，而是教師根據備課時制訂的教學方案，引導學生積極主動地討論教學內容，避免學生消極被動地思考教師到底在講或者要講什么內容。教師通過學生對教學內容積極主動地討論，發(fā)現和記錄教學存在的不足，便于課后進一步的思考、改進和反饋。教師上課時應做到：1）上課時，教師首先要給出本節(jié)課主要的學習內容、重點和難點；2）教師要給出每節(jié)課的“引子”，提出問題，并組織學生討論，評價每組學生給出的討論結果；3）最后教師要給出總結，要評價本節(jié)課程內容在工程實際應用中的重要性；4）對于難以理解的、抽象的概念，教師要引導學生與日常生活聯系起來，使之形象化，便于學生理解。比如“余隙容積”這個概念，如果僅是書上給出的解釋“活塞行至終端止點時氣缸剩余的容積”，學生很難理解，很難想象這部分空間是怎么回事；但如果將其與蓋房子用到的“公攤面積”類比的話，就很容易理解：二者對于用戶來講都是有害的，但是必須具備的，只能盡力減小，卻不能避免。課程評價教學活動的最終環(huán)節(jié)是評價學生的學習效果。通過教學評價，教師一方面可以了解每個學生對知識點的理解程度，發(fā)現和思考教學存在的問題，便于及時反饋；另一方面能夠了解學生運用所學知識解決實際問題的情況。為了保證教學質量，及時了解學生對知識點的掌握情況和對所學知識的應用情況，課程的評價應從多個角度出發(fā)，絕不能是僅以考試為基準“一錘定音”。為此，教師應從兩個方面對學生的學習效果進行評價。1）對知識點理解的評價。通過課堂上觀察學生的一系列反應，如面部表情、提出的問題，及時了解學生存在的問題，并給予及時的解釋和補充；另一方面通過作業(yè)、課程考試來綜合評價學生對知識的掌握程度和理解情況，便于教師在以后的教學中調整和彌補不足的地方和存在的問題。特別是學生提出的問題非常重要，一方面，可以測試教師對內容的理解程度；另一方面，教師可以了解學生存在的困惑，明白師生間對知識點理解存在的偏差和分歧。教師應對學生的問題積極反思，對教學內容給予重新編排和闡釋，以便改進教師本身對基礎知識的理解。2）對學生運用所學知識解決實際問題能力的評價，可以通過實訓、大作業(yè)、課程設計乃至畢業(yè)設計的形式進行，并將存在的問題匯總和分析，彌補教學存在的問題?？傊?，教學評價是個連續(xù)的過程，合理的教學評價是為了保證教學質量和促進教學改革，而不僅僅是為了給學生一個“成績”。

4教學改革對工程教育的促進

簡單的講，通過上述教學方法的運用和實施，學生獲得的技能基本能滿足工程教育的要求。具體體現在：1）通過對所學內容的思考、提問和討論，學生獲得了良好的交流技術；2）通過對教學內容的準備和講解，學生具備了一定的職業(yè)責任感；3）通過對教學內容和大作業(yè)的分組準備和討論，教學在團隊內相互進行，學生改進和具備了一定的團隊合作精神；4）通過“教”這一環(huán)節(jié)，學生對所學內容進行精選和重組，增加了學生對知識的理解程度，拓寬了學生的視野；5）通過一定的工程訓練，學生對待工程的態(tài)度和信心發(fā)生積極的變化，增加了對工程設計過程的理解；6）通過學生自己對知識的準備和理解，學生掌握了學習方法，具備了終身學習的素養(yǎng)。

5結束語

第8篇：流體力學和化工原理范文

關鍵詞 工程力學 理論研究 發(fā)展現狀

中圖分類號：TB121 文獻標識碼：A

1緒論

工程力學是20世紀50年代末出現的。首先提出這一名稱并對這個學科做了開創(chuàng)性工作的是中國學者錢學森。

在20世紀50年代，出現了一些極端條件下的工程技術問題，所涉及的溫度高達幾千度到幾百萬度，壓力達幾萬到幾百萬大氣壓，應變率達百萬分之一～億分之一秒等。在這樣的條件下，介質和材料的性質很難用實驗方法來直接測定。為了減少耗時費錢的實驗工作，需要用微觀分析的方法闡明介質和材料的性質；在一些力學問題中，出現了特征尺度與微觀結構的特征尺度可比擬的情況，因而必須從微觀結構分析入手處理宏觀問題；出現一些遠離平衡態(tài)的力學問題，必須從微觀分析出發(fā)，以求了解耗散過程的高階項；由于對新材料的需求以及大批新型材料的出現，要求尋找一種從微觀理論出發(fā)合成具有特殊性能材料的“配方”或預見新型材料力學性能的計算方法。在這樣的背景條件下，促使了工程力學的建立。工程力學之所以出現，一方面是迫切要求能有一種有效地手段，預知介質和材料在極端條件下的性質及其隨狀態(tài)參量變化的規(guī)律；另一方面是近代科學的發(fā)展，特別是原子分子物理和統(tǒng)計力學的建立和發(fā)展，物質的微觀結構及其運動規(guī)律已經比較清楚，為從微觀狀態(tài)推算出宏觀特性提供了基礎和可能。

總的來說，工程力學具有現代工程與理論相結合的特點，有很大的知識面和靈活性，對國家現代化建設具有重大意義。

2工程力學的發(fā)展

2.1工程力學的特點

工程力學雖然還處在萌芽階段，很不成熟，而且繼承有關老學科的地方較多，但作為力學的一個新分支，確有一些獨具的特點。工程力學著重于分析問題的機理，并借助建立理論模型來解決具體問題。只有在進行機理分析而感到資料不夠時，才求助于新的實驗。

工程力學注重從微觀到宏觀，以往的技術科學和絕大多數的基礎科學，都是或從宏觀到宏觀，或從宏觀到微觀，或從微觀到微觀，而工程力學則建立在近代物理和近代化學成就之上，運用這些成就，建立起物質宏觀性質的微觀理論，這也是工程力學建立的主導思想和根本目的。

雖然工程力學引用了近代物理和近代化學的許多結果，但它并不完全是統(tǒng)計物理或者物理化學的一個分支，因為無論是近代物理還是近代化學，都不能完全解決工程技術里所提出的各種具體問題。工程力學所面臨的問題往往要比基礎學科里所提出的問題復雜得多，它不能單靠簡單的推演方法或者只借助于某一單一學科的成就，而必須盡可能結合實驗和運用多學科的成果。

2.2研究內容和方向

工程力學主要研究平衡現象，如氣體、液體、固體的狀態(tài)方程，各種熱力學平衡性質和化學平衡的研究等。對于這類問題，工程力學主要借助統(tǒng)計力學的方法。

工程力學的研究工作，目前主要集中三個方面：高溫氣體性質，研究氣體在高溫下的熱力學平衡性質（包括狀態(tài)方程）、輸運性質、輻射性質以及與各種動力學過程有關的弛豫現象；稠密流體性質，主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學平衡性質（包括狀態(tài)方程）、輸運性質以及相變行為等；固體材料性質，利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強度以及本構關系等。

工程力學研究方向主要有：非線性力學與工程、工程穩(wěn)定性分析及控制技術、應力與變形測量理論和破壞檢測技術、數值分析方法與工程應用、工程材料物理力學性質、工程動力學與爆破。

3工程力學的應用

3.1材料力學

材料力學在生活中的應用十分廣泛。大到機械中的各種機器，建筑中的各個結構，小到生活中的塑料食品包裝，很小的日用品。各種物件都要符合它的強度、剛度、穩(wěn)定性要求才能夠安全、正常工作，所以材料力學就顯得尤為重要。

生活中機械常用的連接件，如鉚釘、鍵、銷釘、螺栓等的變形屬于剪切變形，在設計時應主要考慮其剪切應力。汽車的傳動軸、轉向軸、水輪機的主軸等發(fā)生的變形屬于扭轉變形?；疖囕S、起重機大梁的變形均屬于彎曲變形。有些桿件在設計時必須同時考慮幾個方面的變形，如車床主軸工作時同時發(fā)生扭轉、彎曲及壓縮三種基本變形；鉆床立柱同時發(fā)生拉伸與彎曲兩種變形。

利用材料力學中卸載與在加載規(guī)律得出冷作硬化現象，工程中常利用其原理以提高材料的承載能力，例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條，但冷作硬化使材料變硬、變脆，是加工發(fā)生困難，且易產生裂紋，這時應采用退火處理，部分或全部地材料的冷作硬化效應。

3.2固體力學

自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態(tài)物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關。現代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水壩、原子反應堆以及日用家具，其結構設計都應用了固體力學的原理。

固體力學研究的內容既有彈性問題，又有塑性問題；既有線性問題，又有非線性問題。在固體力學的早期研究中，一般多假設物體是均勻連續(xù)介質，但近年來發(fā)展起來的復合材料力學和斷裂力學擴大了研究范圍，它們分別研究非均勻連續(xù)體和含有裂紋的非連續(xù)體。

第9篇：流體力學和化工原理范文

    長期受師范類教學模式影響,對工科類課程不夠重視,化工基礎實驗開設個數較少,實驗基本上屬于演示性和驗證性實驗,缺少綜合性和設計性實驗.開設方式主要是教師按實驗程序,對實驗目的、原理、過程講解后,學生在教師帶領下對實驗進行完成,通常是多個學生一組,大部分學生做實驗就是看,記實驗數據,寫實驗報告.這樣導致學生不能主動去探索和研究實驗,限制了學生對知識的理解和創(chuàng)新思維的形成.化工基礎實驗成績評定方式不能反應出學生對實驗的掌握情況.成績評定方式主要是實驗報告加考勤,且實驗成績最終按較小比例與化工基礎理論課程成績合在一起,錄入教務系統(tǒng),總成績不能反應出學生對化工基礎實驗的掌握情況.化工基礎實驗課程沒有與現代教學手段結合,學生難以理解復雜儀器的工作原理和流程,導致整個實驗過程變的枯燥乏味.學生的實驗過程也變成走過場,應付學習任務.

    2化工基礎實驗教學改革措施

    2.1教學內容改革

    2.1.1增加綜合型和設計型實驗

    將一些化工單元操作和“三傳一反”相關內容組合在一起開展一些綜合性實驗,即訓練了學生綜合運用基礎知識的能力,還可以克服教學學時和儀器設備不足等困難.比如“流體力學綜合實驗”包括了直管阻力、局部阻力的測定及離心泵特性曲線的測定等內容,集成了流體流動和流體輸送機械兩個單元操作的實驗內容,通過該實驗的開設使學生熟悉組成管路的各種管件、閥門和學會壓差計、流量計等的使用方法,同時使學生認識了離心泵的特性與結構和學會了離心泵的操作,建立了化工設備的工程化概念;“串聯流動反應器停留時間分布的測定”包括電導率測定停留時間分布和微機系統(tǒng)數據采集處理等內容.通過該實驗的開設讓學生學會用電導率測定停留時間分布的方法和停留時間分布的統(tǒng)計特征值的計算以及了解微機系統(tǒng)數據采集的方法.另外為培養(yǎng)學生靈活運用知識的能力,可適當增加設計型實驗.教師可以根據現有設備條件,提出實驗目的,由學生根據自己所學的理論知識,找出實驗原理,查閱文獻,自行制定實驗方案和分析處理實驗數據.在“填料塔吸收傳質系數的測定”過程中,讓學生根據實驗原理和儀器結構自行設計實驗參數,比如進液量,空氣和吸收氣體進氣量的體積比,以及測量氣體成分色譜儀的條件等,通過Origin等軟件處理數據和分析結果.通過設計性實驗的開設提高了學生的動手能力和增強了學生獨立思考問題、處理問題的能力.

    2.1.2增加化工新技術實驗

    在倡導綠色化工和可持續(xù)發(fā)展大背景下,新材料工業(yè)、綠色化學工業(yè)等前沿學科飛速發(fā)展.將一些反應化學理論和化工技術共同發(fā)展的前沿學科引入到化工基礎實驗中,可以拓寬學生知識面.比如開展“含鹽廢液的反滲透分離實驗”、“微濾膜分離實驗”等,讓學生通過學習膜通量和截留率的計算方法,了解不同壓力下的膜通量和截留率的變化規(guī)律,掌握膜分離技術相關工藝過程.各學校根據實際條件,還可以開展?jié)B透蒸發(fā)、超臨界干燥、超臨界流體萃取、離子交換與吸附等相關內容的實驗.增設化工新技術實驗可使學生更全面理解化工學科的理論和精髓,對培養(yǎng)應用型人才具有重要意義.改革實施開放實驗教學開放化工基礎實驗室,有利于調動學生學習的積極性.比如讓學生自行研究離心泵的結構,設計方案,測定泵的揚程(H)、軸功率(N)以及效率(η)與泵的流量(Q)之間的關系,從而掌握離心泵的特性曲線的測定方法;對于精餾塔實驗,學生依據物質揮發(fā)度差異自己配制混合液,設置不同回流比測定精餾塔當量高度,研究回流比對精餾塔分離效率的影響和掌握精餾過程的操作方法.通過開放實驗室讓學生根據自己對化工知識的掌握情況,有針對性學習化工過程的操作和儀器的使用,提高了學生學習的積極性.

    2.2引入現代教學手段

    對于比較復雜的儀器設備,通過語言講解難以讓學生認清它的結構和工作原理,但多媒體教學能夠形象展示復雜儀器的內部結構和工作原理,讓學生更易接收.利用多媒體輔助教學,不僅可以形象直觀地把實驗內容、儀器構造講解給學生,還可以節(jié)約實驗時間,提高實驗教學效率.開展化工仿真實驗化工基礎實驗儀器一般體積較大,價格較貴,實驗室一般購買的種類和數量有限,基本上不能滿足讓每個學生親自操作儀器,獨立完成實驗.化工仿真實驗是在電腦上利用化工仿真軟件模擬化工過程進行的實驗,具有成本低,操作簡單,節(jié)約教學時間,直觀逼真等特點.學生只需要在流程圖上操作開關、閥門、調節(jié)器就可以訓練開車、停車、參數調整等實驗步驟.對于貴州地方師范院校儀器設備相對缺乏的情況,可以通過化工仿真實驗替代部分實驗設備,部分綜合性實驗和設計性實驗也可結合化工仿真軟件開設.通過讓每個學生利用仿真軟件獨立模擬實驗,提高學生的操作能力和分析問題的能力.

    2.3改善實驗考核評分體系

    為克服以前化工基礎實驗課程成績評定“實驗報告加考勤”的弊端,新的實驗課程考核評分細則包括實驗預習報告占10%,實驗報告占50%(其中驗證性和演示性實驗占20%,綜合性實驗占20%,設計性實驗占10%),實驗考試占40%(筆試占20%,操作占20%).單個實驗報告成績采用累計評分制,包括實驗目的和原理10分,儀器的使用和試劑的配制20分,實驗步驟20分,數據紀錄與處理30分,結果與討論20分.預習報告和實驗報告在每次實驗后進行評定.實驗操作考試包括操作是否正確,遇到困難是否積極思考.通過以上各方面評定,給出學生的成績才能較公正客觀地反應出學生對化工基礎實驗的掌握情況.通過完善評分體系,調動了學生學習的積極性,活躍了課堂氣氛,提高了學生的實驗操作技能,同時每次實驗從預習報告的書寫,到實驗報告的完成,質量上都有了很大提高.