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篇1

[關(guān)鍵詞]流體動力學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 考核方式 改革 橋梁作用

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）06-0117-02

流體動力學(xué)的發(fā)展動力是生產(chǎn)的發(fā)展和需要，它的任務(wù)就是解決科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遇到的有關(guān)流體流動的問題。因此，流體動力學(xué)涉及的技術(shù)部門較多，除了航空、水利之外，還涉及機(jī)械、動力、航海、冶金、建筑、環(huán)境等技術(shù)部門。[1]同樣，流體動力學(xué)作為高等學(xué)校一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，所涉及的專業(yè)領(lǐng)域也較多，對各專業(yè)的多門后續(xù)課程的學(xué)習(xí)都有著重要的影響。流體動力學(xué)具有理論不易掌握、概念多而抽象、難以理解、易混淆、對高等數(shù)學(xué)知識要求高等特點(diǎn)。如果學(xué)生的高等數(shù)學(xué)知識薄弱，更容易造成“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的現(xiàn)象。[2] [3]國內(nèi)外學(xué)者在流體動力學(xué)課程教學(xué)方法改革方面做了較多的探討和研究。[4] [5] [6] 而且，流體動力學(xué)理論性較強(qiáng)，但并非純理論課程，它與工程實際是息息相關(guān)的?；诖?，筆者根據(jù)流體動力學(xué)教學(xué)、設(shè)計及科研經(jīng)驗，就流體動力學(xué)教學(xué)內(nèi)容及考核方法方面的改革進(jìn)行了研究。

針對流體動力學(xué)課程的特點(diǎn)以及教學(xué)過程中普遍存在的問題，本文首先明確了流體動力學(xué)教學(xué)內(nèi)容及考核方法改革的目標(biāo)：各高校應(yīng)該根據(jù)自身辦學(xué)等條件，注意優(yōu)化整合教學(xué)資源，注重理論教學(xué)融入實驗教學(xué)的思想，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法手段、考核方式方面，應(yīng)在一定程度上突出學(xué)生的主體作用，建立良好教學(xué)氛圍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、積極創(chuàng)新的思想和素質(zhì)，真正使流體動力學(xué)這門課程起到從基礎(chǔ)理論到工程實際應(yīng)用的橋梁作用，為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

一、教學(xué)內(nèi)容

（一）理論教學(xué)內(nèi)容

在理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計方面，可以將理論教學(xué)內(nèi)容分為基本理論模塊、專業(yè)關(guān)聯(lián)模塊、理論拓展模塊、創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模塊四個模塊。這四個模塊分別具有以下的含義：

（1）基本理論模塊：由流體動力學(xué)這門課程中最基本的理論、技能構(gòu)成，具有通識性。

（2）專業(yè)關(guān)聯(lián)模塊：由流體動力學(xué)這門課程中與專業(yè)直接關(guān)聯(lián)內(nèi)容，或者與后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián)的，利用基礎(chǔ)理論解決實際問題的理念和方法構(gòu)成，是體現(xiàn)流體動力學(xué)這門課程，起到從基礎(chǔ)理論到工程應(yīng)用橋梁作用的主要模塊。

（3）理論拓展模塊：由流體動力學(xué)這門課程中與本專業(yè)關(guān)聯(lián)度相對較小，但是概念更抽象、難度更大，有利于拓寬學(xué)生知識面、培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的內(nèi)容構(gòu)成。

（4）創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模塊：由流體動力學(xué)這門課程中有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的思維、創(chuàng)新的技能、創(chuàng)新的理論研究方法，甚至有利于人文素質(zhì)教育的內(nèi)容構(gòu)成。

模塊的劃分應(yīng)細(xì)化到每一個章節(jié)，并且明確在每個章節(jié)的權(quán)重，這樣可使教師明確地把握每一個章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)目標(biāo)。同時，學(xué)生也能夠掌握每一個章節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。如果學(xué)生在某一章節(jié)學(xué)習(xí)上出現(xiàn)問題，教師和學(xué)生能夠及時發(fā)現(xiàn)是在哪個模塊上出現(xiàn)了問題，這有利于教師及時改進(jìn)教學(xué)方法，學(xué)生及時改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，及時解決問題，不至于出現(xiàn)問題堆積，影響學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)的情況。而且，我們也應(yīng)注意到，針對教材而言，每一章節(jié)的內(nèi)容與內(nèi)容之間都有著承上啟下、相互關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，當(dāng)然，各章節(jié)之間也有一定聯(lián)系，在理論以及涉及的概念的深度方面也是逐步遞增的。因此，在講授過程中，還應(yīng)注意同一內(nèi)容多模塊化，以及模塊與模塊之間的關(guān)聯(lián)性，明確模塊之間的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，而不能將模塊孤立化，往往造成只見樹木、不見森林的不良后果，使學(xué)生對每一部分的內(nèi)容都了解得透徹，但由于不了解相互之間的關(guān)系，從而限制本課程學(xué)習(xí)過程中的理論拓展。例如：在講授“描述流體運(yùn)動的兩種方法”的過程中，涉及兩個內(nèi)容：拉格朗日法和歐拉法。基于本文的教學(xué)內(nèi)容模塊化思想，其模塊化形式如圖1所示：

圖1 模塊構(gòu)建示意圖

從圖中可以看到，“拉格朗日法”內(nèi)容構(gòu)成基本理論模塊，而“歐拉法”內(nèi)容具有兩種模塊形式：基本理論模塊和創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模塊。其構(gòu)成的原因有：（1） “歐拉法”不研究個別質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律，而對流場進(jìn)行分析和計算，它是流體動力學(xué)理論研究和工程應(yīng)用的基礎(chǔ);（2） “歐拉法”的提出是創(chuàng)新思想的體現(xiàn)，因為它超越了常規(guī)的描述固體運(yùn)動的思維方法，“歐拉法”是基于“拉格朗日法”的換位思考，而它的意義卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了“拉格朗日法”。在這部分內(nèi)容的講授中，要注意模塊與模塊之間的關(guān)聯(lián)性，明確“拉格朗日法”與 “歐拉法”的關(guān)系，使學(xué)生能深入地理解“歐拉法”的思想以及相關(guān)的概念，為課程后續(xù)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。另一方面，可以針對學(xué)生的特點(diǎn)，借助“歐拉法”的換位思考法，起到培養(yǎng)學(xué)生人文素質(zhì)的作用，引導(dǎo)學(xué)生采用換位思考方法，正確地面對人生的問題，使自己的人生觀和道德觀得到升華。

（二）實驗教學(xué)內(nèi)容

由于流體動力學(xué)的研究方法主要有理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬三種，其中實驗是學(xué)生應(yīng)用理論解決實際問題，進(jìn)一步加深對概念理解的重要環(huán)節(jié)。因此，在流體動力學(xué)的理論教學(xué)中，應(yīng)注意融入實驗教學(xué)的思想?；诖?，將實驗教學(xué)內(nèi)容分為必做實驗?zāi)K、選做實驗?zāi)K、自行設(shè)計實驗?zāi)K三個模塊。這三個模塊分別具有以下的含義：

（1）必做實驗?zāi)K：由傳統(tǒng)驗證實驗構(gòu)成。

（2）選做實驗?zāi)K：由教師設(shè)計的實驗，或者與流體動力學(xué)課程相關(guān)的科研實驗構(gòu)成。

（3）自行設(shè)計實驗?zāi)K：由學(xué)生自行設(shè)計的實驗構(gòu)成。

其中，在選做實驗?zāi)K的實施過程中，關(guān)鍵是注意了解學(xué)校與流體動力學(xué)課程相關(guān)的科研實驗臺架和主要的科研實驗內(nèi)容，優(yōu)化整合實驗教學(xué)資源。針對大部分高校現(xiàn)有的條件，在自行設(shè)計實驗?zāi)K的實施過程中具有一定的難度，但是可考慮利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)“虛擬實驗”，或者采用針對個別學(xué)生實施這部分實驗，然后再增加學(xué)生人數(shù)，逐步實現(xiàn)這一實驗?zāi)K的教學(xué)。

二、教學(xué)方法手段

理論教學(xué)過程中以多媒體教學(xué)手段為主，多媒體課件的制作應(yīng)結(jié)合本課程的教學(xué)規(guī)律，符合實際需要，將理論問題形象化，并注意將理論教學(xué)融入實驗教學(xué)和數(shù)值模擬的思想。

例如，“雷諾實驗”這部分內(nèi)容的理論教學(xué)中，多媒體的制作可采用動畫的形式演示實驗的基本過程和結(jié)果，將層流和紊流兩種流態(tài)形象地表現(xiàn)出來。同時，可以借助實際工程中的數(shù)值模擬結(jié)果，更形象地反映這兩種流態(tài)的特點(diǎn)和工程實際的應(yīng)用。這樣既說明了實驗和數(shù)值模擬之間相輔相成，又將實驗教學(xué)和數(shù)值模擬的思想融入理論教學(xué)中，由此起到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力的作用。

三、考核方式方法

由于考核的目的在于助學(xué)和改進(jìn)教學(xué)方法。因此，本課程的考核應(yīng)在一定程度能夠發(fā)揮學(xué)生的主體作用，這樣有利于良好教學(xué)氛圍的營造，有利于師生雙向的交流。具體的考核方式有多種，綜合的考核方式應(yīng)該更合理，但操作起來也更復(fù)雜，可以采用先試點(diǎn)后鋪開的途徑。目前，大多數(shù)高校主要采用平時成績和期末成績綜合考核的方法。平時成績通常包括考勤、作業(yè)、實驗。平時成績的考核應(yīng)是考核中最重要的內(nèi)容，它是教師及時了解學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)狀況、把握教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。其中作業(yè)內(nèi)容的設(shè)計和要求是不可忽視的，例如，可以采用必做題、選做題，不是盲目地采用題海戰(zhàn)術(shù)，這有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，同時使學(xué)生對每一章節(jié)的學(xué)習(xí)有的放矢。對作業(yè)中的解題步驟和圖的繪制都應(yīng)該有明確的要求，這樣有利于工程師卓越素質(zhì)的培養(yǎng)。總之，平時成績的考核注重調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)工程師卓越素質(zhì)，同時培養(yǎng)學(xué)生利用知識分析問題的能力和創(chuàng)新能力，在考核內(nèi)容設(shè)計方面應(yīng)該是考核目的的體現(xiàn)。

四、結(jié)語

流體動力學(xué)的學(xué)習(xí)對于學(xué)生后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)是非常重要的，作為一名優(yōu)秀的教師，應(yīng)該在教學(xué)實踐過程中，不斷地總結(jié)、反思所授的課程，而且要注意針對學(xué)生的特點(diǎn)，不斷改進(jìn)和完善教學(xué)方法，幫助學(xué)生學(xué)好課程，同時還應(yīng)起到育人的作用。

[ 注 釋 ]

[1] 莫乃榕.工程流體力學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

[2] 閔春華.流體力學(xué)教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2009（18）：199.

[3] 吳光林.《流體力學(xué)》課程教學(xué)改革的思考[J].科技信息（科技教研），2008（14）：172-173.

[4] 于靖博，張文孝，李廣華.工程流體力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐[J].裝備與制造技術(shù)，2011（11）：205-207.

[5] 王峰，王宏燕.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)《流體力學(xué)》課程的教學(xué)改革[J].中國建設(shè)教育，2008（10）：12-12.

[6] 周滔.熱能動力專業(yè)《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》課程改革的基本思路[J].電力職業(yè)技術(shù)學(xué)刊，2009（4）：41-42.

[收稿時間]2014-12-28

篇2

基礎(chǔ)研究往往需要經(jīng)歷從原理到實驗室技術(shù)實現(xiàn)再到工業(yè)化產(chǎn)品的漫長過程，最終才能造就重大創(chuàng)新。作為此次獲得一等獎的基礎(chǔ)研究項目，“纖維/高速氣流兩相流體動力學(xué)及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究”便經(jīng)歷了化繭成蝶的漫長蛻變。該項目由東華大學(xué)紡織學(xué)院郁崇文教授及其團(tuán)隊潛心研究16年完成，16年磨一劍，為紡織技術(shù)創(chuàng)新固本強(qiáng)基。

自上世紀(jì)80年代以來，高速氣流在紡織行業(yè)內(nèi)逐漸得到廣泛應(yīng)用，但業(yè)內(nèi)對纖維/高速氣流兩相流體動力學(xué)的基礎(chǔ)研究還相對薄弱，難以為高速氣流技術(shù)的紡織應(yīng)用提供有力的支撐。在這種背景下，項目研究團(tuán)隊于1995年起，在國家自然科學(xué)基金委、教育部和上海市等科研計劃項目的支持下，圍繞纖維/高速氣流兩相流動力學(xué)開展了系統(tǒng)的研究工作。目前，該項目已通過評審驗收，研究工作的總體水平達(dá)到國際先進(jìn)，形成了數(shù)項自主創(chuàng)新成果，主要表現(xiàn)為以下4 個方面。

針對纖維/氣流兩相流動中的剛性圓柱桿和橢圓形顆粒模型無法體現(xiàn)纖維柔性和彈性特征的不足，構(gòu)建與完善了基于柔彈性特征的“珠-桿”鏈?zhǔn)嚼w維模型和基于有限單元法的纖維模型，新模型不僅可合理描述纖維的位置與取向，同時可有效表征纖維的彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸等變形情況。

實現(xiàn)了紡紗噴嘴內(nèi)高速氣流場流動特性的數(shù)值模擬與實驗測試。國內(nèi)最早采用計算流體動力學(xué)（CFD）技術(shù)對紡織工藝中（如噴氣紡紗噴嘴內(nèi)）高速氣流場特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究，并通過激光多普勒（LDV）技術(shù)和同粒子成像測速（PIV）技術(shù)以及高速攝影等實驗流體力學(xué)方法進(jìn)行了測試，獲得的結(jié)果更加真實、可靠。

揭示了纖維在高速氣流場中的耦合作用特性與運(yùn)動變形規(guī)律。采用拉格朗日-歐拉法構(gòu)建了纖維/氣流的耦合動力學(xué)模型，在國際上首次實現(xiàn)了纖維在噴氣紡、噴氣渦流紡、氣流減羽等噴嘴中運(yùn)動的數(shù)值模擬，獲得了纖維運(yùn)動、變形特征及其與高速氣流場的相互作用規(guī)律。

理論成果的應(yīng)用研究。借助基礎(chǔ)研究成果，對噴氣紡與噴氣渦流紡加捻成紗工藝進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，并研究了氣流噴嘴減少紗線毛羽的機(jī)理，實現(xiàn)了對成紗質(zhì)量的預(yù)測，設(shè)計開發(fā)了具有自主產(chǎn)權(quán)的紡紗噴嘴；模擬了熔噴聚合物纖維在高速氣流場中拉伸成形過程，并設(shè)計出新型熔噴非織造模頭。

篇3

關(guān)鍵詞：汽車；空氣動力；計算流體力學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）20-0180-03

流體力學(xué)是人們在利用流體的過程中逐漸形成的一門學(xué)科，它起源于阿基米德對浮力的研究，由于數(shù)理學(xué)科和流體工程學(xué)科相互推動而得到發(fā)展[1]。現(xiàn)如今已經(jīng)成為航空航天、車輛、機(jī)械、環(huán)境生物等工程學(xué)科的基礎(chǔ)之一。通過對流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，結(jié)合汽車工況，發(fā)現(xiàn)流體力學(xué)在汽車設(shè)計中具有重要的應(yīng)用。

汽車自19世紀(jì)末誕生至今，汽車工業(yè)以驚人的速度發(fā)展。當(dāng)今21世紀(jì)科技突飛猛進(jìn)，汽車工業(yè)已成為與人類生活息息相關(guān)的時代驕子。近年來，國家加大交通設(shè)施的投資建設(shè)，高速公路、高架橋等交通網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá)，不僅縮短了城市之間的距離，更極大地改善了人的日常生活。為減少汽車的能耗、汽車的操縱穩(wěn)定性以及改善汽車的動力性，對汽車設(shè)計中的安全性、環(huán)保性提出了更高的要求[2]。為此，本文以流體力學(xué)基本理論，對汽車行駛時的空氣阻力、汽車表面受到的壓力、氣動升力、氣動側(cè)力等不可忽視的關(guān)鍵因素進(jìn)行理論分析，探討流體力學(xué)在汽車研究方面的應(yīng)用。

一、基于流體力學(xué)的汽車空氣阻力分析

汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力?？諝庾枇χ饕譃槟Σ磷枇蛪毫ψ枇?，期中壓力阻力約占空氣阻力的91%，成為汽車阻力的主要作用?？諝庾鳛榱黧w，具有粘性，根據(jù)牛頓定律，粘性流體在流動過程中層與層之間存在相互作用，空氣在車身表面產(chǎn)生的切向力即為摩擦阻力，這是合力在行駛方向的分力；而作用在汽車車身表面上的法向壓力的合力稱之為壓力阻力，可分為形狀阻力、干擾阻力、內(nèi)循環(huán)阻力和誘導(dǎo)阻力。其中，形狀阻力是壓力阻力的主要部分，并與車身形狀有直接關(guān)系，是影響空氣阻力的主要因素；干擾阻力是車身表面凸起物引起的氣流干擾而產(chǎn)生的阻力，只占壓力阻力的14%；內(nèi)循環(huán)阻力（12%）是空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時構(gòu)成的阻力；誘導(dǎo)阻力（7%）也叫壓差力，是由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉俣却笥诹鹘?jīng)車底的氣流速度，使得車底的空氣壓力大于車頂，從而空氣作用在車身上的垂直方向的壓力形成壓力差[3，4]，如圖1所示。

空氣阻力是影響燃油消耗的重要因素。最大限度地減小整車空氣阻力是降低油耗的有效方法，降低油耗的同時也能減少排放并降低使用成本[5]。有試驗表明，空氣阻力系數(shù)每降低10%，燃油節(jié)省7%左右。因此，減小空氣阻力主要依賴于空氣阻力系數(shù)的減小[4]。目前，汽車空氣阻力的計算或仿真多以流體仿真為基礎(chǔ)，從動力學(xué)理論出發(fā)，利用相應(yīng)的物理模型，建立相關(guān)流體運(yùn)動模型。采用的軟件有PowerFLOW、FLUENT、CFD等。多年以來，PowerFLOW分析軟件是汽車行業(yè)中空氣動力學(xué)的重要工具。利用此軟件可以分析整車的總體空氣阻力數(shù)據(jù)外，也可以充分利用流場數(shù)據(jù)，研究環(huán)繞整個車身的空氣流體動力學(xué)行為，研究阻力的細(xì)化、量化等，以此來指導(dǎo)汽車設(shè)計并優(yōu)化[5]。

二、基于流體力學(xué)的汽車表面壓力分析

汽車行駛時，前方氣流首先與車身前部作用，使氣流受阻，降低速度，在氣流壓力作用下，車頭前部形成一個正壓區(qū)，汽車周圍的壓強(qiáng)分布如圖2所示。這部分氣流分為兩股，一部分通過發(fā)動機(jī)罩、前擋風(fēng)玻璃、駕駛室頂向后流去；另一部分，通過車身下部，向車尾流去，如圖2 b）中所示。流向上方的這股氣流在流經(jīng)車頭上緣時，由于緣角半徑相對較小，氣流來不及轉(zhuǎn)折，導(dǎo)致局部分離，所以在上緣角附近存在很大的吸力峰。隨后，氣流又重新附著在發(fā)動機(jī)罩上。

傳統(tǒng)的汽車外形設(shè)計、壓力分析等以風(fēng)洞實驗研究為主，實驗成本極高[4，6]，對汽車外形的氣動特性研究十分困難。計算流體力學(xué)（CFD）是流體力學(xué)的一個重要分支，以計算機(jī)科學(xué)、數(shù)值計算方法的發(fā)展為基礎(chǔ)，是流體力學(xué)理論分析、計算科學(xué)及數(shù)值計算方法共同發(fā)展的產(chǎn)物。伴隨著CFD方法的不斷發(fā)展、進(jìn)步，利用CFD軟件分析汽車氣動性能成為可能。采用這一軟件對空氣動力學(xué)的計算，能夠較為精確地分析汽車三維外流場，準(zhǔn)確的研究汽車表面壓力，可以幫助工程技術(shù)人員直觀、深入地分析汽車氣動特性；更重要的是相對于實驗分析，CFD軟件研究可以縮短汽車設(shè)計研發(fā)周期、降低成本。

三、基于流體力學(xué)在氣動升力分析中的應(yīng)用

汽車氣動升力的來源與機(jī)翼類似，由于汽車是在地面上行駛，地面效應(yīng)是影響汽車氣動升力的重要因素。汽車氣動升力包括壓差升力和粘性升力，其中壓差升力占主要部分。壓差升力一方面是由于汽車上下表面曲率不同，形成上下表面壓差產(chǎn)生；另一方面是由于地面效應(yīng)，汽車底部和地面之間形成了一個類似于漸縮噴管的氣流通道，使得汽車底部形成負(fù)升力。

研究表明，當(dāng)汽車速度超過70km/h，車身所受的氣動力成為影響汽車性能的主要因素之一[7]。汽車在行駛中，氣動升力隨車速的提高，對汽車的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性有一定的影響。氣動升力的存在降低了汽車輪胎對地面的壓力，影響了汽車的動力性和制動性能；同時，氣動升力的存在降低了輪胎的側(cè)向附著力和側(cè)偏剛度，從而影響了汽車的操縱穩(wěn)定性[8]。

當(dāng)汽車高速行駛時，氣動力對汽車各性能的影響占主要地位。隨著汽車速度的增加，汽車的滾動阻力受氣動升力的影響逐漸減??；而汽車的氣動阻力則隨著車速的增加迅速提高。研究表明，當(dāng)汽車車速為70km/h左右時，汽車所受的氣動阻力和滾動阻力幾乎相同。當(dāng)汽車車速大于150km/h后，所受的氣動阻力是滾動阻力的2―3倍。顯然，汽車高速行駛時，氣動升力的影響則更為顯著。所以為了保證安全，對高速行駛時的氣動升力提出了更高的要求[9]。

空氣作為汽車受力分析中的主要流體，在流過汽車車身的整個過程都受流體質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒等流體力學(xué)的支配。計算流體力學(xué)就是通過這些基本的控制方程來分析汽車周圍流場中空氣的運(yùn)動。在理論方面，對氣動阻力和氣動升力的研究是根據(jù)伯努利提出的“路徑理論”為基礎(chǔ)進(jìn)行分析[10]，這一理論基礎(chǔ)便是流體動力學(xué)，理論中要充分考慮雷諾數(shù)、流態(tài)等基本流體動力學(xué)要素；在數(shù)值計算上，也主要是基于氣動力學(xué)計算的流體模型進(jìn)行分析。當(dāng)今社會，車輛的設(shè)計速度和公路允許的行車速度越來越快，所以解決高速行駛時發(fā)飄的問題是非常有必要而且是保障駕駛安全的重要舉措。

四、流體力學(xué)在氣動側(cè)力分析中的作用

危險不一定來自背后，危險也會來自側(cè)面。在高速下發(fā)生的交通事故，除了氣動升力的作用外，還有相當(dāng)一部分是由于氣動側(cè)力的作用。當(dāng)氣流與汽車的縱對稱面平行時，是不存在氣動側(cè)向力的。但在汽車實際行駛中，氣流不會總是與汽車的縱對稱面平行，當(dāng)氣流與汽車存在橫偏角時，汽車都會產(chǎn)生氣動側(cè)向力。也就是說側(cè)向力的來源就是由于受到了側(cè)向氣流的作用。在實際h境中側(cè)向來流的來源比較復(fù)雜，如自然界陣風(fēng)、汽車駛過大橋、車輛超車等情況。

氣動側(cè)力對汽車性能影響的研究是一個較廣泛的領(lǐng)域，而且對汽車主要性能有著不可忽略的影響[11]。汽車受側(cè)向風(fēng)時，在車身側(cè)板處就會產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流。這一氣流的存在不但破壞了駕駛室與車身之間正常的小渦流狀態(tài)，而且還會形成旋渦稠密氣流區(qū)，增大車身正前方的阻力，使汽車相對原直線行駛方向發(fā)生偏移，造成潛在危險[12]，因此，氣動側(cè)力也是汽車設(shè)計中必須分析的一個重要因素之一。

自然界中的側(cè)向風(fēng)變化非常復(fù)雜，側(cè)風(fēng)的方向、波長的變化等都對流場產(chǎn)生重要影響，所以氣動側(cè)力的分析相對更加復(fù)雜。采用復(fù)雜的風(fēng)洞實驗方法可以對側(cè)風(fēng)進(jìn)行研究，但利用風(fēng)洞實驗再現(xiàn)汽車遇到側(cè)風(fēng)的復(fù)雜工況是非常困難的。而采用計算流體動力學(xué)（CFD）方法研究瞬態(tài)側(cè)風(fēng)是非常有效的，且能夠提供更多的瞬態(tài)變化信息，可對實際行駛過程中的汽車氣動性能進(jìn)行更深入的研究[13]。

五、結(jié)語

流體力學(xué)相關(guān)理論及對應(yīng)的軟件在汽車研究設(shè)計中的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注，不但可以節(jié)約成本、優(yōu)化設(shè)計效果，相關(guān)軟件的使用也使設(shè)計更科學(xué)、安全、環(huán)保和人性化?，F(xiàn)代汽車設(shè)計中，車輛的設(shè)計速度和公路允許的行車速度越來越快，空氣阻力是影響車輛動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性等汽車性能的重要影響因素，汽車的安全性能是當(dāng)今人們高質(zhì)量生活水平能得以保證的前提。充分利用流體力學(xué)在汽車空氣阻力、壓力、氣動力等方面的應(yīng)用來提高車輛各方面的性能。流體力學(xué)與汽車設(shè)計相關(guān)知識的交叉，將對汽車實車造型與分析評價產(chǎn)生重大影響，逐漸成為汽車產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計的主要理論知識。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】理想流體 伯努利方程 穩(wěn)定流動

一、概述

伯努利方程是理想流體作穩(wěn)定流動的動力學(xué)方程，意為流體在忽略粘性損失的流動中，流管中任意截面位置處的動壓和靜壓之和為一個常量。這個理論是由瑞士數(shù)學(xué)家D.（Bernoulli，Daniel）在1738年提出的，當(dāng)時被稱為伯努利原理。后人又將重力場中歐拉方程在定常流動時沿流線的積分稱為伯努利積分，將重力場中無粘性流體定常絕熱流動的能量方程稱為伯努利定理。這些統(tǒng)稱為伯努利方程，是流體動力學(xué)基本方程之一。

對于重力場中的不可壓縮均質(zhì)流體，伯努利方程為：

式中p、ρ、v分別為流管中任一截面處流體的壓強(qiáng)、密度以及流速；h為截面所處的高度；g重力加速度。

從能量的角度來理解伯努利方程，則上式等式左邊從左向右依次表示為單位體積流體的壓強(qiáng)能、動能和重力勢能，在沿流線運(yùn)動過程中，總和保持不變，即總能量守恒。顯然，二、推導(dǎo)思路及注意的問題

（一）推導(dǎo)思路

從作功和能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系出發(fā)，結(jié)合圖1，假設(shè)流體從左往右流（圖1所示為從下往上）對伯努利方程的推導(dǎo)思路總結(jié)如下：

1.首先，需要對研究對象（一段流體）進(jìn)行受力分析，如果用功能原理來推導(dǎo)，則重力當(dāng)成是內(nèi)力不需考慮，但若用動能定理來推導(dǎo)的話，則需要考慮重力，它是屬于外力范疇的。很明顯，除了重力以外，流體還受到了來自周圍流體或管壁的壓力及前后流體的壓力作用。

2.接著在1的基礎(chǔ)上，再對各力的作功情況進(jìn)行分析，即在所有的外力中，哪些力是作功的，哪些是不作功的，由于功是有正負(fù)之分的，所以在作了功的外力中，還要分清楚哪些力是作正功的，哪些是作負(fù)功的。在圖1中，重力作負(fù)功，周圍或管壁所施的壓力垂直于流管的側(cè)面，因此是不作功的；來自后面流體的壓力起到推動流體往前流動的作用，因此作正功，而前面流體起到阻礙流動的作用，因此其施加的壓力在流動的過程中是作負(fù)功的。

3.接著在完成步驟2后，把每個外力作功的結(jié)果用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示出來，即可得出“凈功Δw”，注意它是所有外力所作功的“代數(shù)和”。

4.根據(jù)功能原理或動能定理寫出最后的結(jié)果。

（二）需注意的一些問題

1.我們在理想流體流動的空間中取出一段流管，為什么假設(shè)流體是從下往上流而不是從上往下流的呢？因為如果取成從上往下流的話，很明顯，由于流體是理想流體，在流動的過程中，流體之間是不存在摩擦力的，這樣勢必會存在一個往下的加速度，從而使得流體加速流動，也就是說，這樣的結(jié)果是為：不能保證在同一個位置不同的流體粒子前后不同時刻經(jīng)過該位置時，保持流速是不變的。換句話說，這樣的流動并不是穩(wěn)定流動。

2.運(yùn)用動能定理的時候要注意，Δw=Ek2-Ek1，其中（Ek2-Ek1）表示的是該段流體末初兩狀態(tài)的動能差，圖中所示的v2和v1分別表示的是y和x這兩個位置處的截面處的平均流速，它們不能代表整段研究流體的總的末初兩態(tài)的平均流速，所以不能直接利用動能的定義式 來表示該段流體所具有的初末兩態(tài)的動能。但是（Ek2-Ek1）最終寫成與 是相等時，而這里的m則表示的不是整段流體的質(zhì)量，而僅表示為xx′或yy′段流體的質(zhì)量，這兩段流體的質(zhì)量和體積都是相等的。

3.圖中所示的h1和h2表示的是x和y兩個位置截面所處的高度，它們并不能代表所研究的這段流體的初態(tài)和末態(tài)的重心高度。所以寫重力作功表達(dá)式的時候得注意，不能直接利用重力勢能的定義式mgh來表示初末態(tài)的重力勢能。但重力所做的功的最終結(jié)果表示為（mgh1-mgh2），這里的m與上2中的意思相同。

三、結(jié)束語

伯努利方程在流體動力學(xué)中非常重要，雖然它的對象是針對理想流體的，是理想流體就需滿足兩個絕對化的條件：①絕對不可壓縮；②完全沒有粘性。而對于實際的流體而言，并不完全滿足以上兩個條件，但是在壓縮性和粘性都很小的情況下，實際的液體或氣體可近似看成是理想流體，當(dāng)它們作穩(wěn)定流動時，伯努利方程同樣是可以用來描述其運(yùn)動規(guī)律。文章針對伯努利方程的推導(dǎo)思路進(jìn)行了分析總結(jié)，并從細(xì)節(jié)方面對需注意的地方進(jìn)行了探討。

參考文獻(xiàn)

[1]徐愛英.伯努利方程的推導(dǎo).科技信息

[2]陳燕黎.伯努利方程的原理及運(yùn)用淺析.漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報

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關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)理念；內(nèi)容調(diào)整；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0041-02

流體力學(xué)是研究流體平衡和運(yùn)動規(guī)律的一門科學(xué)，是力學(xué)的一個重要分支，已廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)的各部門。工程流體力學(xué)課程在哈工大是機(jī)械類、材料類、儀器儀表類、航空航天類、建筑工程類、熱能動力類、流體動力工程類等專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，既有基礎(chǔ)學(xué)科的性質(zhì)，又具有鮮明的技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn)，既與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)等課程有緊密的聯(lián)系，又是專業(yè)課的基礎(chǔ)，是一門理論性和工程實際意義都較強(qiáng)的課程[1]。哈工大流體力學(xué)教研室成立于1956年，歷來重視教學(xué)研究及教學(xué)質(zhì)量，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗，改進(jìn)教學(xué)思想，在基礎(chǔ)教學(xué)與實驗設(shè)施、師資隊伍建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)研究與改革等方面都取得一系列成果，居于國內(nèi)領(lǐng)先水平，并于2009年被評為國家精品課程，目前正在進(jìn)行國家精品資源共享課程的升級。雖然取得了一系列的重要成績，但是仍然存在一些問題，需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)換觀念，從當(dāng)前社會的實際需求出發(fā)，深入進(jìn)行教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容等方面的研究和探索。

一、改革教學(xué)理念

課程建設(shè)的目的是提高教學(xué)質(zhì)量，歸根到底是提高學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量，而學(xué)生質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)則是其綜合素質(zhì)及能力。工程流體力學(xué)課程的特點(diǎn)是抽象概念多，數(shù)學(xué)分量重，理論性較強(qiáng)，許多復(fù)雜的流動物理現(xiàn)象難以用言語和具體圖像清晰地表述[2]。工程流體力學(xué)課程中有很多較難的知識點(diǎn)，例如流體微元運(yùn)動的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流體的運(yùn)動微分方程、邊界層基本方程及近似計算等，這些知識點(diǎn)包含了大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，往往要占用很多課時，同時這些理論知識的講解又是空洞和死板的，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。即使是多數(shù)教師能夠本著負(fù)責(zé)的態(tài)度將這些知識難點(diǎn)講解清楚，也往往并不能使學(xué)生對這些難點(diǎn)留下深刻的印象。這種教學(xué)過程是事倍功半的，容易引起學(xué)生對這些知識做機(jī)械的符號記憶或者陷入對推導(dǎo)嚴(yán)密性的過度鉆研，無法建立起流體力學(xué)的全局思維方式，進(jìn)而也不能提高學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力。因此，教師在授課過程中要不斷引導(dǎo)學(xué)生梳理所講授的知識，使學(xué)生能夠運(yùn)用流體力學(xué)知識進(jìn)行綜合分析。要讓學(xué)生明白，流體力學(xué)的學(xué)習(xí)不是背定理、記公式，而是要通過學(xué)習(xí)這門課程，掌握一門新的科學(xué)知識，了解它的人文背景，學(xué)習(xí)它的思想和方法，掌握它的原理和應(yīng)用。學(xué)生是課程學(xué)習(xí)的主體，在教學(xué)過程中需要注意教與學(xué)的同步，授課時關(guān)注學(xué)生的反映，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)對授課進(jìn)行調(diào)整，必要時放慢節(jié)奏或變換講解方法，也可以讓學(xué)生參與討論。學(xué)生有必要參與到深層的學(xué)科知識應(yīng)用中，因此可以讓同學(xué)參加與學(xué)科相關(guān)的科學(xué)研究，引導(dǎo)同學(xué)應(yīng)用流體計算模擬軟件，實現(xiàn)模擬實驗[3]。教師對學(xué)生的實踐引導(dǎo)可以消減同學(xué)對流體力學(xué)公式繁多的苦惱，而在實踐能力不斷提高的過程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力將得到很大的鍛煉。實踐證明，學(xué)生可以完成適當(dāng)?shù)墓こ塘黧w力學(xué)課程內(nèi)容的拓展研究，實現(xiàn)課程與科研工作的相互促進(jìn)。在積極開展第一課堂的同時，還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生參加第二課堂活動，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造熱情，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生獲取知識、運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新能力。例如科技創(chuàng)新和節(jié)能減排大賽這樣的大學(xué)生科技活動是開展素質(zhì)教育的重要平臺，為學(xué)生提供了施展才能、張揚(yáng)個性的舞臺，使學(xué)生得以將課本所學(xué)知識充分的運(yùn)用，并從制作和創(chuàng)新過程中學(xué)到了比課本更多的知識，提高了其知識綜合運(yùn)用能力、實踐動手能力。流體力學(xué)教師應(yīng)該充分利用流體力學(xué)知識應(yīng)用面廣、基礎(chǔ)性強(qiáng)的特點(diǎn)，引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生參與此類科技活動。另外，流體力學(xué)教師還應(yīng)該經(jīng)常舉行科技講座，豐富學(xué)生的專業(yè)和學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和科學(xué)精神。

二、課程內(nèi)容調(diào)整

目前所使用的工程流體力學(xué)課程內(nèi)容包括了流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、漩渦理論基礎(chǔ)、理想流體平面勢流、粘性流體動力學(xué)、相似理論基礎(chǔ)、流動的阻力與損失、管路的水力計算、粘性流體繞物體流動、氣體動力學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)翼及葉柵理論、流體要素測量等內(nèi)容?？偟膩碚f涵蓋了流體力學(xué)工程應(yīng)用的多數(shù)情況，但是結(jié)構(gòu)仍然需要進(jìn)一步調(diào)整。首先，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容較多，多年未更新，有些知識也趨于老化，應(yīng)適當(dāng)?shù)貙?nèi)容進(jìn)行增減。2006年專業(yè)調(diào)整后，能源與動力工程本科教學(xué)按一級學(xué)科制定教學(xué)內(nèi)容，在這種體系下，工程流體力學(xué)課程應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)保留的情況下，對于涉及到工程熱力學(xué)和空氣動力學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行刪減，避免不同課程的內(nèi)容重復(fù)，使課程之間的界線更加明晰。這樣的好處就是，學(xué)生利用有限的課時可以將流體力學(xué)主體結(jié)構(gòu)體系學(xué)得更好。另外，由于工程流體力學(xué)更多的應(yīng)該涉及流體力學(xué)的工程應(yīng)用，所以關(guān)于漩渦理論、理想流體平面勢流及粘性流體繞物體流動章節(jié)內(nèi)涉及的較多理論性知識且與工程應(yīng)用關(guān)系不大的應(yīng)該適當(dāng)精簡，減少課時占用。其次，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)適當(dāng)增加與工程應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容。美國著名的流體力學(xué)教材《Mechanics of Fluids》（Prentice Hall International Editions出版）選取了貼近工程實際的管道流動、葉輪機(jī)械流動、環(huán)境流體力學(xué)等內(nèi)容，作為經(jīng)典流體力學(xué)主題內(nèi)容的有機(jī)補(bǔ)充[4]。哈工大工程流體力學(xué)課程也應(yīng)該針對學(xué)校定位及專業(yè)設(shè)置，在廣泛調(diào)研開課專業(yè)的需求基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加有普遍性、代表性的工程應(yīng)用知識。最后，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)更新與近期科技發(fā)展緊密聯(lián)系的內(nèi)容。由于教材不可能年年更新，教師應(yīng)該在教材內(nèi)容基礎(chǔ)之上，適當(dāng)增加與科技進(jìn)展相關(guān)的內(nèi)容，例如流動的虛擬實驗、流體參數(shù)的現(xiàn)代化測量、流體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀、流體力學(xué)的最新應(yīng)用情況等，讓學(xué)生了解到流體力學(xué)的科技前沿，開拓學(xué)生視野，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)流體力學(xué)的熱情和興趣。

三、改革教學(xué)方法

關(guān)于教學(xué)方法，哈工大流體力學(xué)教師較早地采用了不完全教學(xué)法、潛科學(xué)教學(xué)法、社會探究法、問題教學(xué)法、角度教學(xué)法等創(chuàng)新性教學(xué)法，將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒體、教師活動、學(xué)生活動等課堂教學(xué)要素有機(jī)組織起來，發(fā)揮整體的最大效能。強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過主動探求問題解決的途徑和方法，培養(yǎng)能力，以展素質(zhì)；并將多媒體技術(shù)的運(yùn)用與傳統(tǒng)教學(xué)手段、教學(xué)形式的改革統(tǒng)一起來，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，從而充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。目前多媒體教學(xué)在高等教育中的應(yīng)用越來越廣，在如何正確使用多媒體教學(xué)的問題上目前還有一些爭議和討論。工程流體力學(xué)課程知識點(diǎn)多，公式推導(dǎo)多，難度大，對于具體的知識點(diǎn)利用板書詳細(xì)推演在課堂教學(xué)中占用了大量的課時，同時也會影響到學(xué)生對流體力學(xué)整體思維的把握。由于工程流體力學(xué)課程的特點(diǎn)，很多流動現(xiàn)象概念比較抽象，難以用板書表達(dá)清楚，很顯然傳統(tǒng)教學(xué)方式達(dá)不到理想的教學(xué)效果。利用多種媒體手段可以更好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)意境，變抽象為具體，變靜態(tài)為動態(tài)，變黑白為彩色，變無聲為有聲，通過豐富的圖例、連貫的動畫以及真實的實驗錄像，可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動，同時也豐富了學(xué)生的信息量，可以更好地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣[5]。另外，流體力學(xué)的特點(diǎn)是數(shù)學(xué)分量重、理論性強(qiáng)，所以又不能過多依賴多媒體教學(xué)。對于涉及到重要理論公式推導(dǎo)的內(nèi)容，簡單地將推導(dǎo)過程搬到課件上去，并不能使學(xué)生了解重要理論公式的來龍去脈，也難以加深學(xué)生對這些關(guān)鍵知識點(diǎn)的理解程度。這個時候需要收起屏幕，用板書認(rèn)真書寫每個符號，推導(dǎo)每個關(guān)鍵公式，并解釋其中的物理概念和意義。多媒體和板書都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此我們可以取其長而避其短，采用兩者兼顧而又兩者不棄的原則，交互使用，相輔相成。

四、更新考評制度

哈工大工程流體力學(xué)課程作為技術(shù)基礎(chǔ)課，目前采取了綜合性的考評方法，總成績由作業(yè)、實驗、考試三部分組成，學(xué)生共計要完成60題左右的作業(yè)，由教師進(jìn)行判分并作為總成績的10%；共計要完成11項左右的實驗，根據(jù)學(xué)生對每個實驗原理和操作技能的掌握及實驗報告的質(zhì)量情況分為優(yōu)、良、及格、不及格來評定成績，若有兩次不及格或者缺席者必須重做否則不得參加期末考試。實驗課成績占課程總成績的10%。期末考試為閉卷，占總成績的80%。流體力學(xué)考試的組卷與課堂教學(xué)內(nèi)容息息相關(guān)，課堂教學(xué)如果注重內(nèi)容的應(yīng)用性、靈活性和綜合性，則在組卷時應(yīng)適當(dāng)減少客觀題，豐富試題類型，加大理解性和綜合性題目的分量，避免記憶性成分所占比重較大，而學(xué)生臨近考試加班加點(diǎn)應(yīng)付考試的現(xiàn)象。另外，根據(jù)課堂教學(xué)和課外科研實踐的特點(diǎn)，對于偏重于工程應(yīng)用的專題，可以探索利用撰寫科技論文、提交科研作品的方法進(jìn)行考試，與傳統(tǒng)考試成績綜合來建立起更合理、更具實踐意義的考評制度。

工程流體力學(xué)課程是面向工程應(yīng)用人才的課程，所以教學(xué)核心始終應(yīng)該是學(xué)生知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)。為此，在教學(xué)中貫穿流體力學(xué)思維模式和綜合分析解決問題能力的鍛煉，使學(xué)生學(xué)有所成、學(xué)有所用，是工程流體力學(xué)課程改革的一個長期方向。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙超.“流體力學(xué)”課程教學(xué)方法探索.中國冶金教育[J].2010，（5）：63-64.

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[4]C.P.Merle，C.W.David.Mechanics of Fluids（second edition）[M].NJ（U.S.A.）：Prentice Hall International Editions，1997.

篇6

[關(guān)鍵詞]混合時間 計算流體動力學(xué) 數(shù)值模擬 攪拌槳

中圖分類號：F426.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0292-01

1.模型

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外許多學(xué)者利用計算流體動力學(xué)（CFD）的方法對液體的混合過程進(jìn)行數(shù)值模擬[1]，研究混合池內(nèi)混合液的速度場、壓力場與混合時間。利用FLUENT軟件中標(biāo)準(zhǔn)的k-epsilon雙方程模型對均勻轉(zhuǎn)速為300r/min攪拌槳混合由無機(jī)相與有機(jī)相組成的混合液的混合時間進(jìn)行數(shù)值計算，分析層間距為131mm，133mm，135mm，137mm，139mm，141mm，143mm，145mm，147mm，151mm時混合池內(nèi)液體的混合時間，確定混合時間最短時的層間距。攪拌槳如圖1所示的雙層槳葉結(jié)構(gòu)，底層槳葉距混合池底部為40cm，上層平直槳葉長150mm，高70mm，厚度8mm，底層圓直徑140mm，軸直徑40mm，混合池的有效容積為150L。

2.模擬的方法

2.1 網(wǎng)格劃分

運(yùn)用FLUENT中的兩相流模型，以水作為無機(jī)相與萃取劑P507作為有機(jī)相組成混合液模擬混合過程。P507是一種酸性磷型萃取劑，為無色或油狀透明液體，分子式是（C8H17）2HPO3，分子量為306.4，燃點(diǎn)為228 C，低毒，密度（20C）=（930～960）kg/m3，粘度=36±3mPa.s。將整個模型計算域分為旋轉(zhuǎn)流動的槳葉區(qū)域和靜止的槳外區(qū)域，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)劃分網(wǎng)格，設(shè)定網(wǎng)格單元（Elements）為Tet/Hybrid，劃分方式（Type）為TGrid（四面體混合網(wǎng)格），槳葉區(qū)的網(wǎng)格間距大?。↖nterval size）為13mm，槳外區(qū)的為26mm。整個混合池的網(wǎng)格劃分如圖2所示。

2.2 加入示蹤劑

模擬計算時通過測量某一個監(jiān)測點(diǎn)的示蹤劑濃度值達(dá)到最終穩(wěn)定值的95%所用的時間來表示混合時間。用FLUENT模擬計算示蹤劑濃度隨時間變化的過程是一個非穩(wěn)態(tài)問題，目前的計算方法有兩種[2]：一種方法是在非穩(wěn)態(tài)下同時求解所有的數(shù)值方程，這種方法的缺點(diǎn)是計算量大，占用內(nèi)存和計算時間大；另一種方法是將動量守恒方程、能量守恒方程分開單獨(dú)求解。這兩種方法雖然計算過程有所不同，但所得到的結(jié)果卻是一致的，本文考慮到第二種方法可以大大地縮短計算時間，所以采用第二種方法。具體的做法是：首先在穩(wěn)態(tài)下解算流動場方程，待流動場穩(wěn)定后，再鎖定動量、湍流變量等數(shù)值方程，單獨(dú)求解濃度場方程。一般情況下選取能與水互溶的NaCl或KCl[3]作為示蹤劑，本文選取NaCl作為示蹤劑。

2.3 條件與模型的設(shè)置

確定好示蹤劑的加入點(diǎn)位置后，就可定義示蹤劑的初始濃度，利用FLUENT軟件初始化功能中的打補(bǔ)丁功能（Patch）。具體的做法是：定義球體內(nèi)示蹤劑初始濃度值為1，定義混合池內(nèi)其余位置示蹤劑濃度值為0。檢測某一監(jiān)測點(diǎn)的示蹤劑濃度值變化，混合時間為當(dāng)濃度值達(dá)到最終穩(wěn)定值的95%所用的時間。

模擬混合過程時還要啟用FLUENT軟件中的物質(zhì)傳遞模型（Species Model），激活組分運(yùn)輸項（Species Transport）計算示蹤劑濃度隨時間的變化，進(jìn)行單純的混合時不激活反應(yīng)項（Reactions）。

2.4 收斂殘差設(shè)置

在解算方程時，用殘差表示模擬計算得到的近似值與精確值之間的誤差，根據(jù)需要，設(shè)置示蹤劑濃度的收斂殘差為10-5。

設(shè)置好收斂殘差后就可設(shè)置時間步長，根據(jù)混合過程模擬的需要選擇合適得到時間步長以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，步長太大會導(dǎo)致解算方程不收斂，太小則占內(nèi)存且計算時間長。有許多學(xué)者的研究結(jié)果表明，時間步長與攪拌槳轉(zhuǎn)速及混合液流動的循環(huán)時間有關(guān)，并且與攪拌槳轉(zhuǎn)速的倒數(shù)存在一定的比例關(guān)系，一般小于轉(zhuǎn)速倒數(shù)的1/10[4]。本次模擬混合過程時攪拌槳的轉(zhuǎn)速是300r/min，因此時間步長取0.0002s。

3.結(jié)果分析

3.1層間距改變時混合時間比較

液體的混合過程是在完全湍流狀態(tài)下進(jìn)行強(qiáng)制對流的強(qiáng)制擴(kuò)散過程，高速轉(zhuǎn)動的攪拌槳葉輪把機(jī)械能傳遞給混合液，使混合液發(fā)生強(qiáng)制對流。強(qiáng)制擴(kuò)散由三個過程組成：主體對流擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散和分子擴(kuò)散。轉(zhuǎn)動的葉輪帶動液體形成全池范圍內(nèi)的“宏觀流動”稱為主體對流擴(kuò)散。高速流動的液體通過靜止或者速度比其較低的液體時，使分界面上的液體受到強(qiáng)烈的剪切，導(dǎo)致這部分液體速度變化非?？欤纬纱罅康匿鰷u迅速向周圍擴(kuò)散，即渦流擴(kuò)散。主體對流擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散都不能使液體達(dá)到完全意義上分子的均勻混合，只有分子擴(kuò)散才能使液體達(dá)到完全混合均勻的狀態(tài)。

表1給出了攪拌槳不同層間距時在底部FB加料，P2檢測時的混合時間。層間距的改變直接影響到液體的混合時間，層間距為141mm時，示蹤劑擴(kuò)散速率最快，混合時間最短，由此可以得到本次模擬所用的攪拌槳有一個對應(yīng)混合時間最短的最佳層間距是141mm。需要指出的是，混合時間只是在特定條件下的模擬值，除了與攪拌槳轉(zhuǎn)速有關(guān)之外還與模擬時所選的湍流模型、變量的離散方法等有關(guān)，用多重參考系法和標(biāo)準(zhǔn)模型模擬的混合時間比試驗值大20%左右[6]。但是同等條件下的模擬結(jié)果還是能夠反映攪拌槳的混合速率。

4.結(jié)論

本文利用FLUENT中的MRF方法和標(biāo)準(zhǔn)模型模擬研究了雙層槳攪拌池內(nèi)的混合過程，得到如下結(jié)論：

（1）模擬了10組層間距不同時雙層槳的混合過程，模擬結(jié)果表明：層間距不僅能夠影響池內(nèi)液體的流場分布狀態(tài)，而且對加入的示蹤劑擴(kuò)散速率也有很大影響，也就是說直接影響液體的混合時間。

（2）選取了層間距為131mm和141mm時的攪拌槳在同一加料點(diǎn)不同時刻同一時間點(diǎn)的示蹤劑濃度分布圖，從圖中可以直觀看到示蹤劑在不同時刻的擴(kuò)散狀態(tài)。對比同一時間點(diǎn)兩個槳池內(nèi)的濃度分布圖，可以直觀地看到層間距為141mm時，示蹤劑濃度擴(kuò)散速率更快，混合過程更迅速。

（3）對比FLUENT模擬得到的幾組數(shù)據(jù)可知：攪拌槳層間距為141mm時的混合時間最短，即最佳層間距為141mm，這個層間距的攪拌槳轉(zhuǎn)動液體產(chǎn)生連接流，上下兩層槳葉的干擾最小，液體混合效果最好。

參考文獻(xiàn)

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[5] 毛德明.多層槳攪拌釜內(nèi)流動與混合的基礎(chǔ)研究[D].浙江：浙江大學(xué)，1998

篇7

HyperWorks是Altair公司CAE核心軟件，是一套杰出的企業(yè)級CAE仿真平臺解決方案，它整合了一系列一流的工具，包括建模、分析、優(yōu)化、可視化、流程自動化和數(shù)據(jù)管理等解決方案，在線性、非線性、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、多體動力學(xué)、流體動力學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。作為平臺技術(shù)，HyperWorks始終遵循開放系統(tǒng)理念的承諾，在其平臺基礎(chǔ)上堅持為客戶提供最為廣泛的商用CAD和CAE軟件交互接口。同時，Altair獲得專利的按需使用的靈活的軟件授權(quán)模式，為用戶增加軟件使用的靈活性和投資價值。

目前，HyperWorks包含的產(chǎn)品模塊主要有：HyperMesh/HyperView/HyperGraphHyper Crash、MotionView、HyperMath、solidThinking、SimLab、RADIOSS、AcuSolve、OptiStruct、HyperStudy、MotionSolve、HyperForm、HyperXtrude等。

1.HyperMesh

HyperMesh是全球知名的頂級CAE前處理工具，問世20多年來得到不斷的豐富和完善，適應(yīng)日新月異的硬件環(huán)境和日益增長的模型規(guī)模需求，其開放、靈活的特性受到廣泛認(rèn)可?，F(xiàn)在，HyperMesh作為市場占有率最大的高端前處理工具，被汽車、航空航天、鐵道、電子、船舶、重型機(jī)械、包裝和土木工程等眾多行業(yè)認(rèn)可，同時也為生物醫(yī)學(xué)、納米材料乃至文物保護(hù)等基礎(chǔ)研究科學(xué)提供了杰出的工具。

2.HyperView

HyperView是目前全球圖形驅(qū)動速度最快的CAE仿真和試驗數(shù)據(jù)的后處理可視化環(huán)境之一。它擁有全面的圖形處理和數(shù)據(jù)處理功能，可以用于處理有限元分析、多體系統(tǒng)仿真和試驗視頻的結(jié)果可視化，并支持對實驗及仿真等工程數(shù)據(jù)進(jìn)行各類處理。其驚人的三維圖形處理性能和開放的接口，為CAE后處理的速度和集成性建立了新的標(biāo)準(zhǔn)。

3.HyperGraph

HyperGraph是一款非常成熟的數(shù)據(jù)分析和繪圖工具。其強(qiáng)大的工程數(shù)據(jù)分析和處理工具幫助用戶從海量的仿真或?qū)嶒灁?shù)據(jù)中挖掘出最有價值的信息，并為其提供豐富的可視化報表。

4.HyperCrash

HyperCrash是一款專門為自動創(chuàng)建碰撞分析和安全評估中所需要的高精度模型而設(shè)計的前處理軟件。通過流程驅(qū)動的工作流和自動化的模型檢查和修正工具，提高了安全性仿真部門的工作效率和仿真結(jié)果的精度，幫助用戶為最復(fù)雜的碰撞和安全分析建立高質(zhì)量的模型。

5.MotionView

MotionView為分析師和設(shè)計者們提供了一個直觀而強(qiáng)大的接口來研究機(jī)械系統(tǒng)。作為多體動力學(xué)仿真市場上唯一的獨(dú)立于求解器的建模環(huán)境，其開放系統(tǒng)設(shè)計幫助最終用戶簡化了定制和自動化的工作，實現(xiàn)高度的自動化或交互式建模。

6.HyperMath

HyperMath是一個通用的數(shù)值計算環(huán)境，使用戶方便地開發(fā)和執(zhí)行定制的數(shù)值操作于不同的數(shù)據(jù)類型，包括與CAE前后處理相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。它包含一個強(qiáng)大的和靈活的編程語言，全面的數(shù)學(xué)和工具庫，集成的代碼開發(fā)環(huán)境，數(shù)據(jù)可視化和通用數(shù)據(jù)格式的直接支持。

7.solidThinking

solidThinking是一款專為設(shè)計師打造的三維設(shè)計/造型軟件，它幫助用戶輕松、快速、低成本地探索、評估新創(chuàng)意。目前它已被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)品、首飾配飾、產(chǎn)品包裝、家具設(shè)計、建筑工程等領(lǐng)域。其中Inspire模塊更是面向設(shè)計工程師的快速概念創(chuàng)新設(shè)計優(yōu)化軟件，其清晰的用戶界面及優(yōu)異的易用性使得幾乎沒有CAE背景的工程師可以快速掌握，被行業(yè)稱為“綠色設(shè)計精靈”。

8.SimLab

SimLab是面向工作流程、基于先進(jìn)的特征識別和映射技術(shù)的有限元建模軟件，可以幫助用戶快速而精確地模擬復(fù)雜幾何體和復(fù)雜裝配模型的工程行為，減少有限元建模中的人為錯誤以及手工創(chuàng)建有限元模型和解釋結(jié)果中的巨大時間消耗。

9.RADIOSS

RADIOSS是精確而可靠的多學(xué)科求解器，為企業(yè)提品在真實使用環(huán)境下的性能虛擬仿真，幫助提升產(chǎn)品的剛度、強(qiáng)度、耐用性、NVH特性、碰撞安全性能、可制造性等，并降低物理實驗的成本，提升整體研發(fā)效率和質(zhì)量。RADIOSS融合了線性與非線性結(jié)構(gòu)有限元求解技術(shù)、多體動力學(xué)仿真技術(shù)和流固耦合仿真技術(shù)。

10.AcuSolve

AcuSolve是一款領(lǐng)先的基于有限元的通用計算流體動力學(xué)（CFD）求解器。它以超凡的穩(wěn)健性、快速和高精度著稱。AcuSolve簡單的操作界面，方便各層次研發(fā)人員使用，既可作為獨(dú)立的產(chǎn)品使用也可以無縫集成到現(xiàn)有的設(shè)計和分析工具中。

11.OptiStruct

OptiStruct于1993年問世并在次年即獲得《IndustryWeek》年度技術(shù)獎，隨后在過去的近20年中不斷證明了其在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域革命性的創(chuàng)新意義。在航空業(yè)，包括Airbus A380、A350、Boeing 787、Dornier 728和F35及國產(chǎn)商業(yè)飛機(jī)等最新機(jī)型的研發(fā)全部采用了該技術(shù)實現(xiàn)性能提升和減重及復(fù)合材料部件優(yōu)化設(shè)計。在汽車、機(jī)械和軌道交通領(lǐng)域，OptiStruct則被廣泛用于輕量化設(shè)計、強(qiáng)度提升、降噪和減振。在建筑與土木工程領(lǐng)域，OptiStruct則被用于尋找最佳的結(jié)構(gòu)布局。在電子和消費(fèi)品行業(yè)，其帶來了更輕便和耐用的產(chǎn)品。

12.HyperStudy

HyperStudy是一個開放的多學(xué)科優(yōu)化平臺，以其強(qiáng)大的優(yōu)化引擎調(diào)用各類FEA、MBD、CFD求解器，甚至Matlab或Excel等非CAE軟件實現(xiàn)多參數(shù)的多學(xué)科全局優(yōu)化。其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，上至“Aurora”火星登陸器，下至各類快速消費(fèi)品和體育用品。它幫助工程師和設(shè)計師改進(jìn)設(shè)計、進(jìn)行“Whatif”研究、對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性研究、優(yōu)化復(fù)雜的多學(xué)科設(shè)計問題以及評價設(shè)計的可靠性和魯棒性。

13.MotionSolve

MotionSolve采用一種新的具有革命性意義的多體動力學(xué)表述技術(shù)，代表著新一代的多體動力學(xué)分析系統(tǒng)。它為分析人員和設(shè)計者提供了豐富的建模要素，可以用最少的假設(shè)條件準(zhǔn)確地建立復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)模型。

14.HyperForm

HyperForm是功能全面的基于有限元的金屬鈑金沖壓成型和液壓成型仿真工具，其功能涵蓋從工藝過程設(shè)計到模具和零件設(shè)計的整個過程。

篇8

關(guān)鍵詞：《液壓傳動》；教學(xué)；心得體會

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

《液壓傳動》是機(jī)械工程類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，對該門課程的掌握情況將直接影響到學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計，對學(xué)生畢業(yè)后從事與機(jī)械相關(guān)的工作也有很大的影響，因此，本門課程在機(jī)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(xué)、畢業(yè)設(shè)計、實習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)中，常常發(fā)現(xiàn)很多學(xué)過《液壓傳動》的學(xué)生對《液壓傳動》的相關(guān)知識掌握地并不扎實，甚至有些學(xué)生對液壓傳動的基本概念都不清楚，學(xué)生普遍反應(yīng)《液壓傳動》是一門比較難學(xué)的課程。其實，《液壓傳動》的理論基礎(chǔ)就是流體靜力學(xué)和《流體動力學(xué)，流體動力學(xué)相對難理解一些，但本科的《液壓傳動》教學(xué)涉及到流體動力學(xué)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(xué)的基礎(chǔ)知識就是帕斯卡定律，學(xué)理工的學(xué)生都很容易掌握，所以《液壓傳動》應(yīng)該說并不難學(xué)，學(xué)生之所以沒學(xué)好，我認(rèn)為是這門課程有一個顯著的特點(diǎn)，即實踐性強(qiáng)，而學(xué)生恰恰沒有這方面的實際經(jīng)驗，導(dǎo)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(diǎn)相適用的教學(xué)方法才能讓學(xué)生容易理解并提高對這門課程的學(xué)習(xí)興趣[1]。下面分享幾點(diǎn)筆者從事多年《液壓傳動》課程教學(xué)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(xué)有極大地促進(jìn)作用，在這一講要達(dá)到以下幾點(diǎn)教學(xué)效果：（1）讓學(xué)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(diǎn)、發(fā)展和應(yīng)用；（3）提起學(xué)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(xué)生傳動的三種類型，即機(jī)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(yīng)用的一種形式，這樣學(xué)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(diǎn)及其發(fā)展和應(yīng)用，特別是在工程機(jī)械、智能機(jī)械等學(xué)生比較熟悉和感興趣的領(lǐng)域的應(yīng)用，同時結(jié)合自己的科研項目，指出機(jī)械產(chǎn)品機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢。為了讓學(xué)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(jìn)液壓水平的知名廠商的網(wǎng)站，瀏覽其產(chǎn)品。由于學(xué)生對工程機(jī)械相對了解一些，便以工程機(jī)械的行走馬達(dá)、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(jìn)液壓技術(shù)水平的差距，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(qiáng)的課程，而學(xué)生基本沒有相關(guān)的實踐經(jīng)驗，因而在課程教學(xué)中要尤其重視實驗課，注重與科研和實際的結(jié)合，這樣學(xué)生才能對所學(xué)內(nèi)容有感性的認(rèn)識，明白所學(xué)知識的用途。在講“壓力單位兆帕”時，為了讓學(xué)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(xué)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(jī)能”時，要讓學(xué)生深刻理解不同種類滑閥中位機(jī)能的特點(diǎn)、作用及正確選用，因此舉了一個滑閥機(jī)能選用不當(dāng)導(dǎo)致液壓元件損壞的例子：學(xué)院的實驗室有一個液壓馬達(dá)驅(qū)動大慣量飛輪的液壓實驗系統(tǒng)，馬達(dá)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(dá)漏油嚴(yán)重，剛開始還以為是馬達(dá)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(jī)能，換向閥由左位或右位打到中位時，馬達(dá)進(jìn)出油口被封死，轉(zhuǎn)動的大慣量飛輪也被迫停止，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的液壓沖擊，馬達(dá)密封被破壞，發(fā)生了漏油現(xiàn)象。筆者所在學(xué)校――中國礦業(yè)大學(xué)的各專業(yè)都有很強(qiáng)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(bǔ)充兩個典型煤礦機(jī)械的液壓系統(tǒng)，以開拓學(xué)生的視野，同時為后續(xù)《采掘機(jī)械》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)[2]。

上實驗課是學(xué)生能夠見到液壓元件實物并自己動手操作和驗證所學(xué)知識的主要途徑，因而要特別重視實驗課的教學(xué)，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(xué)效果，我要求學(xué)生每次實驗課前要認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，對難點(diǎn)問題，在課堂上預(yù)先講解，這樣學(xué)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(xué)生就怎么做，會使學(xué)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(xué)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(diǎn)問題進(jìn)行詳細(xì)講解，必要時把關(guān)鍵問題在下次實驗課上再進(jìn)行驗證?；芈方M合實驗是要求學(xué)生自己動手組裝回路的實驗，我要求每個學(xué)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(xué)生在實驗室搭建并驗證自己設(shè)計的液壓系統(tǒng)。

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

三、有效利用多媒體教學(xué)手段

本門課程和工程實際結(jié)合緊密，因而在教學(xué)中要盡量的把所講內(nèi)容具象化。在講“液壓傳動的應(yīng)用”時，給學(xué)生展示各領(lǐng)域液壓設(shè)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(yīng)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(xué)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(diǎn)，再結(jié)合動畫講解其工作過程和工作原理，這樣學(xué)生就很容易理解了，而且也提高了講課效率。

如果學(xué)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(xué)生對液壓元件部分學(xué)地比較好，對于復(fù)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(jìn)行了動畫模擬。Fluidsim軟件是由德國FESTO公司和PADERBORN大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，專門用于液壓、氣壓傳動教學(xué)培訓(xùn)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(jìn)行控制，這樣，不管液壓系統(tǒng)多么復(fù)雜，其工作過程和原理都能直觀地展示出來，不需要學(xué)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(xué)生學(xué)好一門課程，一方面要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面也要加強(qiáng)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(shè)計和平時成績綜合考核的方式。

為了引起學(xué)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(xué)生在實驗課上的表現(xiàn)，比如對動手能力強(qiáng)、清楚實驗過程、獨(dú)自設(shè)計液壓回路并組裝和驗證的學(xué)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(shè)計。課程設(shè)計以分組的形式進(jìn)行，一組一個設(shè)計題目，設(shè)計的內(nèi)容一般結(jié)合科研和工程實際，要求學(xué)生課后查閱資料，按照要求設(shè)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(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，很受歡迎。

五、結(jié)語

通過上述教學(xué)手段和方法在《液壓傳動》課程中的應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生能更加直觀地學(xué)習(xí)本門課程的內(nèi)容，理解得更深刻，學(xué)習(xí)不再感覺枯燥，在學(xué)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(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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

篇9

關(guān)鍵詞：CFD技術(shù)；教學(xué)改革；創(chuàng)新實踐；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0064-02

一、現(xiàn)狀及存在的問題

隨著制造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，人們對產(chǎn)品的性能提出了更高的要求。一方面，要求產(chǎn)品品質(zhì)高、價格低，且具有創(chuàng)新性；另一方面要求產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)周期短，以節(jié)約人力、物力和財力。國內(nèi)外研究表明：CFD技術(shù)是解決這一要求的最好途徑。實際上，CFD技術(shù)是解決工程中復(fù)雜流動和傳熱問題的一種有效手段，同時也是一門新型的獨(dú)立學(xué)科。讓廣大設(shè)計人員學(xué)習(xí)掌握CFD技術(shù)，是提高其設(shè)計水平的具體途徑。目前，國內(nèi)有多所高校為本科生開設(shè)CFD技術(shù)課程，集中講授20世紀(jì)直至本世紀(jì)CFD技術(shù)方面的最新成就，具有理論性和實踐性的雙重特點(diǎn)。我們在近五年的教學(xué)過程中深深體會到：學(xué)生要學(xué)習(xí)掌握CFD技術(shù)，一方面要學(xué)好CFD技術(shù)的基本原理，另一方面還要進(jìn)行大量的自主實踐。更重要的是，要在自主實踐過程中培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。而在目前的教學(xué)中，大多強(qiáng)化基本原理的講授，缺少對實際問題的分析和處理，從而造成大學(xué)生解決生產(chǎn)實際問題能力的欠缺。針對這種現(xiàn)象，我們認(rèn)為構(gòu)建CFD技術(shù)平臺，提高大學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實意義。

二、構(gòu)建CFD技術(shù)平臺

基于CFD技術(shù)課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，我們提出構(gòu)建CFD技術(shù)平臺。具體內(nèi)容包括：組建教學(xué)團(tuán)隊，組織教師編寫教材、建設(shè)軟件平臺以及引導(dǎo)學(xué)生參與科研實踐等四個方面。對于組建教學(xué)團(tuán)隊，這是構(gòu)建CFD技術(shù)平臺最為重要的一件事情。通過各學(xué)科方向教師自愿報名，教研室推薦，學(xué)院公開選拔的方式，組建一支高水平、高素質(zhì)的教學(xué)團(tuán)隊。這樣就可以確保承當(dāng)CFD技術(shù)課程的教學(xué)工作的各位教師是學(xué)院各個學(xué)科專業(yè)方向的優(yōu)秀教師。因為大家知道，只有高水平高素質(zhì)的教師，才能更好地引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。對于教材的編寫，現(xiàn)有的關(guān)于計算流體動力學(xué)方面的教材有很多種，但大多以介紹基本原理和計算理論為主，缺乏相關(guān)軟件的應(yīng)用及實例的介紹，不能滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。對此，教學(xué)團(tuán)隊需要重新制定CFD技術(shù)課程大綱，廣泛收集國內(nèi)外CFD技術(shù)的最新科技成果，編寫反映科研與教學(xué)相結(jié)合的特色，重點(diǎn)、難點(diǎn)突出，并具有自身特色的教材。對于軟件平臺的建設(shè)，教學(xué)團(tuán)隊?wèi)?yīng)根據(jù)能源動力類各專業(yè)方向所使用的CFD軟件情況，從眾多商用CFD軟件中挑選出適合能源動力類本科生學(xué)習(xí)和使用的軟件，同時建設(shè)一個可容納30人以上的計算機(jī)機(jī)房，并通過局域網(wǎng)絡(luò)連接建立一個交互式的軟件平臺，供廣大學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和自主實踐。軟件平臺由學(xué)生實行自主維護(hù)、自主管理，教學(xué)團(tuán)隊只需安排任課教師不定期通過軟件平臺引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生實踐創(chuàng)新。對于科研實踐，教學(xué)團(tuán)隊需要安排任課教師組織優(yōu)秀學(xué)生參與到科研實踐中來，讓學(xué)生通過科研實踐的鍛煉，提高自身的實踐與創(chuàng)新能力。讓學(xué)生參與基礎(chǔ)研究，可以從深度方面提高學(xué)生對所學(xué)知識的理解能力，為培養(yǎng)學(xué)生的原始創(chuàng)新能力作鋪墊、打基礎(chǔ)；讓學(xué)生參與應(yīng)用研究，則可以從廣度方面提高學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力，為今后在實踐中進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

三、利用CFD技術(shù)平臺培養(yǎng)大學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力

目前，教學(xué)團(tuán)隊已經(jīng)成立，分別由來自五個學(xué)科方向的、具有一定教學(xué)經(jīng)驗的優(yōu)秀教師組成，他們集中代表能源動力各學(xué)科的發(fā)展動向。教學(xué)團(tuán)隊定期召開教學(xué)會議，對構(gòu)建CFD技術(shù)平臺和培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力過程中出現(xiàn)的各方面問題進(jìn)行研討，大家共同協(xié)商，尋找解決方案。與此同時，教學(xué)團(tuán)隊已經(jīng)編寫了一本適用于能源動力類本科生的教材《計算流體動力學(xué)及其應(yīng)用》，該教材最大的特點(diǎn)是理論與實踐并重。該教材不但講述CFD技術(shù)的基本理論，而且還提供了大量的CFD技術(shù)應(yīng)用實例，幫助學(xué)生進(jìn)行自主實踐。該教材已于2011年1月由華中科技大學(xué)出版社正式出版發(fā)行。在編寫教材的同時，教學(xué)團(tuán)隊還利用學(xué)院現(xiàn)有的計算機(jī)機(jī)房（擁有50臺電腦），建立了一個CFD技術(shù)軟件平臺，該平臺擁有多種CFD軟件，如FLUENT、CFX、STAR-CD、PHOENICS、Flo-EFD等，現(xiàn)已成為廣大學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主實踐CFD技術(shù)的優(yōu)良場所。教學(xué)團(tuán)隊根據(jù)學(xué)生的需求，安排任課教師不定期地通過軟件平臺為學(xué)生解惑答疑，引導(dǎo)學(xué)生實踐創(chuàng)新。與此同時，教學(xué)團(tuán)隊還組織優(yōu)秀學(xué)生參與到科研實踐中來，培養(yǎng)學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。比如，引導(dǎo)學(xué)生將CFD技術(shù)應(yīng)用到大學(xué)生科技創(chuàng)新項目中，優(yōu)化設(shè)計葉片翼型，模擬計算小型垂直軸風(fēng)力機(jī)的氣動性能，使得風(fēng)力機(jī)輸出功率和效率大為提升。同時，該項目榮獲2010年第三屆全國大學(xué)生節(jié)能減排科技創(chuàng)新作品一等獎。再比如，學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行自主創(chuàng)新，應(yīng)用CFD軟件對水力渦輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使原來的水輪機(jī)組效率提高1%，每年增加的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)數(shù)百萬元之多。還有，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下研究格子Boltzmann算法，將之與IP算法、DSMC算法對比，分析不同算法之間的優(yōu)劣，對格子Boltzmann算法進(jìn)行改進(jìn)。具體成果體現(xiàn)在，學(xué)生以第一作者在能源動力學(xué)科領(lǐng)域國際頂級期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文2篇。

創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。大學(xué)生不僅需要扎實掌握專業(yè)知識，更要具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。目前，高等學(xué)校在大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面還有待加強(qiáng)，為此，本文提出了通過構(gòu)建CFD技術(shù)平臺培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力，并給出了實施過程中的一些具體措施和經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉欣，唐慶蜂.科研創(chuàng)新培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效模式[J].中國科教創(chuàng)新新導(dǎo)刊，2008，（11）：83-86.

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[4]潘云霞.培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力的幾點(diǎn)思考[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009，（11）：17-18.

[5]劉光復(fù).加強(qiáng)工科大學(xué)生的工程實踐能力培養(yǎng)[J].中國青年科技，2005，（3）：18-19.

[6]夏玉顏，王責(zé)成.高校工科專業(yè)人才創(chuàng)新素質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查與思考[J].高校教育管理，2010，（2）：79-83.

篇10

Abstract： The widely use of CFD technology in research and application of hydraulic mechanical property are systematically introduced， corresponding conclusions and recommendations are made for design and analysis and improvement and development of the hydraulic turbine impeller， which is the key part in the energy recovery， and plays a key role in the turbine power generation.

P鍵詞：CFD技術(shù)；液力透平；葉輪；綜述

Key words： CFD technologies；hydraulic turbine；impeller；review

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0106-04

0 引言

液力透平是針對高壓余能進(jìn)行能量回收并具有長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益的節(jié)能裝置。伴隨國家經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，由于存在能源利用率低下、資源消耗過渡的現(xiàn)狀，節(jié)能裝置的開發(fā)利用作用更較突顯出來。近年來，伴隨計算機(jī)技術(shù)的成熟和發(fā)展[1]，在能量回收領(lǐng)域關(guān)于液力透平設(shè)計的發(fā)展有了較大突破，得益于人們對CFD技術(shù)的借鑒和應(yīng)用，人們已從原始數(shù)據(jù)測量和真機(jī)實驗延伸到數(shù)值模擬和模型試驗上，為水力設(shè)計帶來更有效的研究手段。設(shè)計人員伴隨CFD技術(shù)的進(jìn)一步完善，可以通過流場特性分析得到的數(shù)據(jù)，針對液力透平特點(diǎn)進(jìn)行有效修改，完善透平裝置的設(shè)計和優(yōu)化，豐富了液力透平設(shè)計的理論和辦法。

1 CFD技術(shù)概述

1.1 CFD技術(shù)介紹

CFD技術(shù)是計算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamics）的簡稱[2]，CFD技術(shù)的迅速崛起與計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展密切相關(guān)，研發(fā)人員經(jīng)過幾十年的探索與開發(fā)，使得今天CFD技術(shù)已廣泛應(yīng)用到科學(xué)研究的諸多領(lǐng)域中，是一門在包含流體力學(xué)分析、數(shù)值計算方法和計算機(jī)圖形處理分析的綜合技術(shù)[3]。其基本原理是利用能量守恒偏微分方程求解流體運(yùn)動的基本運(yùn)動規(guī)律的數(shù)值模擬。從而通過分析計算結(jié)果來近似模擬模型流動區(qū)域的流體流動情況。CFD技術(shù)由4部分構(gòu)成，即：數(shù)值建模、網(wǎng)格劃分、CFD求解和后處理。數(shù)值建模是CFD技術(shù)的基礎(chǔ)，在液力透平設(shè)計中以基本參數(shù)為參考建立幾何模型并計算分析模擬結(jié)果得到了直觀的參數(shù)分析因素，能夠真實模擬液力透平內(nèi)部流場復(fù)雜的流動情況，并提供可視化效果，使其科研人員更方便的進(jìn)行流場運(yùn)動分析，完善設(shè)計中的缺陷。

在流體流動問題的研究中，新興的CFD技術(shù)與過去傳統(tǒng)理論分析分析方法、實驗校核測量分析方法相結(jié)合組成一套完整體系[4]。理論分析方法計算結(jié)果雖具有普遍性，但通常是在經(jīng)驗公式和理論的基礎(chǔ)上獲得的結(jié)果，因此所得結(jié)果不能保證在各種情況下結(jié)果的準(zhǔn)確性。試驗測量方法通過實驗數(shù)據(jù)結(jié)果驗證問題，所得到的試驗結(jié)果真實有效，從而為理論分析和數(shù)值方法的研究奠定了基礎(chǔ)。然而，試驗多受到外界條件限制，所得結(jié)果很難與實驗理想目標(biāo)相統(tǒng)一。而CFD技術(shù)恰好能有效的解決兩者缺陷并在有效時間內(nèi)完成實驗結(jié)果的研究和分析，并能精確的描述設(shè)備與過程，解決了實驗結(jié)果數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式的單一性。

利用CFD研究流體運(yùn)動，對液力透平內(nèi)部流場進(jìn)行分析和研究，是泵行業(yè)未來發(fā)展的重要方向，但目前研究方法尚不成熟，且應(yīng)用到工程實際中需要一定周期，因此開展此項工作必須建立在總結(jié)以往的設(shè)計方法、經(jīng)驗和科研成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合試驗研究并理論聯(lián)系實際，反復(fù)研究整理才能得到合理的設(shè)計理論和設(shè)計方法。

1.2 CFD技術(shù)商業(yè)性軟件

近些年，CFD技術(shù)的迅速發(fā)展，使得其在流體力學(xué)中應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用，人們意識到在處理相關(guān)問題時，它的作用不容忽視。常用的CFD軟件有兩類，一類是以有限體積法為核心，如FLUENT、STAR-CD、PHOENICS，另一類是以有限元法為核心，如FIDAP。還有的是將兩類方法結(jié)合在一起，如CFX-TASCflow采用基于有限元理論的有限體積法。目前在水力機(jī)械中使用最廣泛的CFD軟件是FLUENT、CFX―TASCflow和STAR-CD[5]。

而CFD技術(shù)經(jīng)過四十年發(fā)展，出現(xiàn)多種數(shù)值解法。FEM的并行是當(dāng)前和將來應(yīng)用的一個不錯的方向。對于水力機(jī)械，還可計算得到任意兩個過水?dāng)嗝骈g的水力損失、泵的揚(yáng)程，預(yù)測葉輪上的扭矩及泵的水力效率。而CFD技術(shù)精度問題一直困擾研究人員，準(zhǔn)確判斷其準(zhǔn)確性和正確性是有待解決的現(xiàn)實問題。因在處理同一物理問題上所采用的建立幾何模型和計算方法的不同，而得到不同的計算結(jié)果。

在處理流體流動問題上，商業(yè)軟件的廣泛開發(fā)應(yīng)用極大的推動了針對泵技術(shù)研究和優(yōu)化問題，有效的縮短在實驗研究階段因?qū)Ρ脙?nèi)部流場分析數(shù)據(jù)手段不足而限制研究進(jìn)度，進(jìn)而增強(qiáng)設(shè)計研發(fā)人員的主觀能動性。

1.3 CFD技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前對液力透平的研究，仍多以泵反轉(zhuǎn)式透平為主，由于反轉(zhuǎn)泵效率低于正常泵工作效率，因而泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化顯得尤為重要。國內(nèi)學(xué)者楊軍虎、袁亞飛等在泵反轉(zhuǎn)做透平以及結(jié)合CFD技術(shù)對液力透平的研究為泵技術(shù)的理論成果提供了大量技術(shù)資料與經(jīng)驗，其中通過對葉片泵增加導(dǎo)葉和優(yōu)化葉片等措施，實現(xiàn)了不同工況條件的液力透平效率的改善。國外學(xué)者則通過對水輪機(jī)的研究，利用CFD技術(shù)對比實驗所得數(shù)據(jù)對液力透平及透平泵的改進(jìn)提出了可貴意見。

由于CFD技術(shù)可以結(jié)合目前三維軟件模型進(jìn)行數(shù)值模擬，通過對三位實體模型的網(wǎng)格劃分與求解，在CFD后處理軟件中可以通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與可視化操作，將液力透平的傳統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行全新的系統(tǒng)升級，改善了以往實驗型結(jié)果分析單一性，大大縮短了在設(shè)計過程中的時間與物力人力消耗。王福軍在CFD軟件原理與應(yīng)用中詳細(xì)介紹了CFD技術(shù)在當(dāng)前各領(lǐng)域的運(yùn)用與擴(kuò)展。袁壽其、劉厚林等學(xué)者通過總結(jié)泵類流體機(jī)械研究進(jìn)展與展望，對現(xiàn)代泵理論的研究具有重要意義[6]。

目前在湍流模型的選擇中，F(xiàn)LUENT軟件提供了標(biāo)準(zhǔn)的k～ε模型、k～ω模型、雷諾應(yīng)力模型（RSM），不同的湍流分析應(yīng)選擇則合適的湍流模型[7]。而在流體分析計算中由于計算流體力學(xué)流場實驗研究難度和耗費(fèi)均比較大，因此在有些使用過程中不能對計算結(jié)果和計算精度做出深入研究，而是修正驗計算結(jié)果，所以使CFD計算的準(zhǔn)確缺乏可信度。另外在CFD使用過程中缺少認(rèn)識和深入理解，無法針對軟件缺陷提出可靠性建議，在軟件二次研發(fā)上不能有所突破。目前使用的網(wǎng)格主要有結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以及混合網(wǎng)格等[8]。并且在劃分網(wǎng)格的使用中，針對非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的流體粘性解決辦法不能有效解決，是當(dāng)前CFD技術(shù)應(yīng)用面臨的困難問題。

2 葉輪設(shè)計分析

2.1 建立方程和建模

第三步如圖3所示進(jìn)行網(wǎng)格化分，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，其節(jié)點(diǎn)為120598，單元數(shù)有153386，并在ICEM CFD中進(jìn)行邊界設(shè)置，主要以進(jìn)出口與壁面為主。

完成相關(guān)操作后，在FLUENT中進(jìn)行計算求解，本模型選擇穩(wěn)定性好與計算精度高的標(biāo)準(zhǔn)k～ε模型，選擇介質(zhì)為清水，給定進(jìn)口速度為4.5m/s，進(jìn)口初始壓力4.8MPa，出口壓力為10MPa。

如圖4所示設(shè)置求解參數(shù)，并選擇SIMPLE算法，初始化流場參數(shù)，保存文件并進(jìn)行迭代計算，觀察分析結(jié)果并保存數(shù)據(jù)。

由以上迭代殘差圖分析可得，計算500步后各項數(shù)據(jù)大致趨于收斂。如圖5～圖7所示分別為葉輪內(nèi)部速度大小與矢量，葉輪內(nèi)部動壓力和總壓力分布情況。從圖7中分析可得，葉輪內(nèi)部流速均勻，未產(chǎn)生壓力過大產(chǎn)生的渦流現(xiàn)象。

2.3 結(jié)論及建議

通過對高揚(yáng)程液力透平葉輪數(shù)值建模分析，得出在設(shè)計高揚(yáng)程液力透平過程中，需要對葉輪模型的葉片形狀、進(jìn)出口安放角、葉片厚度做出合理設(shè)計[11]，并通過改善液力透平模型的進(jìn)出口角度以及葉輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)液力透平回收效率，改善高揚(yáng)程液力透平性能[12]。

進(jìn)行液力透平設(shè)計必須要對內(nèi)部流場特性進(jìn)行分析，通過觀測表明，水力機(jī)械內(nèi)部流動在多數(shù)情況下處于湍流狀態(tài)，流場由各種不同尺度的湍流渦疊合而成[13]。這些渦具有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，渦的大小及旋轉(zhuǎn)軸的方向分布是隨機(jī)的[14，15]。由于湍流的復(fù)雜性，很難通過試驗來掌握水力機(jī)械內(nèi)部的湍流狀態(tài)，而近幾年快速發(fā)展起來的計算流體動力學(xué)（CFD）理論和方法，給我們認(rèn)識水力機(jī)械湍流流動提供了一種新的途徑，對揭示水力機(jī)械流場流動特性與結(jié)構(gòu)動力特性間的復(fù)雜關(guān)系，具有潛在的優(yōu)勢。未來CFD技術(shù)發(fā)展格局，更多面向解決工程實際應(yīng)用問題，優(yōu)化計算系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)值模擬和流體分析運(yùn)算有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)計算結(jié)果的優(yōu)化，完成對工藝設(shè)備的優(yōu)化升級，在液力透平研究中，實現(xiàn)節(jié)能裝置的產(chǎn)業(yè)信息化，提升二次能源利用率；建立高效、實用、精確、便捷的復(fù)雜網(wǎng)格化分技術(shù)，實現(xiàn)云計算在CFD技術(shù)中的有效應(yīng)用，將是未來CFD技術(shù)的發(fā)展趨勢；發(fā)展CFD集成技術(shù)，實現(xiàn)其與CAD/CAM/SOLIDWORKS/PORE無縫銜接，建立一體化平臺，針對不同物理量的分析運(yùn)算建立不同分析模塊，提高應(yīng)用效率；為了提高CFD技術(shù)在液力透平研究與設(shè)計的應(yīng)用，應(yīng)逐步建立評判標(biāo)準(zhǔn)體系。

3 結(jié)語

CFD技術(shù)發(fā)展趨于多元化、高精度、高適應(yīng)性、集成化與模塊化、建立統(tǒng)一的應(yīng)用發(fā)展平臺勢在必行，在計算機(jī)飛速發(fā)展大勢影響下，CFD技術(shù)工程實際應(yīng)用在不斷投入實踐，是為社會實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的科研實踐提供有效措施，逐步帶動實現(xiàn)信息化處理產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。通過對高揚(yáng)程液力透平葉輪設(shè)計分析得出在針對特定工況要求下液力透平關(guān)鍵部件研究為改善能量回收效率及透平發(fā)電中有建設(shè)性論據(jù)，為流體分析計算提供良好的解決方案不斷優(yōu)化科研實踐中難題。

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