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關(guān)鍵詞： 流體力學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：O35

流體力學(xué)是材料成型、機(jī)械、航空航天、土木、化工等多個(gè)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要研究生產(chǎn)、生活中遇到的流體平衡和運(yùn)動規(guī)律的問題。流體力學(xué)具有理論性強(qiáng)、公式推導(dǎo)和基本概念多、對學(xué)生的數(shù)學(xué)物理知識要求高、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。熟練掌握流體力學(xué)這門專業(yè)基礎(chǔ)課程，對解決工程實(shí)際問題有著重要的意義。

結(jié)合實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，目前的流體力學(xué)課程教學(xué)中存在如下問題。首先，大量的基本概念、定理、公式和理論模型需要學(xué)生掌握，抽象復(fù)雜，教師滿堂灌輸，學(xué)生被動接受，導(dǎo)致“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的現(xiàn)象。其次，流體力學(xué)雖理論性較強(qiáng)，但與工程實(shí)際息息相關(guān)，課堂習(xí)題和課后練習(xí)往往與工程實(shí)際脫節(jié)，學(xué)生缺乏理論聯(lián)系實(shí)際，不能很好地將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際工程問題。再次，流體力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)多為演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不能主動設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以驗(yàn)證，不利于培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題、解決問題的能力。

針對流體力學(xué)課程特點(diǎn)和存在的問題，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)考核等方面，對流體力學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行探討。

一、 優(yōu)化理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

流體力學(xué)理論應(yīng)該以掌握概念為基礎(chǔ)，以分析計(jì)算為手段，以加強(qiáng)應(yīng)用為目的來展開。教學(xué)過程中，應(yīng)對教學(xué)章節(jié)劃分輕重主次，進(jìn)行合理取舍，課堂中引入工程實(shí)際問題，進(jìn)行習(xí)題練習(xí)和思考分析，提高思考和解決問題的能力，培養(yǎng)出應(yīng)用型人才。在內(nèi)容選擇上，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的思路和流體力學(xué)自身規(guī)律，優(yōu)化選取教學(xué)內(nèi)容，注重點(diǎn)面結(jié)合。在完整全面介紹基礎(chǔ)知識的前提下，實(shí)時(shí)穿插介紹流體力學(xué)最新科研成果、科學(xué)研究熱點(diǎn)和具體的工程應(yīng)用實(shí)例。在理論教學(xué)內(nèi)容安排方面，應(yīng)該遵循由簡到繁，由易到難的原則，明確課程主線的基礎(chǔ)之上，突出重點(diǎn)的基本概念、掌握基本方法和技巧、培養(yǎng)學(xué)生的思維方式。

在流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以加深對基本概念的理解和對重要公式的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為三類：必開實(shí)驗(yàn)?zāi)K、選開實(shí)驗(yàn)?zāi)K和自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。在必開實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該圍繞流體力學(xué)最重要的理論內(nèi)容，進(jìn)行理解和掌握，去粗取精，探究核心內(nèi)容。在選開實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該結(jié)合流體力學(xué)科研熱點(diǎn)和科研動向，整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)行工程應(yīng)用的培養(yǎng)。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K從無到有，應(yīng)該增大次模塊比例，適當(dāng)增加學(xué)生人數(shù)，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新和研發(fā)的能力，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)作品，可進(jìn)行展覽或參賽，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，提高綜合素質(zhì)。

二、 改進(jìn)教學(xué)方法和手段

流體力學(xué)課程內(nèi)容復(fù)雜枯燥且抽象，對于高等數(shù)學(xué)的要求較多，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)困難較大。為了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)創(chuàng)造力，我們應(yīng)該對教學(xué)方法進(jìn)行探索和改進(jìn)。

為了豐富課堂內(nèi)容，教師應(yīng)該巧妙地設(shè)計(jì)身邊有趣的問題，將問題拋進(jìn)課堂，啟發(fā)學(xué)生的思維。例如，介紹伯努利方程之前，可以搜集吹紙片和吹風(fēng)機(jī)吹乒乓球等有趣的伯努利現(xiàn)象，向?qū)W生提出問題，引入相對枯燥的課程內(nèi)容，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂教學(xué)過程中，適當(dāng)介紹最新的研究成果和研究熱點(diǎn)，可以調(diào)節(jié)課堂氣氛，極大地豐富了學(xué)生的知識面，提高學(xué)習(xí)積極性。例如講解動量方程時(shí)，可以介紹軍艦的不同推進(jìn)方式，增加學(xué)生對流體力學(xué)用于軍事裝備的了解，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動力。教師講解課堂內(nèi)容時(shí)，不能僅限于內(nèi)容本身，應(yīng)該引入研究背景、科學(xué)家的研究思想和發(fā)展進(jìn)程。通過此類介紹，使學(xué)生學(xué)會在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和自主解決問題，通過理論聯(lián)系實(shí)際，從而達(dá)到培養(yǎng)綜合能力的目的。最重要的是，教師講解應(yīng)該形成清晰的立體空間，講解知識點(diǎn)的過程中，注意點(diǎn)線面相結(jié)合，形成清晰的脈絡(luò)，有利于學(xué)生對課程的掌握。

三、 完善課程考核方式

考核的目的在于考察學(xué)生掌握程度，檢驗(yàn)教學(xué)成果，從而促進(jìn)教學(xué)方法的改M和課程的優(yōu)化改革。因此，流體力學(xué)的課程考核應(yīng)該在一定程度上反映學(xué)生的主觀能動性，這樣有助于營造良好的課堂氛圍，促進(jìn)教師與學(xué)生之間的互動和交流。相比于期末考試成績占百分之百比重的傳統(tǒng)考核方式，目前綜合考核的方式更加人性化、合理，操作起來也更加復(fù)雜。

目前，我院主要采用平時(shí)成績和期末成績綜合考核的方式進(jìn)行課程評價(jià)。平時(shí)成績包括課堂考勤、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，每一個(gè)部分占一定的成績比例。平時(shí)成績是學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)狀況、掌握情況的重要反映，也是教師及時(shí)了解教學(xué)整體情況的重要途徑，平時(shí)成績應(yīng)該是考核中最重要的內(nèi)容。在平時(shí)成績考核過程中，教師應(yīng)該對作業(yè)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化，不能盲目采用題海戰(zhàn)術(shù)，應(yīng)分輕重主次，讓學(xué)生對各章節(jié)的學(xué)習(xí)有的放矢，有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)行綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。期末考試可以采用開卷、半開卷的新形式，著重考核學(xué)生利用知識分析問題的能力和創(chuàng)新能力。

結(jié)束語：

流體力學(xué)對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和解決實(shí)際工程問題是非常重要的，教師應(yīng)該在教學(xué)過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，不斷改善教學(xué)方法，最終提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

參考文獻(xiàn)

[1]張志宏，顧建農(nóng)，王家楣.“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索[J].高等理科教育，2006（5）：87-91。

[2]歐陽莉.“流體動力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容及考核方法研究[J].大學(xué)教育，2015：117-118。

[3]楊揚(yáng)，張勤星，王利霞，李倩.工科流體力學(xué)教學(xué)方法與改革[J].大學(xué)教育，2015：129-130。

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關(guān)鍵詞：高等流體力學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)模式

中圖分類號：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）10-0192-03

近幾年，計(jì)算流體力學(xué)與各種工程實(shí)際問題的結(jié)合越來越密切，已成為解決各種流體流動與傳熱問題的強(qiáng)有力工具，并已成功應(yīng)用于建筑、環(huán)境、流體機(jī)械等技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域。過去只能靠實(shí)驗(yàn)手段才能得到的某些結(jié)果，現(xiàn)在已可以借助于計(jì)算流體力學(xué)的手段來完成。在高等建筑院校的土木工程、環(huán)境科學(xué)與工程等學(xué)科中，因涉及大量的流體流動問題，因此，普遍開設(shè)了研究生課程――高等流體力學(xué)（計(jì)算流體力學(xué)）。

多年來，計(jì)算流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要是有限差分法、有限元法、離散化方法等，重點(diǎn)仍然是算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、收斂性的證明及離散精度的討論。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對課程中涉及的大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)感到乏味，課程學(xué)完后，如何采用計(jì)算流體力學(xué)方法對一個(gè)具體的流體流動問題進(jìn)行模擬和分析，學(xué)生往往感到無從下手，并且難以正確采用計(jì)算流體力學(xué)的理論和方法解決工程實(shí)際問題，因此學(xué)生也不能學(xué)以致用。當(dāng)前的研究生課程教學(xué)，不僅在分析問題的深度和廣度上顯得不足，在教學(xué)方法上也存在靈活性不足，互動性不夠，缺乏新穎性等問題。因此，結(jié)合學(xué)科的發(fā)展特點(diǎn)對計(jì)算流體力學(xué)課程現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系及教學(xué)方法進(jìn)行改革，并進(jìn)一步將計(jì)算流體力學(xué)理論與解決工程實(shí)際問題緊密聯(lián)系在一起，培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力顯得尤為必要。

我校研究生課程“高等流體力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容緊密圍繞計(jì)算流體力學(xué)的內(nèi)容，課程組在重慶大學(xué)研究生重點(diǎn)課程和重慶市研究生重點(diǎn)課程教改項(xiàng)目“高等流體力學(xué)”的資助下，對教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的改革做出了一些嘗試，力圖使其教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科的特色，發(fā)揮計(jì)算流體力學(xué)本身應(yīng)有的優(yōu)勢。此外，由于研究生課程教學(xué)學(xué)時(shí)有限、學(xué)生基礎(chǔ)不均，因此，在教學(xué)過程中，合理選擇教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)效率、拓展課程的專業(yè)視野、增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，使得課程學(xué)習(xí)更好地服務(wù)于課題研究，是該課程必須考慮的幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。本文圍繞高等流體力學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行了一些探討，并提出了一些建議。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）已經(jīng)超越了其傳統(tǒng)的外延和內(nèi)涵，不再僅僅是一些數(shù)學(xué)理論和概念，而正成為一門建立在經(jīng)典流體力學(xué)與數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ)之上的新型獨(dú)立學(xué)科。就CFD本質(zhì)來講，流體動力學(xué)是建立能準(zhǔn)確描述具體流動過程的數(shù)學(xué)微分方程組，依據(jù)模擬幾何模型和流動過程特點(diǎn)給予相應(yīng)的邊界條件，最后，聯(lián)立求解方程組，得出一定精度的模擬結(jié)果[1]。CFD兼有理論性和實(shí)踐性的雙重特點(diǎn)。特別是隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值計(jì)算方法的日趨成熟，出現(xiàn)了基于現(xiàn)有流動理論的商用CFD軟件，可以通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，在時(shí)間和空間上定量描述流場的數(shù)值解，從而達(dá)到研究物理問題的目的。商用軟件的出現(xiàn)為學(xué)生學(xué)習(xí)掌握計(jì)算流體力學(xué)提供了有力的輔助手段，但是計(jì)算流體力學(xué)所依賴的基本流體力學(xué)知識和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)仍然是非常重要的。因此，為順應(yīng)科學(xué)的發(fā)展和工程問題研究的需要，計(jì)算流體力學(xué)作為一門重要的研究生學(xué)位課程，在教學(xué)中既要注重理論知識講解，還需拓展其實(shí)際應(yīng)用范圍。對于普通建筑工程類專業(yè)的研究生來講，最關(guān)心的是如何用CFD手段來解決本研究領(lǐng)域的實(shí)際問題，所以關(guān)鍵是掌握計(jì)算流體力學(xué)關(guān)于建模、離散、湍流模型的選擇、對流差分項(xiàng)的格式及時(shí)間積分格式的特點(diǎn)等內(nèi)容；學(xué)會如何編制自己的CFD程序；如何使用現(xiàn)有的商用軟件。

課程的教學(xué)目標(biāo)，要求學(xué)生完成高等流體力學(xué)課程的學(xué)習(xí)后，必須掌握流體力學(xué)的分析推理方法，常見湍流計(jì)算模型以及相關(guān)軟件（CFD）的使用，要具備利用高等流體力學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力。在課程內(nèi)容方面的設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意內(nèi)容的系統(tǒng)連貫和循序漸進(jìn)，便于學(xué)生掌握基本理論和分析流體力學(xué)問題的基本方法。

優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：①矢量場論；②流體力學(xué)基本概念及運(yùn)動描述；③流體力學(xué)基本方程組及其求解；④湍流現(xiàn)象及湍流研究的基本方程；⑤粘性流體流動的數(shù)值分析方法；⑥離散化方法；⑦對流與擴(kuò)散以及流場計(jì)算；⑧軟件――CFX及其應(yīng)用。其中，為了加深對流體力學(xué)的理性認(rèn)識和理解，掌握流體力學(xué)中的思維特點(diǎn)和較綜合的分析推理方法，使學(xué)生在理論修養(yǎng)和實(shí)際處理流體力學(xué)問題的能力上都有明顯的提高，課程組教師在教學(xué)過程中，新增了離散化方法、對流與擴(kuò)散以及流場計(jì)算和軟件應(yīng)用三個(gè)部分的內(nèi)容。增加了CFD軟件的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重學(xué)生的對軟件的使用操作的理解，使其學(xué)以致用。減少了勢流計(jì)算、粘性流動解析解以及邊界層理論這部分內(nèi)容。加大了CFD應(yīng)用程序這部分內(nèi)容。

教材選用本校課程組編寫的《高等流體力學(xué)》，帕坦卡編寫的《傳熱與流體流動的數(shù)值方法》，和陶文銓編寫的《數(shù)值傳熱學(xué)》；參考教材選用吳頌平翻譯的《計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》，王福軍編寫的《計(jì)算流體動力學(xué)分析》，張兆順著的《渦流大渦數(shù)值模擬的理論和應(yīng)用》；實(shí)踐教材選用孫紀(jì)寧編著的《ANSYS CFX對流傳熱數(shù)值模擬基礎(chǔ)應(yīng)用教程》；此外，我們還建立了相關(guān)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，網(wǎng)站上有課程大綱、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)輔助材料等。

課程學(xué)時(shí)數(shù)共45學(xué)時(shí)，采用“兩段制模式”教學(xué)，即將計(jì)算流體力學(xué)課程分為既有關(guān)聯(lián)、又相互獨(dú)立的兩部分。第一部分以基礎(chǔ)知識為主，第二部分以應(yīng)用為主。兩部分獨(dú)立講授，第一部分著重講述流體動力學(xué)基本方程、離散化特征、對流差分格式、邊界條件的處理、紊流模型等，第二部分講述流體流動仿真與CFD軟件應(yīng)用。授課對象為學(xué)術(shù)型碩士、專業(yè)型碩士，授課對象是掌握較強(qiáng)流體力學(xué)知識的學(xué)術(shù)型碩士研究生時(shí)，強(qiáng)化第一部分內(nèi)容；授課對象是專業(yè)學(xué)位研究生時(shí)，則側(cè)重第二部分內(nèi)容。

二、豐富教學(xué)方法，注重自主學(xué)習(xí)能力

1.凝練教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)起點(diǎn)。為了使高等流體力學(xué)課程的知識更好地為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、市政工程、環(huán)境工程等專業(yè)服務(wù)，需要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行凝練。通過參閱其他理工科院校相關(guān)院系的教材和講義，從中精選出適合專業(yè)需要的內(nèi)容編寫教材，并對某些不足進(jìn)行改進(jìn)，注重內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性，使之既能清晰反映高等流體力學(xué)的基本理論，又能結(jié)合上述幾個(gè)專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，與專業(yè)課進(jìn)行有機(jī)銜接和整合。著重收集了與建筑土木工程相關(guān)的流體力學(xué)內(nèi)容。

考慮到研究生的知識水平和知識結(jié)構(gòu)與本科生有較大區(qū)別，并且多數(shù)學(xué)生已經(jīng)掌握了工程流體力學(xué)的一些基礎(chǔ)知識，選取的教學(xué)內(nèi)容具有較高的起點(diǎn)，使學(xué)生在較高的層面上學(xué)會應(yīng)用流體力學(xué)這個(gè)理論工具。

2.采用精講多練的教學(xué)方法。教學(xué)方法由講授、聯(lián)想、解疑、歸納、作業(yè)這幾個(gè)部分組成。其中講授要抓住重點(diǎn)難點(diǎn)，由淺入深的講解，由于課時(shí)較少，內(nèi)容多，要求學(xué)生在上課前充分準(zhǔn)備每一講的內(nèi)容。在課程教學(xué)中改變教師講、學(xué)生聽的習(xí)慣做法，使學(xué)生在課堂上積極思考、踴躍發(fā)言。

高等流體力學(xué)課程具有理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力要求高的特點(diǎn)；但是另一方面，其課時(shí)相對較少，為了解決內(nèi)容深與課時(shí)少的矛盾，在授課方法上側(cè)重于精講多練。對關(guān)鍵的基礎(chǔ)理論部分（如流體力學(xué)基本守恒方程的推導(dǎo)），安排較多的學(xué)時(shí)講深講透，使學(xué)生能夠從本質(zhì)上掌握流體力學(xué)這個(gè)理論工具。同時(shí)，課后安排與基本理論密切相關(guān)的習(xí)題和工程問題讓學(xué)生加以訓(xùn)練，使學(xué)生加深對理論的理解和消化，同時(shí)提高應(yīng)用理論工具解決實(shí)際問題的能力。

3.利用板書、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段。高等流體力學(xué)課程是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的學(xué)科，授課手段不應(yīng)一成不變。在公式推導(dǎo)過程中較多地采用板書的方式更符合學(xué)生的思維習(xí)慣；對于一些實(shí)際工程問題或自然中存在的流體力學(xué)現(xiàn)象，采用動畫或視頻的形式展示更加生動形象，可以幫助學(xué)生較快地建立感性認(rèn)識，從而更好地理解復(fù)雜規(guī)律。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)及時(shí)向?qū)W生提供教學(xué)資源，包括：課程大綱、授課教案、講義、課后習(xí)題、國內(nèi)外相關(guān)教材等資料，旨在給學(xué)生提供一個(gè)全面、簡便、輕松的教學(xué)環(huán)境。

4.利用試驗(yàn)和CFD模擬加深學(xué)生對基本理論的理解。本課程利用學(xué)校和學(xué)院的實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源，開設(shè)演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性試驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。安排適量的CFD程序操作課程，并邀請國內(nèi)外大型設(shè)計(jì)院人員講解CFD軟件，加深學(xué)生對流體力學(xué)工程應(yīng)用的理解。此外，課題組任課教師所從事的科研活動，也給不少學(xué)生提供了實(shí)踐的機(jī)會和場所。收集了與建筑土木工程相關(guān)的工程案例，通過案例討論和分析，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的興趣，提升課程教學(xué)的互動效果，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識分析并解決工程實(shí)踐問題的能力。

5.啟動雙語教學(xué)。為了便于學(xué)生快速準(zhǔn)確地理解國際上關(guān)于本學(xué)科的新知識和先進(jìn)技術(shù)，使學(xué)科技術(shù)更好的與國際接軌，我們在教學(xué)中逐漸開展了雙語教學(xué)。考慮到學(xué)校的實(shí)際情況、學(xué)生英語水平參差不齊等問題，一開始就全部采用外語教學(xué)，勢必會影響教學(xué)效果，因此在學(xué)生學(xué)習(xí)初期使用母語教學(xué)，然后逐漸地部分或全部使用第二語言（英語）進(jìn)行教學(xué)。同時(shí)我們加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)年輕的老師出國深造，能夠更好地講解國外原版的專業(yè)教材，使學(xué)生能夠閱讀相關(guān)技術(shù)知識的英文文獻(xiàn)資料，在雙語教學(xué)實(shí)踐中并且結(jié)合工科專業(yè)特點(diǎn)，能熟練運(yùn)用相關(guān)的英文編程工具和商業(yè)軟件，能夠應(yīng)用英文處理和交流相關(guān)問題，拓展課程中的專業(yè)視野。

三、教學(xué)模式：互動式教學(xué)

保羅?佛萊雷說過：“沒有了對話，就沒有了交流；沒有了交流，也就沒有真正的教育。”[2]互動式教學(xué)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和協(xié)作能力，因此成為國際上大力推行的教學(xué)策略之一[3]。

相對于本科教育，研究生教學(xué)中更注重對學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，所以在研究生課程教學(xué)中更應(yīng)該采用互動式教學(xué)模式，可以更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作力和培養(yǎng)獨(dú)立思考能力。教學(xué)中改變一味地灌輸，注重方法，突出學(xué)生的主體地位，發(fā)揮其主動性，積極開展討論式、演講式、辯論式、案例式等多種形式的教學(xué)方法，激發(fā)其主動思維、辨析、討論的熱情。我們在課程教學(xué)中設(shè)計(jì)了以小組為單位，針對實(shí)際工程問題，進(jìn)行仿真案例計(jì)算。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)盡量將講授的新知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生感興趣的問題，使抽象的理論內(nèi)容借助生動具體的案例和多媒體場景形象化；關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，創(chuàng)造出能夠調(diào)動學(xué)生積極性和學(xué)習(xí)興趣的課堂氛圍，使學(xué)生在寬松的環(huán)境中學(xué)習(xí)和探索。

四、結(jié)束語

在計(jì)算流體力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，作者把握《高等流體力學(xué)》中的重要思想方法，流體力學(xué)問題的本質(zhì)，進(jìn)行深入淺出、生動活潑的講解。同時(shí)結(jié)合作者的科研項(xiàng)目、生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題，向?qū)W生傳授治學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，通過近年的實(shí)踐收到了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟建華.計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的通用軟件[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，26，（2）.

[2]保羅?佛萊雷.被壓迫者教育學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2001.

篇3

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)研究；改革探索

作者簡介：李小川（1976-），男，河南焦作人，揚(yáng)州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，講師；田萌（1977-），女，陜西安康人，揚(yáng)州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，講師。（江蘇?揚(yáng)州?225127）

中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）23-0047-01

“工程流體力學(xué)”課程在能源動力類工科專業(yè)中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運(yùn)動規(guī)律及其實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要的分支學(xué)科。通過本課程流體力學(xué)的基本概念和基本原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握分析和解決本專業(yè)中涉及流體力學(xué)問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，然而當(dāng)前的教學(xué)效果并不理想。自然界和人類生活中，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中均廣泛存在流體流動現(xiàn)象，但是由于缺乏對生活的觀察，學(xué)生很難做到對課本講授內(nèi)容形成直觀映像。此外，自然界中的流動現(xiàn)象往往包含多種流動方式，在理論分析與公式推導(dǎo)中涉及許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗(yàn)公式多，且不易理解記憶，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來很大困難，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難學(xué)，實(shí)踐與應(yīng)用起來更是難上加難，教學(xué)效果不理想，教學(xué)目的難以實(shí)現(xiàn)。還對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)造成很大影響，進(jìn)而影響本科教學(xué)的整體質(zhì)量。因此，“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革勢在必行。

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)調(diào)查研究

“工程流體力學(xué)”課程通常是開設(shè)于熱能動力工程專業(yè)二年級階段。對揚(yáng)州大學(xué)的學(xué)生的問卷調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)生對“工程流體力學(xué)”課程的評價(jià)是“難學(xué)”。為何會有這樣的評價(jià)，通過分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個(gè)方面的原因。

1.研究對象比較抽象

“工程流體力學(xué)”課程本身研究對象是流體，沒有一定的形狀和具有流動性，這是流體區(qū)別于固體的本質(zhì)特征。這一特征決定了流體力學(xué)研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過程復(fù)雜不易理解、易混淆，進(jìn)而導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。因此，能否將前面學(xué)習(xí)過的對“固體”平衡和運(yùn)動物理規(guī)律的分析方法通過比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學(xué)習(xí)遷移是學(xué)生能否很快的掌握本門課程學(xué)習(xí)方法、學(xué)好本課程的一個(gè)很重要的方面。[1]

2.教師與學(xué)生

“教學(xué)”包括“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面的內(nèi)容，忽視任何一個(gè)方面都有可能造成教學(xué)效果的不理想。理論課教學(xué)是工程流體力學(xué)課程教學(xué)的主要方面，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和應(yīng)用于工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學(xué)內(nèi)容仍然是多年前的老教材，對現(xiàn)階段流體力學(xué)的發(fā)展方向和研究成果，以及本學(xué)科的最新科技前沿理論及工程應(yīng)用進(jìn)展不能做到及時(shí)更新，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

教學(xué)方法單一呆板，無法吸引學(xué)生的興趣。經(jīng)?？吹竭@樣一種現(xiàn)象：教師在講臺上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學(xué)的互動性和學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生了無興趣的在座位上睡覺、開小差、玩手機(jī)，基本上是教師在向?qū)W生單方面地傳授知識，這樣的教學(xué)效果是很低的。[2]

本專業(yè)本科生新的培養(yǎng)方案中課程設(shè)置有這樣一個(gè)特點(diǎn)：課程增加，課時(shí)壓縮，總學(xué)分保持不變。“工程流體力學(xué)”課程理論課學(xué)時(shí)從64壓縮到48學(xué)時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容總量不變的情況下，每堂課教授的內(nèi)容，即學(xué)生需要接受的信息量就大大增加了，嚴(yán)重增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)?！案≡辍笔钱?dāng)代很多大學(xué)生所普遍具有的心理特征，導(dǎo)致的直接結(jié)果是學(xué)生自制力差、怕吃苦，上課前不預(yù)習(xí)、課后不認(rèn)真復(fù)習(xí)、作業(yè)普遍抄襲。

二、教學(xué)改革的目標(biāo)

圍繞當(dāng)前“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題，以提高課程教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的，進(jìn)行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學(xué)適應(yīng)新時(shí)代的要求為目的；加強(qiáng)教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，提高“教”的質(zhì)量；加強(qiáng)課程的應(yīng)用性，解決基礎(chǔ)理論課程的知識教育、應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；加強(qiáng)課程教學(xué)評價(jià)與考核體系改革，引入全程教學(xué)評價(jià)與考核機(jī)制。[3]

三、“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學(xué)改革也要同時(shí)從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚(yáng)州大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)本科生課程教學(xué)中進(jìn)行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

篇4

趙立娟

馬亞生

顧 磊

[摘 要] （工程流體力學(xué)）是能源與動力工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，合理的評價(jià)體系能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效果。結(jié)合（工程流體力學(xué)）課程教學(xué)特點(diǎn)及現(xiàn)狀，對該課程的多元評價(jià)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在教學(xué)中進(jìn)行探索，結(jié)果表明教學(xué)效果多元評價(jià)方案能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

[

關(guān)鍵詞 ]工程流體力學(xué)；多元評價(jià)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-0568(2014)35-0051-03

一、 （工程流體力學(xué)）教學(xué)現(xiàn)狀

《工程流體力學(xué)》是能源與動力工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，有著承上啟下的作用，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有著重要的影響?？茖W(xué)、全面、合理的評價(jià)體系能提高學(xué)習(xí)評價(jià)質(zhì)量、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。但目前的評價(jià)模式存在一定的局限性，沒能起到評價(jià)的導(dǎo)向作用，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

1．教學(xué)中存在的問題。 《工程流體力學(xué)》課程要求學(xué)生要具備高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)工程熱力學(xué)等基礎(chǔ)課程的知識，尤其對高等數(shù)學(xué)和力學(xué)知識要求較高。同時(shí)也是泵與風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、鍋爐、制冷、空調(diào)、換熱器、液壓傳動、水力輸送等課程的基礎(chǔ)。 《工程流體力學(xué)》的授課內(nèi)容是學(xué)生將來從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作和科學(xué)研究工作重要的必備知識。流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，研究對象是不具有固定形狀的流體，研究理論比較抽象、一些流體現(xiàn)象不能憑直觀感覺或經(jīng)驗(yàn)去解釋，且經(jīng)驗(yàn)公式繁多、推導(dǎo)過程復(fù)雜。目前該課程的教學(xué)效果不是很理想，教師難“教”、學(xué)生難“學(xué)”已經(jīng)成為師生的共識。河海大學(xué)（以下簡稱“我?！保崮芘c動力工程專業(yè)開設(shè)了4學(xué)分，64學(xué)時(shí)（含8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）的工程流體力學(xué)課程，由于是90人以上的大班，教師無法深入了解學(xué)生。學(xué)生中存在著平時(shí)不學(xué)，考前突擊，考完全忘的現(xiàn)象。教學(xué)沒有循序漸進(jìn)，易造成后續(xù)課程學(xué)習(xí)上的困難。 《工程流體力學(xué)》是面向工程技術(shù)中的流體力學(xué)，學(xué)生對大量無規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式死記硬背是沒有意義的，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析解決問題才是教學(xué)的目的和核心。傳統(tǒng)的教學(xué)與評價(jià)方式對學(xué)生沒有導(dǎo)向性，學(xué)習(xí)的積極性不高，主觀能動性沒有得到很好地發(fā)揮，對身邊的流體力學(xué)問題無從下手，很難做到學(xué)以致用。

2．評價(jià)方式存在的問題。根據(jù)課程教學(xué)、學(xué)生反饋、后續(xù)課程等多方面的調(diào)查分析，目前《工程流體力學(xué)》課程學(xué)習(xí)評價(jià)的局限性表現(xiàn)在以下方面：

(1)評價(jià)的主體單一。現(xiàn)有的《工程流體力學(xué)》評價(jià)模式主體的是教師。所有環(huán)節(jié)都由教師進(jìn)行評價(jià)，過于強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用，忽視了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的地位。學(xué)生被動接受評價(jià)信息，存在客觀性缺失的現(xiàn)象。

(2)評價(jià)的內(nèi)容片面。傳統(tǒng)的《工程流體力學(xué)》學(xué)習(xí)評價(jià)內(nèi)容包括平時(shí)成績（書面作業(yè)、出勤、實(shí)驗(yàn)）和期末考試。期末成績占70%，平時(shí)成績占30%?？荚嚦煽冏鳛橹饕獌?nèi)容來評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成效，其最大缺點(diǎn)是側(cè)重于結(jié)果，忽視了過程。不能充分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和實(shí)際能力。工程流體力學(xué)課程學(xué)習(xí)目的是學(xué)以致用，所以既要重視學(xué)習(xí)過程，也要對學(xué)生實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力、科研攻關(guān)力進(jìn)行全面培養(yǎng)。

(3)評價(jià)的方式單調(diào)。 《工程流體力學(xué)》課程的評價(jià)方式是考試分?jǐn)?shù)。雖然在一定程度上能反映學(xué)生對知識的掌握程度，卻不能客觀地反映學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)效果及學(xué)以致用的能力?？己说膬H是學(xué)生對知識“復(fù)制”的能力，即評價(jià)的是學(xué)生的記憶和保持水平，沒發(fā)揮出學(xué)生的主觀能動性。在近幾年的教學(xué)中有出現(xiàn)不少高分低能學(xué)生，他們在課程考試中可能會取得較好的成績，但對于課本之外知識的獲取能力較差。部分學(xué)習(xí)成績好的學(xué)生還表現(xiàn)出死鉆牛角尖的特征，缺乏從宏觀上把握問題的主旨及方向。高能低分的情況屢見不鮮。因此，評價(jià)的方式應(yīng)有側(cè)重，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基本理論，重視解決問題能力和創(chuàng)新意識的提升。

二、 （工程流體力學(xué)）課程的多元評價(jià)模式的分析

學(xué)生各自有不同的特征，在學(xué)習(xí)過程中能表現(xiàn)出多方面的能力，各種能力的水平是有差異的。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果應(yīng)采多元的評價(jià)模式來進(jìn)行，多方面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和效果。 四針對《工程流體力學(xué)》課程的特點(diǎn)，多元評價(jià)模式包括以下幾方面：

1．評價(jià)主體的多元化。授課教師、學(xué)生個(gè)人、小組都作為評價(jià)主體，在條件允許的情況下后續(xù)課程的教師也可以作為評價(jià)的主體。教師由“一家之言”變?yōu)樵u價(jià)活動的參與者和組織者。學(xué)生由被動的被評價(jià)者變成評價(jià)主體的參與者。學(xué)生的能力是多方面的，有各自的優(yōu)點(diǎn)與不足。學(xué)生能參與自己學(xué)習(xí)效果的評價(jià)，能使學(xué)生的主動性、自尊心、心理個(gè)性得到張揚(yáng)，發(fā)揮學(xué)生的自主性、探索性和創(chuàng)造性。將3-5名學(xué)生組成小組既可訓(xùn)練學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力也有助于學(xué)生整體素質(zhì)的提高。多元化的評價(jià)主體，有利于教師與學(xué)生之間的溝通，以及學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)與合作，提高了評價(jià)結(jié)果的客觀性。

2．評價(jià)內(nèi)容的多元化。按照工程流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的可分為概念學(xué)習(xí)、原理學(xué)習(xí)以及解決問題等幾個(gè)階段。不同階段評價(jià)的內(nèi)容應(yīng)有不同的側(cè)重點(diǎn)。概念及原理階段的學(xué)習(xí)評價(jià)應(yīng)以引導(dǎo)學(xué)生掌握基本理論、能獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生的思維模式為目的，側(cè)重于啟迪學(xué)生的創(chuàng)造性思維。解決問題階段是以引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)觀察、將流體力學(xué)知識與日常生活、水利、水電、能源、環(huán)境、化工等相關(guān)行業(yè)的實(shí)際工程有機(jī)結(jié)合。側(cè)重于學(xué)生流體力學(xué)知識的運(yùn)用能力、理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新意識、動手情況、團(tuán)隊(duì)合作精神等。

3．評價(jià)方法的多元化。依據(jù)評價(jià)內(nèi)容不同，可采用量化評價(jià)和質(zhì)量評價(jià)兩種方法。這兩種評價(jià)方式的各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)都要有明確的含義。量化評價(jià)各項(xiàng)指標(biāo)要做到規(guī)范，易于操作，利于學(xué)生按照指標(biāo)要求不斷修正自己的努力方向，以達(dá)到良好學(xué)習(xí)效果。質(zhì)量評價(jià)是需確定學(xué)生是否積極、方向是否正確而對某些細(xì)節(jié)和小的利弊得失采取模糊評價(jià)的方法，包括到課率、課堂表現(xiàn)等。

三、 （工程流體力學(xué)）課程多元評價(jià)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

1．《工程流體力學(xué)》課程的多元評價(jià)過程。①根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，合理設(shè)定評價(jià)內(nèi)容的各項(xiàng)具體指標(biāo)及權(quán)重系數(shù)，并在開始教學(xué)時(shí)公布評價(jià)的各項(xiàng)具體細(xì)則：②教學(xué)過程評價(jià)主體根據(jù)評價(jià)指標(biāo)對各項(xiàng)評價(jià)內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生在評價(jià)過程中學(xué)習(xí)：③教學(xué)活動后統(tǒng)計(jì)分析各項(xiàng)評價(jià)數(shù)據(jù)，得出學(xué)生學(xué)習(xí)《工程流體力學(xué)》評價(jià)結(jié)果；④根據(jù)需要及時(shí)將評價(jià)的結(jié)果反饋給學(xué)生本人、授課教師、輔導(dǎo)員、家長及后續(xù)課程的教師。通過以上環(huán)節(jié)，學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)狀況有了客觀的認(rèn)識，授課教師可以在評價(jià)的結(jié)果中了解學(xué)生的普遍不足，在今后的教學(xué)中有所側(cè)重，后續(xù)課程的教師可以根據(jù)學(xué)生的掌握情況來調(diào)整授課安排，能對《工程流體力學(xué)》教學(xué)效果起到很大幫助。

2．《工程流體力學(xué)》課程多元評價(jià)體系。 《工程流體力學(xué)》的評價(jià)內(nèi)容包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告、小測驗(yàn)、小組學(xué)習(xí)、課程大作業(yè)和期末考試。 《工程流體力學(xué)》課程多元評價(jià)體系見圖1。

評價(jià)內(nèi)容的不同評價(jià)主體也略有不同。例如，由于整個(gè)授課的周期較長（通常為16周）會在期中安排小測驗(yàn)，目的是幫助學(xué)生鞏固以前學(xué)過的知識，這部分內(nèi)容的評價(jià)由教師來完成比較恰當(dāng)，也方便教師根據(jù)學(xué)生的掌握情況來調(diào)整課程的安排。

表1給出了《工程流體力學(xué)》評價(jià)內(nèi)容的各項(xiàng)指標(biāo)與權(quán)重。評價(jià)主體根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)給出每項(xiàng)評價(jià)內(nèi)容相應(yīng)的等級或分?jǐn)?shù)，成績加權(quán)平均得到各項(xiàng)評價(jià)內(nèi)容的成績，最后總成績是由各項(xiàng)評價(jià)內(nèi)容的分?jǐn)?shù)乘上權(quán)重系數(shù)計(jì)算得出。

工程流體力學(xué)多元評價(jià)側(cè)重于學(xué)習(xí)獨(dú)立分析、解決實(shí)際問題的能力的提升，因而對學(xué)生在過程中的能力的體現(xiàn)評價(jià)內(nèi)容權(quán)重系數(shù)較高，如大作業(yè)中分工任務(wù)的完成情況占到總成績的10%。質(zhì)量評價(jià)的部分內(nèi)容是按等級制來計(jì)分的，級別包括A+、A、A-、n+、B、B-等。這些等級在錄入成績管理系統(tǒng)時(shí)需換算成百分制，對應(yīng)關(guān)系如表2所示。

筆者在教學(xué)中用多元評價(jià)方式對學(xué)生《工程流體力學(xué)》的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行探討。以課內(nèi)大作業(yè)為例，之前的學(xué)生從未做過該項(xiàng)內(nèi)容，在近兩年的教學(xué)中嘗試要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的工程流體力學(xué)的內(nèi)容，聯(lián)系實(shí)際工程，以小組的形式完成流體力學(xué)的理論在實(shí)際應(yīng)用情況調(diào)查的大作業(yè)。如學(xué)習(xí)了流體靜力學(xué)后，學(xué)生以小組為去調(diào)查研究流體靜力學(xué)在實(shí)際工程中應(yīng)用，可以是千斤頂中“帕斯卡原理”，電梯的失重與超重，或者過山車為什么不允許高血壓患者乘坐等，最終用PPT展示給大家。在PPT制作的過程中，有前期資料的準(zhǔn)備，又有中期的編輯，還有后期的展示。學(xué)生能根據(jù)自己的特長在小組承擔(dān)一定的任務(wù)，在完成的過程中，發(fā)現(xiàn)他人的優(yōu)勢和自己的不足，取長補(bǔ)短。同時(shí)，每次學(xué)生的展示活動都進(jìn)行現(xiàn)場評價(jià)，讓學(xué)生對自己的表現(xiàn)有直接的了解。此外，還對大作業(yè)中創(chuàng)新的內(nèi)容在評價(jià)時(shí)給予鼓勵和加分。兩年的實(shí)踐表明，學(xué)生對流體力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣增加，各項(xiàng)評價(jià)內(nèi)容能積極主動完成，對實(shí)際生活通到的一些流體現(xiàn)象有理性的認(rèn)識。例如，曾有一組學(xué)生結(jié)合所學(xué)的流體繞流知識，實(shí)踐驗(yàn)證了“打水漂”的技術(shù)要點(diǎn)。這些說明合理的評價(jià)方式對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力是有導(dǎo)向作用的。

篇5

論文關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)研究；改革探索

“工程流體力學(xué)”課程在能源動力類工科專業(yè)中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運(yùn)動規(guī)律及其實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要的分支學(xué)科。通過本課程流體力學(xué)的基本概念和基本原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握分析和解決本專業(yè)中涉及流體力學(xué)問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，然而當(dāng)前的教學(xué)效果并不理想。自然界和人類生活中，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中均廣泛存在流體流動現(xiàn)象，但是由于缺乏對生活的觀察，學(xué)生很難做到對課本講授內(nèi)容形成直觀映像。此外，自然界中的流動現(xiàn)象往往包含多種流動方式，在理論分析與公式推導(dǎo)中涉及許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗(yàn)公式多，且不易理解記憶，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來很大困難，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難學(xué)，實(shí)踐與應(yīng)用起來更是難上加難，教學(xué)效果不理想，教學(xué)目的難以實(shí)現(xiàn)。還對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)造成很大影響，進(jìn)而影響本科教學(xué)的整體質(zhì)量。因此，“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革勢在必行。

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)調(diào)查研究

“工程流體力學(xué)”課程通常是開設(shè)于熱能動力工程專業(yè)二年級階段。對揚(yáng)州大學(xué)的學(xué)生的問卷調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)生對“工程流體力學(xué)”課程的評價(jià)是“難學(xué)”。為何會有這樣的評價(jià)，通過分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個(gè)方面的原因。

1.研究對象比較抽象

“工程流體力學(xué)”課程本身研究對象是流體，沒有一定的形狀和具有流動性，這是流體區(qū)別于固體的本質(zhì)特征。這一特征決定了流體力學(xué)研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過程復(fù)雜不易理解、易混淆，進(jìn)而導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。因此，能否將前面學(xué)習(xí)過的對“固體”平衡和運(yùn)動物理規(guī)律的分析方法通過比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學(xué)習(xí)遷移是學(xué)生能否很快的掌握本門課程學(xué)習(xí)方法、學(xué)好本課程的一個(gè)很重要的方面。

2.教師與學(xué)生

“教學(xué)”包括“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面的內(nèi)容，忽視任何一個(gè)方面都有可能造成教學(xué)效果的不理想。理論課教學(xué)是工程流體力學(xué)課程教學(xué)的主要方面，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和應(yīng)用于工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學(xué)內(nèi)容仍然是多年前的老教材，對現(xiàn)階段流體力學(xué)的發(fā)展方向和研究成果，以及本學(xué)科的最新科技前沿理論及工程應(yīng)用進(jìn)展不能做到及時(shí)更新，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

教學(xué)方法單一呆板，無法吸引學(xué)生的興趣。經(jīng)?？吹竭@樣一種現(xiàn)象：教師在講臺上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學(xué)的互動性和學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生了無興趣的在座位上睡覺、開小差、玩手機(jī)，基本上是教師在向?qū)W生單方面地傳授知識，這樣的教學(xué)效果是很低的。

本專業(yè)本科生新的培養(yǎng)方案中課程設(shè)置有這樣一個(gè)特點(diǎn)：課程增加，課時(shí)壓縮，總學(xué)分保持不變?！肮こ塘黧w力學(xué)”課程理論課學(xué)時(shí)從64壓縮到48學(xué)時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容總量不變的情況下，每堂課教授的內(nèi)容，即學(xué)生需要接受的信息量就大大增加了，嚴(yán)重增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)?！案≡辍笔钱?dāng)代很多大學(xué)生所普遍具有的心理特征，導(dǎo)致的直接結(jié)果是學(xué)生自制力差、怕吃苦，上課前不預(yù)習(xí)、課后不認(rèn)真復(fù)習(xí)、作業(yè)普遍抄襲。

二、教學(xué)改革的目標(biāo)

圍繞當(dāng)前“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題，以提高課程教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的，進(jìn)行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學(xué)適應(yīng)新時(shí)代的要求為目的；加強(qiáng)教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，提高“教”的質(zhì)量；加強(qiáng)課程的應(yīng)用性，解決基礎(chǔ)理論課程的知識教育、應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；加強(qiáng)課程教學(xué)評價(jià)與考核體系改革，引入全程教學(xué)評價(jià)與考核機(jī)制。

三、“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學(xué)改革也要同時(shí)從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚(yáng)州大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)本科生課程教學(xué)中進(jìn)行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

（1）俗話說“良好的開端是成功的一半”，第一堂課的重要性也就不言而喻了。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的直接原動力，能否在開始就激發(fā)學(xué)生對“工程流體力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。運(yùn)用多媒體技術(shù)，通過生動的視頻和動畫向?qū)W生展示生活中隨處可見的流體力學(xué)現(xiàn)象。如，男孩子喜歡足球、乒乓球的比較多，可以用“香蕉球”和“弧圈球”現(xiàn)象的流體力學(xué)解釋來吸引他們的注意力，還有其他的現(xiàn)象如高爾夫球表面的凹坑設(shè)計(jì)依據(jù)，飛機(jī)機(jī)翼能夠產(chǎn)生巨大升力，跑車外形設(shè)計(jì)成流線型又是什么道理等等。此外我國正在實(shí)施的“南水北調(diào)”工程同樣涉及很多流體力學(xué)相關(guān)知識，以上這些事例都是學(xué)生所非常熟悉而又在學(xué)習(xí)之前無法用理論來解釋的現(xiàn)象，很容易引起學(xué)生的注意力和想要探索的興趣。

（2）合理使用多媒體。在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，采用多媒體有利于學(xué)生對流動現(xiàn)象的感性認(rèn)識，加深對概念的理解，提高學(xué)習(xí)興趣。但是，采用過多或華麗的多媒體也會產(chǎn)生一些負(fù)面作用，如多媒體教學(xué)替代板書節(jié)約了時(shí)間，增加了授課容量，但相應(yīng)的講課速度也就比較快，學(xué)生不易吸收和消化，容易造成學(xué)生“跟不上”進(jìn)度，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，傳統(tǒng)板書與多媒體有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方式可以充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到最佳教學(xué)效果。當(dāng)然，不同教學(xué)方式之間的比例分配的“度”是需要關(guān)注的問題。

2.教學(xué)內(nèi)容的選擇

“工程流體力學(xué)”課程是機(jī)械、能源、化工、動力、建筑、生物、航天等專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，這些專業(yè)具有不同的特點(diǎn)，對流體力學(xué)知識需求的側(cè)重點(diǎn)也不同。因此，教材的選取要有針對性，即根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)和要求、學(xué)生層次來選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現(xiàn)階段流體力學(xué)最新的發(fā)展方向與研究成果，不斷更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，做到課程內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。

3.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)必不可少的組成部分，屬于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)對理論進(jìn)行驗(yàn)證，從而加深對課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、建立開放性實(shí)驗(yàn)室，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

4.課程評價(jià)與考核體系

對于“工程流體力學(xué)”課程來說，學(xué)習(xí)要達(dá)到的目的是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識對實(shí)際工程問題的進(jìn)行分析和解決的能力，而不是對課本理論知識和大量復(fù)雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評價(jià)與考核體系非常重要。針對學(xué)生普遍存在的平時(shí)不努力、考前幾天突擊考試的現(xiàn)象，摒棄“一考定成績”的考核方式，采用靈活的、全程考核方式取得了很好的教學(xué)效果。具體做法是：提高平時(shí)成績所占最終成績權(quán)重，包括出勤率、課堂互動和討論、小測試、作業(yè)質(zhì)量等平時(shí)學(xué)習(xí)各方面的表現(xiàn)；期末考試成績權(quán)重減少，采用閉卷方式，但考題中所涉及的公式、圖表等會在試卷中集中給出，并增加一些干擾公式進(jìn)去，既避免了學(xué)生花大量時(shí)間去記憶毫無規(guī)律可言、而又易忘的經(jīng)驗(yàn)公式，同時(shí)也達(dá)到了考核學(xué)生選取基本理論和公式去分析、解決實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的。

篇6

關(guān)鍵詞：汽車；空氣動力；計(jì)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]?，F(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(jì)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。空氣阻力主要分為摩擦阻力和壓力阻力，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(shí)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(shí)也能減少排放并降低使用成本[5]。有試驗(yàn)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(jì)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(gè)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(jì)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(shí)，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(gè)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(shí)，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(jì)、壓力分析等以風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究為主，實(shí)驗(yàn)成本極高[4，6]，對汽車外形的氣動特性研究十分困難。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）是流體力學(xué)的一個(gè)重要分支，以計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展為基礎(chǔ)，是流體力學(xué)理論分析、計(jì)算科學(xué)及數(shù)值計(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)分析，CFD軟件研究可以縮短汽車設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)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(gè)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(jì)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(jì)算上，也主要是基于氣動力學(xué)計(jì)算的流體模型進(jìn)行分析。當(dāng)今社會，車輛的設(shè)計(jì)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(shí)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(xiǎn)不一定來自背后，危險(xiǎn)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(shí)，是不存在氣動側(cè)向力的。但在汽車實(shí)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(shí)，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(shí)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(gè)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(shí)，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(xiǎn)[12]，因此，氣動側(cè)力也是汽車設(shè)計(jì)中必須分析的一個(gè)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(shí)驗(yàn)方法可以對側(cè)風(fēng)進(jìn)行研究，但利用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)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(jì)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(jì)效果，相關(guān)軟件的使用也使設(shè)計(jì)更科學(xué)、安全、環(huán)保和人性化。現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，車輛的設(shè)計(jì)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(jì)相關(guān)知識的交叉，將對汽車實(shí)車造型與分析評價(jià)產(chǎn)生重大影響，逐漸成為汽車產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)的主要理論知識。

參考文獻(xiàn)：

[1]解小琴.流體力學(xué)在汽車車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，25（6）：1672-2094.

[2]簡潔，張鐵山，嚴(yán)萍華，邵成峰.空氣動力學(xué)對汽車性能的影響[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2012，39（5）：37-41.

[3]谷正氣.汽車空氣動力學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]張楠.計(jì)算流體力學(xué)軟件在汽車氣動問題研究中的應(yīng)用[J].重慶電子工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，20（2）：125-127.

[5]章林鳳.汽車空氣阻力和散熱性能的仿真及優(yōu)化[J].汽車科技，2013，（1）：31-36.

[6]王俊，龔旭，李義林，葉堅(jiān).CFD技術(shù)在汽車車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].汽車技術(shù)，2013，（4）：14-17.

[7]谷正氣，郭建成，張清林，金益峰.某跑車尾翼外形變化對氣動升力影響的仿真分析[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（3）：248-252.

[8]張勇，谷正氣，劉水長.車身姿勢對風(fēng)洞試驗(yàn)氣動升力測量影響研究[J].汽車工程，2015，37（3）：295-299.

[9]劉加利，張繼業(yè)，張衛(wèi)華.真空管道高速列車氣動阻力及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，34（1）：10-15.

[10]劉強(qiáng)，白鵬，李鋒.不同雷諾數(shù)下翼型氣動特性及層流分離現(xiàn)象演化[J].航空學(xué)報(bào)，2016，（35）：1-11.

[11]于夢閣，張繼業(yè)，張衛(wèi)華.橫風(fēng)下高速列車流線型頭型多目標(biāo)氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014，50（24）：122-129.

篇7

根據(jù)流體力學(xué)課程的性質(zhì)、特點(diǎn)，結(jié)合自身的工程實(shí)踐經(jīng)歷和教學(xué)體會，文章從優(yōu)化教材內(nèi)容、提煉講授方法、發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)模式優(yōu)勢、挖掘多媒體教學(xué)潛力、培養(yǎng)學(xué)生科研能力等方面，探討了流體力學(xué)課程教學(xué)改革的具體措施和成效，提出了有益于學(xué)生理解流體力學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)方法。此研究對改善流體力學(xué)課程的教學(xué)效果、探索大專業(yè)背景下的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)； 教學(xué)改革； 實(shí)踐教學(xué)； 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：

10052909（2013）04004103

流體力學(xué)是關(guān)于流體機(jī)械運(yùn)動規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科，是力學(xué)的一個(gè)分支。中國各高校的土木工程、流體機(jī)械、農(nóng)林、石油化工等專業(yè)均開設(shè)了流體力學(xué)課程，它屬于專業(yè)基礎(chǔ)課。

該門課所涉及的基本原理和基礎(chǔ)理論對專業(yè)課的學(xué)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以至解決工程實(shí)際問題等起著非常重要的理論支撐作用和指導(dǎo)意義。尤其對于工科學(xué)生，他們畢業(yè)后大部分在生產(chǎn)一線從事技術(shù)管理工作，必須具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)應(yīng)用和現(xiàn)場協(xié)調(diào)能力。這就要求流體力學(xué)課程教學(xué)將理論知識與實(shí)踐能力培養(yǎng)相結(jié)合，將課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，積極探索適應(yīng)工科學(xué)生專業(yè)設(shè)置和就業(yè)主導(dǎo)方向的課程教學(xué)新模式。蘭州交通大學(xué)在土木工程、環(huán)境工程、市政工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱能動力工程等專業(yè)均開設(shè)了流體力學(xué)課，在長期的教學(xué)實(shí)踐中積累了一些該課程的教學(xué)體會。

一、優(yōu)化教材內(nèi)容，課堂講解力求深入淺出

流體力學(xué)課程體系的主要內(nèi)容包括基本理論和實(shí)驗(yàn)兩大部分。由于流體力學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展以及社會對各專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)要求的不斷變化，有些在用教材已不能滿足教學(xué)要求。因此，教師在備課時(shí)要盡可能多地參閱質(zhì)量高、實(shí)用性強(qiáng)的教材，力求對同一個(gè)問題進(jìn)行多角度分析。教學(xué)中應(yīng)將不同教材版本的不同提法告訴學(xué)生，讓學(xué)生課后獨(dú)立思考并提出自己的見解。在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)該從課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性出發(fā)，將教材原有章節(jié)順序重新調(diào)整，便于學(xué)生對相關(guān)知識的理解。比如，在講解流體運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)、動

力學(xué)基礎(chǔ)時(shí)，先從粘性流體三維不可壓縮流動的運(yùn)動微分

方程（即N-S方程）入手，對實(shí)際流體的流動特征進(jìn)行描述，學(xué)生就可獲得流體動力學(xué)的基本輪廓，進(jìn)而了解只要該方程中粘性力項(xiàng)為零就可得到理想流體運(yùn)動微分方程。在此基礎(chǔ)上，再令加速度項(xiàng)為零（即流體處于靜止?fàn)顟B(tài)或相對平衡狀態(tài)），就可得到流體平衡微分方程（即歐拉方程）。通過這一調(diào)整，省去了許多推導(dǎo)過程，而且也能讓學(xué)生對流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的力學(xué)機(jī)制有更明晰的認(rèn)識。

在課堂講解上，教師要力求做到深入淺出。流體力學(xué)中的一些公式或方程的推導(dǎo)過程很繁雜，教師過多地羅列推導(dǎo)內(nèi)容會導(dǎo)致學(xué)生的厭學(xué)情緒，甚至有些聽不懂的干脆就放棄學(xué)習(xí)。比如，在講解流體微團(tuán)運(yùn)動分析時(shí)，可以將多數(shù)學(xué)生兒時(shí)玩的“泥球沿坡面下滾”游戲作為例子來講解，因?yàn)榇蟛糠謱W(xué)生有過這樣的親身體驗(yàn)，他們很容易理解泥球在滾動的同時(shí)將伴隨變形和旋轉(zhuǎn)，這樣后面的推導(dǎo)就容易被學(xué)生接受了。在講解管嘴出流時(shí)，可以學(xué)生每天接觸的水龍頭用水的例子。比如在12∶00-13∶00期間用水，12∶00時(shí)流出水龍頭的水流速度很大，隨著鍋筒內(nèi)水位的逐漸下降，到接近13∶00時(shí)用水，在同樣的水龍頭開度下，水龍頭內(nèi)的水流速度明顯要比12∶00時(shí)的流速小，學(xué)生由此很容易理解有效作用水頭與排水量的關(guān)系。

二、發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)勢

傳統(tǒng)教學(xué)模式即教師以講解、板書的形式將知識傳授給學(xué)生的一種教學(xué)方法。該方法在不同層次的教學(xué)活動中發(fā)揮了積極的作用。教師生動、形象的描述以及肢體語言能使學(xué)生有身臨其境之感，這種教學(xué)模式有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，教師可以根據(jù)課堂上學(xué)生的反應(yīng)來適時(shí)調(diào)整講解速度和思路，并以板書的形式突出重點(diǎn)和難點(diǎn)。流體力課程中有相當(dāng)一部分內(nèi)容是力學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識的綜合，只有通過嚴(yán)密推導(dǎo)或作圖才能比較透徹地講清其基本原理。比如連續(xù)性方程、能量方程、動量方程、（N-S）方程等是流體力學(xué)中的經(jīng)典理論，也是難點(diǎn)所在。只有通過板書推導(dǎo)，學(xué)生才能理解其物理事實(shí)，明確其解決工程問題的一般思路和步驟。流體微團(tuán)運(yùn)動分析一節(jié)是運(yùn)動學(xué)中的核心內(nèi)容，許多學(xué)生很難理解流體微團(tuán)能同時(shí)具有“平動、變形（線變形和角變形）、旋轉(zhuǎn)”三種運(yùn)動趨勢。這就要求教師從介紹速度分解定理入手，通過理論推導(dǎo)和對流體微團(tuán)運(yùn)動變形的圖示兩種方法來講解。水擊現(xiàn)象中伴隨管道中壓力和流速交替變化從而引起壓力波的“順向”及“逆向”傳播過程，如果不通過在黑板上逐步圖示的方法，學(xué)生很難明白水擊發(fā)生的物理實(shí)質(zhì)。另外，傳統(tǒng)教學(xué)方法也能展示教師的板書和繪圖功底。如果教師的書法很漂亮，徒手繪圖效果好，能增加學(xué)生對教師的敬重感，從而激發(fā)他們對流體力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。

三、深挖多媒體教學(xué)潛力

隨著科技的飛速發(fā)展和國家對教學(xué)投資力度的加大，現(xiàn)代化的教學(xué)手段在提高課程教學(xué)質(zhì)量上發(fā)揮了重要作用。在流體力學(xué)課程教學(xué)中，通過播放課件、視頻、教學(xué)片等，能讓學(xué)生很直觀地理解流體流動的具體特征。比如，漩渦的形成、管嘴出流時(shí)真空區(qū)的形成、兩個(gè)相鄰局部阻礙之間的干擾等現(xiàn)象，這些內(nèi)容用枯燥的文字描述是很難理解的，但利用多媒體演示，學(xué)生從動態(tài)的、形象逼真的圖像中就很容易理解流體力學(xué)現(xiàn)象。紊流是一種高度復(fù)雜的三維非穩(wěn)態(tài)、有旋流動。對其流動規(guī)律的研究一直是流體力學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。紊流中，存在高流速層的流體質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入低流速層，并與低流速層質(zhì)點(diǎn)發(fā)生動量交換，以及低流速層流體質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入高流速層與高流速層質(zhì)點(diǎn)發(fā)生動量交換的過程。過去教師通過板書圖示講解之后，仍有近70%的學(xué)生不理解雷諾應(yīng)力與紊流脈動的因果關(guān)系。但是，通過動漫形式顯示具有不同初速度的流體質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入另一流層后對兩個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)速度在不同方向的影響過程，使這一復(fù)雜問題簡單化，學(xué)生也容易接受。另外，利用教學(xué)錄像，學(xué)生對流體力學(xué)現(xiàn)象尤其是大海的潮起潮落、龍卷風(fēng)運(yùn)動、橋墩后尾流變化，以及1940年美國塔科馬海峽大橋由于風(fēng)振而坍塌的整個(gè)過程印象深刻。多年的經(jīng)驗(yàn)表明：多媒體在教學(xué)中的運(yùn)用對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣、增強(qiáng)求知欲、開闊視野起到了積極的作用。但是，多媒體教學(xué)潛力的開發(fā)取決于教師的前期投入，也就是說，授課前教師必須投入大量的精力制作多媒體課件，使其包含豐富的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)還能調(diào)動學(xué)生積極的參與意識[1]。只有這樣，作為傳統(tǒng)教學(xué)方法輔助手段的多媒體教學(xué)，才能在幫助學(xué)生理解難點(diǎn)、掌握重點(diǎn)、提高學(xué)習(xí)效率上發(fā)揮越來越重要的作用。

四、加強(qiáng)科研實(shí)訓(xùn)，開闊學(xué)生視野

引導(dǎo)學(xué)生參與科研活動，在科學(xué)研究中增長學(xué)生的專業(yè)知識，開闊學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。教師在完成課堂教學(xué)任務(wù)之后，就課內(nèi)某一知識點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，開展科學(xué)研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識，提高其認(rèn)知水平。學(xué)生以書面形式定期反映自己在查閱文獻(xiàn)和學(xué)習(xí)研究中的收獲。教師根據(jù)學(xué)生書面總結(jié)的完成情況給予評價(jià)。此外，教師也鼓勵學(xué)生主動參與校內(nèi)外的科研活動，并定期寫出自己的體會交指導(dǎo)教師評定[2-3]。學(xué)生參與的科研內(nèi)容即使與其所學(xué)專業(yè)的學(xué)科領(lǐng)域有一定距離，也將得到支持，因?yàn)閰⑴c科研活動對學(xué)生能起到開闊視野、激發(fā)科研熱情、訓(xùn)練科研思維的作用[4]。同時(shí)還將進(jìn)一步密切科學(xué)研究與專業(yè)學(xué)習(xí)之間的關(guān)系，為學(xué)生進(jìn)入更高層次的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

流體力學(xué)是一門系統(tǒng)性和理論性都較強(qiáng)的課程，它既體現(xiàn)了經(jīng)典力學(xué)的基本思想，也反映了數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械等多學(xué)科在現(xiàn)代工程中的交叉應(yīng)用。在學(xué)分制教學(xué)管理體制和大專業(yè)背景下的人才培養(yǎng)模式，根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)來尋求合適的教學(xué)方法，構(gòu)建有創(chuàng)新特色的流體力學(xué)課程教學(xué)改革體系，是一個(gè)艱難而漫長的過程，還需要在今后的教學(xué)工作中作出更多的努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊小林， 楊開明， 嚴(yán)敬，等.流體力學(xué)課程教學(xué)改革探析[J].高等教育研究， 2006， 22（2）：47-48.

[2] 王燁， 孫三祥， 張濟(jì)世.《水泵及水泵站》課程設(shè)計(jì)教學(xué)新模式研究[J].高等建筑教育， 2010， 19（3）： 117-119.

[3] 王燁， 陳煥新.《水泵及水泵站》課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革[J].高等建筑教育， 2011， 20（3）： 91-94.

[4] 馬寶峰，李巖， 郭輝，等.基于科研問題的力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐[J].力學(xué)與實(shí)踐， 2012，34（1）： 103-105.

Investigation and practice on multiangle teaching method of fluid mechanics

WANG Yea， LI Yaningb

（a. School of Environmental and Municipal Engineering； b. School of Automation and Electrical Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Gansu 730070， P. R. China）

Abstract：

篇8

關(guān)鍵詞：輔助教學(xué)軟件;流體力學(xué);教學(xué)模式

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）40-0273-02

一、引言

多媒體技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代教育教學(xué)中應(yīng)用越來越廣泛，能創(chuàng)建新型的教學(xué)模式，改善傳統(tǒng)課堂教學(xué)的效果。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)教學(xué)軟件，幫助學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，及時(shí)檢驗(yàn)所學(xué)知識的掌握程度，這種教學(xué)方式稱為CAI（Computer Assist Instruction），即計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)[1]?！读黧w力學(xué)》是很多工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，如安全工程、環(huán)境工程、土木工程等。該課程是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，涉及的高等數(shù)學(xué)和物理學(xué)的知識比較多，基本概念比較多，計(jì)算公式比較多。學(xué)生普遍反映該課程的學(xué)習(xí)難度比較大，理解和掌握該課程的內(nèi)容比較困難，學(xué)習(xí)的積極性和主動性不高[2]。隨著教學(xué)模式的變化及研究型教學(xué)的要求，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力、及時(shí)檢查學(xué)習(xí)效果，最大程度地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，是教學(xué)面臨的主要問題之一。作者在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)《流體力學(xué)》課程的教學(xué)要求及特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了《流體力學(xué)》輔助教學(xué)軟件，在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本課程開發(fā)的《流體力學(xué)》輔助教學(xué)軟件包括四個(gè)模塊：系統(tǒng)管理、課程要點(diǎn)、工程實(shí)例、自我測試。

1.系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理模塊包括用戶管理、試題管理、學(xué)習(xí)記錄等功能?！读黧w力學(xué)》輔助教學(xué)軟件需要登錄，登錄界面包括學(xué)號和密碼兩個(gè)部分。學(xué)生以用戶身份進(jìn)入軟件后，可以修改密碼、查看學(xué)習(xí)記錄，但不能使用試題管理功能。教師用戶用管理員賬號登錄，可以增加、刪除用戶，能增刪和修改試題，并能瀏覽學(xué)生學(xué)習(xí)的詳細(xì)情況和掌握測試結(jié)果等。

2.課程要點(diǎn)。課程要點(diǎn)模塊主要包括《流體力學(xué)》課程各章節(jié)的內(nèi)容，如：基本概念、流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)、流動阻力計(jì)算、流體出流及管流等，可根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況增加和刪除內(nèi)容?；靖拍畈糠謱⒄n程各章的主要概念集中起來，每章均選取比較重要的、需要學(xué)生掌握的內(nèi)容放在軟件中，尤其是對重點(diǎn)的計(jì)算公式進(jìn)行解釋，讓學(xué)生能夠有重點(diǎn)地進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的效率。

3.工程實(shí)例。該部分收集了與流體力學(xué)知識相關(guān)的工程實(shí)例，尤其是重大工程實(shí)例以及近年來的一些熱點(diǎn)問題實(shí)例，這樣能引起學(xué)生的積極性和興趣。工程實(shí)例對應(yīng)各章內(nèi)容，包括文字描述、圖片、視頻等，并提出相關(guān)流體力學(xué)問題。比如：南水北調(diào)工程、長江三峽大壩工程、飛機(jī)導(dǎo)彈的研制、潰壩事故、臺風(fēng)登陸等，使學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際、拓寬知識面、提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

4.自我測試。自我測試模塊根據(jù)不同的知識點(diǎn)設(shè)計(jì)有不同的題型，主要包括填空題、判斷題、選擇題、簡單計(jì)算題和應(yīng)用題。學(xué)生可以自主選擇不同題目進(jìn)行測試，及時(shí)了解知識掌握程度和學(xué)習(xí)效果，查看試題答案可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的薄弱環(huán)節(jié)。教師查看測試成績可以了解學(xué)生掌握相關(guān)知識的情況，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，有針對性地進(jìn)行改進(jìn)。教師事先建立測試試題庫，并能不斷完善。學(xué)習(xí)完成選擇的測試題后可以隨時(shí)查看成績和正確答案，教師對主觀題可以給出詳細(xì)的評閱，指出出錯的關(guān)鍵點(diǎn)。

三、教學(xué)軟件功能的實(shí)現(xiàn)

1.開發(fā)工具的選擇?！读黧w力學(xué)》輔助教學(xué)軟件的開發(fā)選取B/S的開發(fā)模式，學(xué)生能方便使用該軟件。選用Visual Basic 6.0作為軟件開發(fā)語言，VB6.0提供了可視化的Windows界面設(shè)計(jì)功能，具有強(qiáng)大和快速的數(shù)據(jù)處理能力。本軟件的數(shù)據(jù)庫選取Access數(shù)據(jù)庫，能方便和快速管理各類數(shù)據(jù)。Access的優(yōu)點(diǎn)在于它有豐富的開發(fā)界面及使用環(huán)境，有著強(qiáng)大的報(bào)表創(chuàng)建功能[3]。

2.各模塊功能的實(shí)現(xiàn)?！读黧w力學(xué)》輔助教學(xué)軟件按照各模塊的功能，采用友好的界面實(shí)現(xiàn)各部分功能。在菜單中點(diǎn)擊各按鈕可以進(jìn)行各模塊界面，再點(diǎn)擊進(jìn)入各子功能模塊;也可以在下拉菜單中選擇子菜單直接進(jìn)入各子功能模塊。自我測試模塊先選擇題型，再進(jìn)行各種題型的答題操作。答題時(shí)可隨時(shí)返回重新選擇試題，查看試題答案時(shí)可以通過鏈接查看相關(guān)知識要點(diǎn)，有針對性地復(fù)習(xí)課程的基礎(chǔ)知識，以便牢固掌握易混淆、難理解的知識點(diǎn)。學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，可以不受課堂的限制，隨時(shí)主動、靈活地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，及時(shí)查缺補(bǔ)漏，充分調(diào)動學(xué)習(xí)的主動性、積極性。圖1為應(yīng)用題測試界面。

四、輔助教學(xué)的效果評價(jià)

該輔助教學(xué)軟件在《流體力學(xué)》的教學(xué)中連續(xù)運(yùn)用了幾年，并不斷進(jìn)行了完善。為了評價(jià)該輔助教學(xué)軟件的效果，設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷，以便了解該軟件的應(yīng)用效果。調(diào)查問卷如表1所示。

經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，對回收的有效問卷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，該《流體力學(xué)》輔助教學(xué)軟件有效彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的不足，教學(xué)內(nèi)容選擇恰當(dāng)，重點(diǎn)突出，充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，軟件簡便、實(shí)用。95%以上的學(xué)生愿意使用該輔助教學(xué)軟件，認(rèn)為能充分利用課余時(shí)間，積極、主動地選擇自己感興趣的內(nèi)容，拓寬了自己的知識面，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，對自己的學(xué)習(xí)有較大幫助，希望不斷豐富和完善該教學(xué)軟件。

五、結(jié)語

素質(zhì)教育的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是要使學(xué)生能主動地學(xué)習(xí)，采取個(gè)體化教學(xué)方式，理論聯(lián)系實(shí)際。采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件，學(xué)生可以量身定制自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，不受時(shí)間和空間限制自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，實(shí)時(shí)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)的興趣和積極性，取得最佳的學(xué)習(xí)效果。輔助教學(xué)軟件的應(yīng)用是傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式的有益補(bǔ)充，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力有重要的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡鄉(xiāng)峰，沈慧娟.多媒體CAI課件的制作與評價(jià)[J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（6）：44-47.

篇9

【關(guān)鍵詞】礦井通風(fēng)；基本概念；理論基礎(chǔ)；分析

一、礦井通風(fēng)基礎(chǔ)理論概念問題分析

對礦井通風(fēng)基礎(chǔ)理論概念進(jìn)行分析的過程中，會涉及到以下幾方面的理解難點(diǎn)：

第一，理想氣體的性質(zhì)是屬于理想流體還是完全氣體。在礦井通風(fēng)、熱力學(xué)與物理化學(xué)等方面所理解的完全氣體與理想流體、氣體差異。

第二，在特定條件下，能量方程和動量方程的共性問題。微分型運(yùn)動方程的成為與積分型動量方程為何存在差異[1]。

第三，利用熱力學(xué)的第一定律和流體力學(xué)能量方程來描述流體流動的特性具有哪些共性。

二、完全氣體、理想流體與理想氣體關(guān)系

（一）理想流體和真實(shí)流體

理想流體就是無粘性流體，而真實(shí)的流體都具有粘性。但是，因?yàn)槔脭?shù)學(xué)描述并處理粘性流體的難度較大，所以，針對像空氣和水等粘性比較小的流體，在實(shí)際的過程中是將其當(dāng)作理想流體來研究的，這樣可以更好地體現(xiàn)出流體主要的運(yùn)動特性，再根據(jù)所需來對粘性影響因素進(jìn)行考慮。所以，理想流體只是為了方便研究現(xiàn)實(shí)問題而將真實(shí)流體簡化并抽象后存在的[2]。

（二）完全氣體和真實(shí)氣體

完全氣體所滿足的熱力學(xué)參數(shù)關(guān)系為：

（1）

其中，P是氣體壓力，R是氣體常數(shù)，d為氣體的密度，T則是氣體的溫度，而e代表的是單位質(zhì)量氣體的比內(nèi)能，cv是氣體比定容熱容。

在公式（1）中的前一公式表示的是完全氣體狀態(tài)，而后一公式表示的則是完全氣體熱量狀態(tài)，不符合公式（1）熱力學(xué)參數(shù)關(guān)系的氣體就是真實(shí)氣體。

（三）完全氣體、理想流體與理想氣體區(qū)別

現(xiàn)階段，礦井通風(fēng)的相關(guān)技術(shù)與研究工作人員在理想氣體的界定方面存在較多疑問，滿足公式（1）的參數(shù)關(guān)系就是理想氣體，還是符合無粘性流體理想流體是理想氣體？

在各個(gè)領(lǐng)域中，理想氣體的界定都存在差異，所以，很容易導(dǎo)致完全氣體、理想流體與理想氣體在概念上混淆[3]。在礦井通風(fēng)與熱力學(xué)等著作中將理想氣體定義為符合公式（1）的完全氣體，主要原因就是熱力學(xué)的研究范圍就是以氣體的狀態(tài)變化特性為重點(diǎn)。但是，在大部分的國外礦井通風(fēng)以及流體力學(xué)的著作中是把符合公式（1）的氣體定義成完全氣體，并將理想氣體當(dāng)作理想流體中的一部分，所以，理想流體的特性就是無粘性氣體。主要的原因就是在流體力學(xué)的領(lǐng)域中，經(jīng)常使用理想流體作為總稱，并不會將理想氣體獨(dú)立出來介紹。

三、數(shù)學(xué)描述礦井風(fēng)流流動規(guī)律

流體是物質(zhì)運(yùn)動狀態(tài)中的一種，所以同樣遵循物質(zhì)運(yùn)動的規(guī)律，并且物質(zhì)運(yùn)動的規(guī)律還可以對流體運(yùn)動的規(guī)律進(jìn)行描述。

（一）系統(tǒng)與控制體

系統(tǒng)，主要是涵蓋確定不變的物質(zhì)集合，而在流體力學(xué)中，主要指的就是確定流體質(zhì)點(diǎn)所組成的流體團(tuán)。與此同時(shí)，系統(tǒng)的邊界會隨著流體的運(yùn)動而運(yùn)動，通常情況下利用拉格朗日法來對流體團(tuán)形成的系統(tǒng)流動規(guī)律進(jìn)行分析[4]。然而流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動比較復(fù)雜，所以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析比較困難。

控制體，就是相對于某一固定不變的坐標(biāo)系，物體所流過的體積，并且其邊界也是始終固定不變的。

（二）歐拉型基本方程

1.微分型運(yùn)動方程

流體流動過程中的時(shí)變加速度與位變加速度的數(shù)學(xué)公式可以表示成：

（2）

公式（2）是利用牛頓第二定律來描述流體流動規(guī)律的。

2.積分型動量方程

積分型動量方程的單位就是動量對于時(shí)間的變化率，也就是控制體內(nèi)的動量對時(shí)間變化率是作用于控制體內(nèi)流體上合外力和單位時(shí)間經(jīng)過控制面流入流體動量的和，具體的方程關(guān)系式為：

（3）

3.微分型運(yùn)動方程和積分型動量方程共性分析

將公式（1）與（2）進(jìn)行對比，公式（2）主要是對流體運(yùn)動特性進(jìn)行描述的微分型，也就是分析描述單位質(zhì)量的流體，其動量對于時(shí)間變化率和單位質(zhì)量流體內(nèi)部受力關(guān)系。L、T、M分別代表距離、時(shí)間與質(zhì)量量綱，則公式（2）中的右邊量綱就是 ，也就是加速度量綱，因此被叫作運(yùn)動方程。而公式（3）所描述的則是流體運(yùn)動特性的積分型，可以將公式右邊量綱表示為 ，所以被稱作動量方程。

四、熱力學(xué)第一定律和能量方程關(guān)系

流體在實(shí)際的流動過程中，會產(chǎn)生熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，同時(shí)由于流體溫度的變化會使流體的密度與阻力等發(fā)生變化[5]。因此，流體流動的規(guī)律需要使用熱力學(xué)第一定律或者是流體力學(xué)的能量方程來表示與分析，因?yàn)樗鼈兊睦碚摶A(chǔ)相同，也就是能量守恒定律。在單位時(shí)間內(nèi)傳入控制體內(nèi)的熱量、經(jīng)過控制面流入流體總能量與外界對控制體內(nèi)的流體所作功的總和與控制體內(nèi)的流體總能量相對時(shí)間變化率是一致的。所以，熱力學(xué)中的第一定律與能量方程都可以描述涉及熱現(xiàn)象流體的宏觀流動過程。

結(jié)束語：

綜上所述，在熱力學(xué)與流體力學(xué)等基礎(chǔ)理論的發(fā)展過程中，積極地推動了礦井通風(fēng)動力學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，然而，在實(shí)際的礦井通風(fēng)安全工作中，技術(shù)工作人員始終很難把礦井通風(fēng)的動力學(xué)與熱力學(xué)以及流體力學(xué)等基礎(chǔ)理論相互聯(lián)系起來，并且在實(shí)際的應(yīng)用過程中，會混淆不同領(lǐng)域基礎(chǔ)理論的公式。并且，流體流動基礎(chǔ)理論和礦井通風(fēng)理論的嚴(yán)重脫節(jié)也會導(dǎo)致其他基礎(chǔ)理論在礦井通風(fēng)動力學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用效果。但是，通過文章對各基礎(chǔ)理論的分析與礦井通風(fēng)基本理論的聯(lián)系，強(qiáng)化了兩者間的理論聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳寧，陸愈實(shí).基于GIS的礦井通風(fēng)預(yù)警信息系統(tǒng)研究[J].中國礦業(yè)，2012，21（3）：111-113.

[2]黃俊歆，王李管，熊書敏等.礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維聯(lián)通巷道建模算法及其應(yīng)用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，43（8）：3173-3179.

[3]楊茹馨，謝賢平，韓孟微等.應(yīng)用層次分析法確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)值[J].河南科學(xué)，2012，30（10）：1525-1529.

篇10

關(guān)鍵詞 計(jì)算流體力學(xué)；風(fēng)機(jī)；數(shù)值模擬；發(fā)展前景

中圖分類號TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）73-0209-01

0引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的的不斷進(jìn)步和發(fā)展，風(fēng)機(jī)的產(chǎn)生在國民經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)發(fā)展中起到很大的促進(jìn)作用，風(fēng)機(jī)將隨著時(shí)代的發(fā)展，不斷更新技術(shù)研究，從而能夠更好的適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，人們僅靠試驗(yàn)取得數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)設(shè)計(jì)。但由于試驗(yàn)研究方法受到各種條件的限制，很多模擬參數(shù)的測量受到很多不良因素的影響，給測量結(jié)果帶來很大的困難，很容易降低風(fēng)機(jī)數(shù)值的實(shí)用性，對風(fēng)機(jī)數(shù)值測量的誤差加大。而現(xiàn)階段，由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用商業(yè)CFD軟件對風(fēng)機(jī)的全三維流場進(jìn)行模擬已越來越普遍，也就是利用計(jì)算流體力學(xué)對風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬的研究，給數(shù)值模擬工作帶來了很大的便利，通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，模擬結(jié)果有助于理解風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動規(guī)律。

1 計(jì)算流體力學(xué)的概念分析

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）起源于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)的學(xué)科興起跟計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展有很大關(guān)系，隨著人們對其不斷的發(fā)展和研究，計(jì)算流體力學(xué)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，各種商品化的CFD通用性軟件開始應(yīng)用這類力學(xué)研究，同時(shí)更是對很多工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)發(fā)展起到很大的作用，計(jì)算流體力學(xué)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，利用數(shù)值的方法進(jìn)行對流體力學(xué)各類問題的研究和模擬，主要在離散格式、湍流模型與網(wǎng)格生成等方面進(jìn)行相對的數(shù)值試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，利用計(jì)算流體力學(xué)研發(fā)出得CFD技術(shù)，不僅極大的克服了傳統(tǒng)流體力學(xué)中不完善的問題，而且還在應(yīng)用領(lǐng)域得以全面的擴(kuò)大，很多核能、化工、建筑等領(lǐng)域都有其力學(xué)的涉略。風(fēng)機(jī)在以上領(lǐng)域也有其所用之處，為此，計(jì)算流體力學(xué)對風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和研究也有很大的作用。

2 風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬分析

眾所周知，風(fēng)機(jī)的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工具，其在對生產(chǎn)過程中發(fā)出的大量濕、熱、工業(yè)粉塵、甚至有害氣體和蒸汽都有著有效的防護(hù)和凈化處理的作用，同時(shí)還能回收再利用，有效的對資源進(jìn)行合理的分配整合，其中風(fēng)機(jī)在紡織業(yè)的作用較為突出，絡(luò)筒機(jī)的離心風(fēng)機(jī)提供了吸紗的作用，不僅可以免去資源浪費(fèi)，還能減少紡紗機(jī)的能源消耗，有效的提高紡紗質(zhì)量，具有更多的促進(jìn)作用。在工業(yè)發(fā)展中，風(fēng)機(jī)從節(jié)能、降低噪聲污染的角度來說，尤其更大的促進(jìn)作用，因此在風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)原理上，更多的要注重高效率，但就目前市面上的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，可謂參差不齊，很多規(guī)格和品種配套性極差，為此在工業(yè)應(yīng)用上也受到了很大的影響，需要對已有的風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，數(shù)字模擬其實(shí)是以電子計(jì)算機(jī)為工具，把數(shù)學(xué)模型蘊(yùn)藏的定量關(guān)系展示出來，利用計(jì)算流體力學(xué)對風(fēng)機(jī)的復(fù)雜流動問題的模擬計(jì)算，通過數(shù)值離散求解流體運(yùn)動方程，揭示風(fēng)機(jī)流體機(jī)理和流動規(guī)律，從而研制出新的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，使整個(gè)產(chǎn)品從開發(fā)到運(yùn)用都能夠達(dá)到更為經(jīng)濟(jì)和省時(shí)的作用。

3 基于計(jì)算流體力學(xué)的風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬的應(yīng)用

利用計(jì)算流體力學(xué)來研究風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬，這種方法對風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)提供更為依據(jù)原理，對風(fēng)機(jī)的不斷完善起到促進(jìn)作用，其應(yīng)用范圍很廣，例如：通過對地鐵專用軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)來說，這類風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用在地鐵車站和隧道區(qū)間內(nèi)，因其受都流量大、壓頭高和功率大等特點(diǎn)的制約，試驗(yàn)成為了地鐵軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)的一般途徑，但是卻在人力物力上有極大的消耗，造成設(shè)計(jì)成本的浪費(fèi)。為了克服這一弊端，采用計(jì)算流體力學(xué)的原理，對地鐵軸流風(fēng)機(jī)采用進(jìn)行數(shù)值模擬，主要是對地鐵軸流風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和安裝角度進(jìn)行模擬，通過得出的最后結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)設(shè)計(jì)方案，并將模擬結(jié)果與廠家的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作了對比，酌情查處風(fēng)機(jī)是否有需要改動之處，從而提高風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)效率，具有明顯的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)論

以上對計(jì)算流體力學(xué)的風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬的分析和研究，計(jì)算流體力學(xué)不僅是對風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)有很大的促進(jìn)作用，更大的提高風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)效率，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其作用會越來越大，充分了的利用計(jì)算機(jī)和數(shù)值數(shù)學(xué)的結(jié)合，對流體力學(xué)的各類問題進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，以解決實(shí)際問題。從而有助于人們對風(fēng)機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行深入了解和不斷完善，依靠合理的計(jì)算來優(yōu)化風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，計(jì)算流體力學(xué)不僅是科學(xué)技術(shù)革新的依據(jù)，更是極大滿足了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行對風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬的技術(shù)研究，更是對設(shè)計(jì)高效率的風(fēng)機(jī)具有重大意義。

參考文獻(xiàn)

[1]黃其柏.離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率噪聲的理論與聲輻射特性研究[D].西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)年學(xué)術(shù)年會文集，2009.