工程流體力學論文
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工程流體力學論文范文第1篇
關鍵詞：流體力學；教學改革；探討
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A
流體力學是一門研究流體運動基本規律以及流體與物體之間的相互作用力的學科，它作為一門嚴密的且應用面很廣的專業基礎學科，是以數學、物理學為基礎發展起來的，也是土木、機械、動力、水利、環境等學科的一門技術基礎課程。改革開放以來，雖然各院校在該課程教學實踐中都積累了豐富的經驗并取得了不少成果，但是在該課程建設中仍存在著許多問題。論文結合教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革以及師資隊伍建設三方面探討提高流體力學教學水平的方法。
一、 流體力學教學現狀
流體力學是一門主要研究流體平衡和運動規律及其實際應用的技術科學，具有理論性強、工程實際應用廣、概念和方程較多且易混淆、對學生高等數學知識及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點。流體力學建立在理論、計算、實驗三大技術手段之上，是化工、土木、機械等眾多學科或專業的基礎學科。另外，流體力學在環境工程設計和實際工程中也有著廣泛的應用，是水處理設備設計與應用的必備知識，以及生態分析的重要理論基礎。同時，流體力學是環境工程與其他學科體系溝通的橋梁，這個橋梁作用是其他基礎課或專業課無法替代的，直接影響到環境工程學科體系的完善性。因此，提高流體力學課教學質量，使學生學好本門課程，培養學生分析問題的能力和創新能力，對流體力學課程教學進行改革以適應學科發展顯得十分必要。
目前國內院校的流體力學課程教學過程大體可歸納為“課前預習、課堂教師講授、實驗室實驗、課后教師評閱”的四段串行模式。實踐證明，這種傳統的教學模式在強化理論教學成果以及動手能力的培養方面效果比較顯著，然而在創新意識培養方面卻收效甚微。原因在于：①理論教學中注重經驗理論與公式的講解，而公式多且乏味，導致教師難教，學生難懂，課堂教學缺乏生動性。另外，本科流體力學理論教學模式多為填鴨式教育，對學生而言，流體力學課缺少客觀體驗，理論抽象，不易理解，而由此帶來了一系列的問題是現在流體力學課程教學的主要障礙；②目前，大部分院校的流體力學實驗教學多采用傳統驗證性實驗，每一學生進行的實驗完全相同，教師由實驗報告的數據評定實驗成績。雖然實驗有利于增進學生對理論知識的理解，但此手段不能激發學生的積極性，無法體現學生的主體性，也不能培養學生的創造性[1]。由于實驗教學內容多數為驗證性實驗，在按既定的理論知識和實驗方案實踐的過程中，學生所得到的主要是從理論知識到實踐成果的收獲，而教師的作用主要是理論知識的傳授，具體實驗的演示、引導與糾錯，甚至有時會耳提面命，因此學生作為學習主體的創造性很難有機會得到展示。
因此，采用一種有效的教學方法進行流體力學理論和實驗教學的改革，激發學生的學習積極性和主動性，以提高流體力學課程教學質量，并對相關專業產生積極的影響，從而促進學生創新性的培養非常有必要。
二、 培養學生對邏輯思維的興趣
學生對任何概念和公式的形成、理解有一個過程，而在流體力學中，這些概念、公式又較為抽象，要求學生具備較強的邏輯思維能力，因此，根據學生掌握知識的快慢，耐心引導學生進行邏輯思維，培養學生對邏輯思維的興趣，使他們產生對邏輯推理的愛好，就成為教學中的關鍵。例如，流體力學中的三大方程――連續性方程、動量方程和能量方程需通過輸運公式逐步推導而來，如此的教學安排便使知識較為系統、連貫、緊湊，并有利于認識各個方程的物理意義。而輸運公式的推導由于邏輯性較強，講授時就需要花費較多的學時和精力來理清邏輯思路，理解每一步推導中的物理含義和數學要領，使學生對輸運公式有一個清晰準確地理解。最后，將輸運公式中的物理量換成質量、動量、能量即可得出連續性方程、動量方程和能量方程，如此便形成了較為完整的邏輯演繹體系。此種方式不僅使理論教學更加清晰明了，而且會使學生對將要學習的知識接受產生極大興趣，具有更加強烈的探索感和求知欲。
三、 教學方法探討
教學方法作為聯結教師和學生的重要紐帶，在提高教學質量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應學科發展要求，工科“流體力學”課程方法的改革勢在必行，作者結合自身多年的教學經驗，針對該課程特點，認為應該在以下幾個方面進行課程教學方法改革。
（1）重視緒論課的作用
部分教師認為緒論課僅是對流體力學的簡單介紹，作用不大，所以對緒論的授課過程照本宣科、枯燥無味。其實緒論課對整個教學活動的成功與否起了至關重要的作用，它不僅是學生了解流體力學課程的窗口，也是教師教學水平的第一次展示。
講授緒論課的較好方法是介紹流體力學的成就、發展方向、廣闊前景及其在國民經濟中的重要作用等。教師要注重講解流體力學知識在工程中的應用，特別是教師自己承擔的科研項目，以展示流體力學在科學和工程技術中所取得的輝煌成就[2]。例如，通過介紹流體力學理論在“神舟號”系列飛船上的廣泛應用，使學生明白流體力學這門相對古老的學科還具有旺盛的生命力；通過介紹美國華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風中倒塌的例子，說明在實際工程中忽視流體力學會造成巨大的災難[3]。另外，流體力學的發展史對于激勵學生的學習熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時，要善于借助互聯網，及時的將一些重要理論的發展過程、重要研究成果展現在學生的面前[4]。
（2）從實例中引出教學內容
流體力學雖有概念多、邏輯性強、理論上較難理解的特點，但卻與生活和生產實際密切相關。在具體教學內容的講解過程中，穿插一些生活中的現象，并結合課本中的理論“雙管齊下”，利用學生求趣、求新、求知的心理，引導學生學習并掌握教學內容。例如，在講流體粘性時，比較水的粘性和油的粘性；在講流體靜力學知識時，可講一些水庫垮壩事件，主要是設計時有缺陷和施工存在著質量問題，不能承受水對壁面的靜壓力。另外，還可以進行一些相關事例的延伸，如是否建設三峽工程時流體力學專家的爭論，通過分析得到的建設三峽工程必要性的結論等，使學生切實體會到學好流體力學的重要性[5]。利用這些鮮活的事例，使課堂教學更生動、更有意義。
（3）師生互動，培養良好學風
調動學生主動的學習，培養學生良好的學風，提高學生綜合素質，是加強流體力學教學效果的重要條件。作者在每次講課后都會對本次課程的內容進行總結，然后下次課隨機抽取部分學生回顧上次課的內容，并讓其他學生作出補充和建議。在課堂上，多為學生提供隨堂練習的機會，師生互相之間進行探討和思考，針對練習中的問題講解做題思路和方法，給予糾正和補充。這種授課模式充分調動了學生的主觀能動性，課堂氣氛活躍，有利于拓寬學生的思維深度，查漏補缺。學風對于任何一門課程教學的成功與否都起到了非常關鍵的作用，所以從第一堂課、第一次作業就要嚴格要求學生，對作業的批改做到一絲不茍，指出其作業中的各種問題并要求其修改。例如，要求學生對作業中的每道題，在解答時必須寫出已知、求解，并畫出相應圖示，這些小細節可以幫助學生以簡明的方式加深理解題意，取得了較好的效果。
（4）重視實驗教學
流體力學按研究方法可以分為理論流體力學、實驗流體力學和計算流體力學。實驗流體力學是理論流體力學發展的基礎，是計算流體力學的檢驗依據。因此，實驗教學在流體力學教學中有著極其重要的地位。流體力學中的公式繁多，難以記憶，難以理解，通過實驗可以加強學生對公式的感性認識，有助于學生深刻理解公式和概念的物理意義。例如，在講解伯努利方程意義的時候，單從公式上講解并不形象，通過能量方程實驗，可以使學生非常直觀的理解伯努利方程中每一項對應的意義。對于沒有開的實驗課，通過在網絡上收集照片、視頻等展示給學生，也可提高學生對理論知識的理解[6]。
（5）傳統教學方式和多媒體技術互補
過去，流體力學課程在教學手段上采用板書教學，這種方式能夠在教師的書寫和同步的講解中促進學生的積極思維與參與意識，但對教學內容中比較抽象的概念、復雜的流動現象和流動規律，很難用語言和文字準確、形象地描述。多媒體教學最大的優點是形象、生動、具體、直觀、易于理解且信息量大，但也有不能突出推導過程和思維、學生對知識的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統教學方法和多媒體技術綜合應用于教學過程是一種很好的方法，在講授偏重于推導過程的內容時采用傳統授課方式，而講授直觀形象的內容時采用多媒體教學方法，做到取長補短、優化組合，會獲得較好的教學效果[7]。
四、師資隊伍的建設
為適應素質教育的需要，教師不僅要掌握先進的教學手段，而且要努力研究實施素質教育的教學方法。在實際教學過程中，要靈活應用各種教學方法，并且要善于歸納總結教學經驗，虛心向有經驗的教師請教，同時要高度重視學生的反饋信息，不斷調整自己的教學思路，只有這樣才能逐步提高自己的教學水平。社會發展對教師的自身素質提出了更高的要求，教師要明確教學水平的提高和發展是一個畢生的過程，教師應該不斷開闊視野，更新知識體系，才能形成對流體力學更深層次的理解和認識。
五、 結論
論文結合流體力學教學現狀，從學生興趣培養、教學方法改革及師資隊伍建設三方面論述的教學方法，將教與學有機結合起來，使枯燥的流體力學課堂變得生動活潑，多方面激發學生的主動性、積極性及創造性。將上述方法運用于教學實踐后發現，該方法能夠有效的提高流體力學課程的教學效果。
參考文獻
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[5]陳霞.流體力學教學方法的探討和研究[J].科技文匯，2011（9）：104-108
[6]岳建芝，李剛.流體力學教學中的幾點體會[J].科技信息，2009（29）：187
工程流體力學論文范文第2篇
關鍵詞：計算流體力學；化學工程；應用
Abstract: in the chemical research and development of the field, play an important role in computational fluid dynamics, this paper mainly introduces the basic principles of computational fluid dynamics, and the application of computational fluid dynamics in the field of chemical engineering, application mainly through the introduction of computational fluid dynamics in the stirred tank, heat exchanger, distillation, thin film evaporator burning, etc., to reflect the fluid mechanics made in chemical engineering contribution.
Keywords: computational fluid mechanics; chemical engineering; application
中圖分類號：TQ021.1 文獻標識碼：A
1 計算流體力學概述
作為流體力學的一個分支，計算流體力學主要負責，在固定的幾何形狀空間內，求解流體的動量方程、熱量方程、質量方程以及其它的一些相關方程，然后通過進行計算機模擬，得到在特定條件下流體的有關數據。計算流體力學主要根據動量、能量、質量守恒方程，通過數值計算方法來求解出流動主控方程，并最終得到各種流動現象的規律。
計算流體力學主要包括3種計算方法：差分法、有限元法以及有限體積法。這是一個涉及到多個領域的學科，它不僅包括計算機科學、流體力學等專業學科，還有計算幾何學、數值分析以及偏微分方程等數學理論知識。通過計算流體力學進行模擬，主要是為了作出預測和獲得信息，來更好的控制流體流動。理論的預測主要來自于數學模型結果，并不是來源于實際的物理模型結果。
起初，計算流體力學主要用在航天事業、核工業以及汽車制造業上，解決一些涉及空氣動力學方面的流體力學問題。計算流體力學的計算與實驗研究相比，不僅成本低、速度快，還可以模擬真實、理想條件，所以，在各種流體現象的研究過程中，計算流體力學成為對各種流動系統和流動過程，進行設計、操作和研究的有利工具。
在上個世紀60年代末期，在流體力學各相關行業中，計算流體力學已經得到了廣泛應用，直到上世紀90年代后期，才開始對于化學工程的模擬計算，現在化工領域中，計算流體力學已經成為流體流動和傳質的重要研究工具。
在各種化工裝置中，計算流體力學都可以進行模擬、分析、預測，比如說，可以在流體流動過程中，對于其中的傳質、傳熱進行預測，比如在蒸餾塔中進行的兩相傳質流動狀態的模擬，在模擬加熱器里進行的傳熱效果的模擬；在攪拌槽混合設備可以進行模擬設計、放大；可以對化學反應及反應速率進行描述分析，并在反應器中進行模擬，比如可以在燃燒反應器、生化反應器，可以進行反應速率的模擬；另外，還可以進行一些設備的分離、過濾、干燥方面的模擬，以及一些裝置內流體流動的模擬。
2 計算流體力學在化學工程中的應用
2.1 計算流體力學在攪拌槽中的應用
由于攪拌槽內部流動比較復雜，現在，攪拌混合仍然還沒有形成完善的理論體系，在對一些混合設備，比如攪拌槽等，進行放大設計的時候，往往經驗成分要多于理論計算。在實際的工業體系中，尤其是快速反應體系，還有高黏度非牛頓物系，不同程度的非均勻性存在于工業規模的反應器中，而且，不均勻性的嚴重性是隨著規模的增大而增大的。所以，目前經驗放大設計的可靠性，正在迎來前所未有的挑戰，這就更有必要需要，更深入的對攪拌槽的內部流場展開研究。
最初，Harvey等對攪拌槽內的流場，利用計算機進行二維模擬，這些年來，通過采用計算流體力學的方法，對攪拌槽內的流場進行研究的技術，取得了較快的發展，這種方法在節省大量研究經費的同時，也可以獲得實驗所不能得到的數據。之后，Sun等針對攪拌槽氣液兩相流動，利用計算流體力學的湍流模型進行了三維模擬，實驗結果顯示，計算流體力學能很好地對攪拌器上部氣體分布進行預測，對攪拌器底部區域的模擬卻沒有取得較好的效果。后來，Javed等也通過計算流體力學軟件Fluent，對Rushton型渦輪攪拌槽湍流，作了與時間相關的三維數值預測，和實驗結果比較顯示，攪拌葉輪上下平均速域，兩項結果一致，但在湍動能的結果上，計算值和實驗結果還是存在一定差異的。
之后，又進行了許多類似的實驗，實驗證明，通過計算流體力學與數字粒子圖像測速儀相結合，有益于更深入地對攪拌裝置進行研究。通過數字粒子圖像測速儀的測量數據，可以對計算流體力學的計算結果進行驗證，另外，數字粒子圖像測速儀的測定點速度，也可以作為計算流體力學的邊界條件。除此之外，多普勒激光測速儀也可以與計算流體力學相結合，用于研究攪拌。
2.2 計算流體力學在換熱器中的應用
在化學工程中，換熱設備應用比較廣泛，它可以詳細、準確地對殼程的流動、傳熱特性做出預測，這不僅有助于設計經濟和可靠的換熱器，還有助于對現有管殼式換熱器的性能做出評價，在工業的應用過程中起著十分重要的作用。
管殼式換熱器不僅具有比較復雜的幾何結構，而且流動、傳熱的影響因素也比較多，通過計算流體力學，利用計算機對換熱器殼側流場進行模擬，這就有助于對殼側瞬態的溫度場、速度場加以了解，這是其它方法所難以掌握的，這就方便了對換熱器的機理分析以及結構優化。
其中，一些國外專家針對換熱器內，流體流動的計算流體力學模擬展開過一些研究。熊智強等專家，針對換熱器弓形折流板流場，利用該技術進行了數值模擬，研究結果表明，在弓形折流板的背面，存在著流動死區，導致一些區域的流速偏低，通過在弓形折流板上開孔，計算流體力學計算結果顯示，其傳熱效率有了明顯的提高，殼側壓降有了明顯降低。
一般來說，管殼式換熱器中流體流動為湍流，與此同時，在實際的應用過程中，管殼式換熱器中管的數量又比較多，這就給計算增加了難度。現在，針對于管殼式換熱器殼程流動的研究，主要采用的還是二維、三維單相研究方法，另外，三維兩相還有多相的計算流體力學模擬應用的還是比較少的。
2.3 計算流體力學在其他方面的應用
在其它的一些化工領域中，計算流體力學的應用也是比較廣泛的。比如說，在精餾塔中的應用，在薄膜蒸發器中的應用，在燃燒反應器中的應用，在生化反應器中的應用，如下進行簡要概述。
在精餾塔氣液兩相流動、傳質的研究過程中，計算流體力學是其中的一項重要工具，通過進行計算流體力學模擬，可以微觀的檢測到塔內氣液兩相流動狀況。當然，在模擬精餾塔內流體流動上，計算流體力學模擬也存在一些不足，比如說，在規整填料塔內流體流動的模擬上，模擬結果與實驗值還是存在一定偏差的。這主要因為數學模型還不夠精確，這就要求無論在流體力學的理論分析上，還是實驗研究，都需要進一步加強。
通過計算流體力學的應用，對薄膜蒸發器內各種場分布實現成功預測，這就在薄膜蒸發器內，進一步滿足了對液膜流動、傳熱、傳質機理的研究。但是由于在薄膜蒸發器內，蒸發過程比較復雜，無論國內還是國外，基于計算流體力學技術，針對薄膜蒸發器流體流動特性所展開的研究還是比較少的。
在各種燃燒系統中，計算流體力學的應用也是比較廣泛的。通過計算流體力學，在燃燒過程中，可以對各種狀態參數進行模擬，對燃燒器的燃燒過程加深理解，這不僅可以實現對燃燒反應器的優化，還可以相應的控制污染物排放量。
另外，在生化反應器模擬研究的過程中，計算流體力學也是一個重要的手段。生物反應器包括攪拌式生化反應器、氣升式環流反應器等，通過對計算流體力學技術的應用，不但可以獲取速度場、溫度場、濃度場等方面的詳細信息，還有助于對生化反應器優化、設計、放大等方面的研究。
但是，目前計算流體力學技術仍然不是很成熟，比如說，一些復雜物理、湍流、反應等現象，還不太容易找到合適的模型，在許多問題的應用上，數學模型也不夠精確。這就需要工作人員要針對研究對象，做出合理的選擇。即便如此，在化工過程研究中，計算流體力學技術已經成為不可缺少的工具，相信隨著科學技術的發展，在化工領域中，計算流體力學技術將會得到更廣泛的應用。
參考文獻
[1] 張少華.化學鏈燃燒系統設計與計算流體力學模擬.華中科技大學碩士學位論文.2011(07).
[2] 成娟.計算流體力學中的高精度數值方法回顧[A].計算物理.2009(09).
工程流體力學論文范文第3篇
關鍵詞：工程流體力學；教學改革；第一次課
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0218-02
工程流體力學課程在我校這一工科院校中，長期以來，本科生在未學習之前，已經從他人那里了解到，這門課很難，不好學，不好過關。學生認為流體力學難學的后果，直接反映在多年來很少有人、甚至無人報考我校工科流體力學方向的碩士和博士，致使我校工程流體力學方向后續人才短缺，學科建設出現重重困難。那么作者希望學生在學習這門課程的過程中，是輕松、主動而有興趣地去學習。為了幫助學生克服畏難情緒，對工程流體力學課程學習產生興趣，輕松學好這門課，作者在十幾年的教學過程當中，積累了一些經驗。開好頭，為課程打好良好的第一印象非常關鍵，所以作者非常重視第一次課的講授內容，以增強學生學習信心和培養學習興趣為主要目的，為順利完成該課程的學習奠定基礎。
一、第一次課的教學內容
在第一次課，首先自我介紹，然后點名相互認識，留下聯系方式，介紹教材和參考書，授課的章節和學時安排等常規內容外，講授內容主要分為兩大塊：（1）上課要求；（2）緒論。
1.上課要求。上課要求主要包括課程學習目的和意義、出席和上課紀律要求、作業和實驗報告要求、考核方法等內容。①學習目的和意義。學習目的和意義按照大綱要求，掌握流體力學的基本知識，及其解決問題的基本方法和基本實驗技能。強調“基本”的含義，因為是首次接觸本課程，系統介紹流體力學知識，對大家的要求是“基本”的，同時也強調僅這些即將學的基本知識也能夠解決一些工程應用的問題，并簡單舉例。②出席和上課紀律要求。出席和上課紀律應該遵守學校規定，但是考慮到學生個體的不同。所以有必要讓學生清楚什么樣的行為是被接受的、允許的，不要出現行為困難的問題。③作業和實驗報告要求。作業和實驗報告會出現抄襲現象，回避是沒有用的，所以上課時直接指出來，希望將抄襲現象弱化。指出要借鑒，而不是抄襲。這樣大大降低了學生不經過理解地抄襲作業現象。④考核方法。將考核方式明確地告訴學生，是平時成績和課程結束后的閉卷考試成績各占一定比例，綜合評出成績。并計算出考核通過的最低考試成績。同時強調不存在不通過比例。這樣可以避免兩種不良現象發生，一是學生會盲目認為很難學，不能過關而放棄學習，二是成績差的學生會因為排名總在后面，而放棄學習。
2.緒論。緒論主要包括工程流體力學研究內容、課程特點、研究方法、解題步驟、學習方法和大學生認知階段，等等方面。重點講前三點涉及的內容。①流體力學研究內容。講述工程流體力學研究內容首先展開講解的是研究對象為流體，此時雖然沒有講流體的定義，但是還是提出請學生舉例哪些物質是流體？讓學生從最簡單的問題開始流體力學知識的學習。學生說對了予以肯定。學生會將多相流和塑性物質列進來，也要說清楚與本課程所學流體的區別和聯系，并將學生想不到的流體補充出來，還告訴學生目前最新研究方向在處理流固相互作用時有提出將固體處理為特殊流體，以簡化流固交界面的處理；還有已有研究表明固體顆粒的高速運動遵循流體力學規律，以及當車流量和人流量很大時，被稱為交通流，猶如流體流動一樣，那么在后續課程講解中可將高密度、大流量的人群流動現象用來形象化的闡述流體的運動規律，幫助學生理解抽象的流體運動規律，使問題直觀。還需要指出，最常見的流體是空氣和水，人類無時無刻不處于空氣和水當中，提醒學生在學習的過程中，可以將所學知識放到自己熟悉的環境中去理解，比如池塘或小河中的水、教室里的空氣，等等。將理論知識與生活結合起來，既能幫助理解所學知識，又能將知識應用起來，提高學習興趣。②流體力學課程特點。流體力學課程的特點主要講三點，一是一門技術（專業）基礎性課程；二是用場的觀點研究問題；三是概念多、公式多。它是一門專業基礎課，從實踐中抽象出來，再應用到實踐中去；所以課程知識可用于解決工程實際問題。用場的觀點研究問題。首先提問，說到“場”大家會想到什么？有的同學很高端大氣上檔次地回答重力場、電場、磁場，那我繼續問還有呢？有的學生開玩笑說操場，好像在說操場不夠檔次、不夠科學。而我肯定“操場”，因為是相同的“場”字嘛，而且還有工場、商場、廣場等。然后引導學生思考，既然用相同的“場”字，其中必有共同點，它是什么？學生想出來了，是某某占據的空間。以此類推，流體占據的空間就是“流場”，概念很容易就被理解了。同時還讓學生意識到科學不是高不可攀的，做科學時不要端起架子，它是很貼近生活的。流場的概念出來了，但是其空間的大小呢？這個問題也必須解釋清楚。首先提出兩個問題讓學生思考：海洋是海水占據的空間，是一個流場嗎？大氣層是空氣占據的空間，是一個流場嗎？其實流場的大小與我們要研究的空間范圍有關。比如，我們現在想知道教室內空氣的溫度分布，那么要分析的流場就是教室內空氣占據的空間；如果要預報中國天氣，那么中國上空的大氣層或者更大范圍就是要研究的流場；如果想了解南海海洋環流、潮汐流動等，南海海水占據的空間就是要求解的流場。將抽象概念與實際結合，在易于理解的同時，引起學習興趣。在此基礎上，進一步與物理量場聯系起來，流場中的物理量，比如速度，是時間和空間函數，被稱為速度場，還有壓力場，等等。場是具有連續無窮維自由度的系統，那么流場的速度場、壓力場，等等具有連續性，與第一章中連續介質假設內容一致，在這里提到，為后面學習埋下伏筆。概念多、公式多的原因是因為在以前的學習過程中鮮有接觸與流體力學有關的知識，導致大量的專業術語集中出現。但是這些概念、公式并不是全新的。比如流體質點的概念與以前物理中所學的質點概念是很一致的；多的公式其實是質量守恒定律、牛頓定律、能量守恒定律、動量定理，等等在流體力學中的表達形式，比如連續性方程是質量守恒定律的表達形式，伯努利方程與能量守恒定律相吻合，歐拉方程、Navier-Stokes方程是牛頓運動定律的表現形式，動量方程是動量定理的表達，把要學到的主要方程名稱在此敘述一遍，目的是讓學生有個初步接觸，為后續學習打下鋪墊。③流體力學研究方法。流體力學研究方法主要有三種：解析方法、實驗方法和數值計算方法。本課程主要介紹解析方法，有一章是專門介紹實驗研究方法的，而數值計算方法本課程幾乎不涉及，由計算流體力學講解。并強調，求解的基本方程是連續性方程、歐拉方程或Navier-Stokes方程，那么為什么基本方程一樣，可以求解出各種不同的流動？于是提出邊界條件和初始條件的概念，使邊界條件和初始條件的重要性一目了然；也為后續學習打下基礎，并引起學生的興趣和重視。
二、結論與展望
通過第一次課，使學生對整個課程的要求、特點、內容有一個整體了解，做到心中有數，克服不良情緒，從不同方面讓學生做好學習的心理準備。第一次課，如果是一個良好開端，并為后續學習做了大量鋪墊，使學生獲得了自信，并激發了其學習的興趣，學生后面的學習將會順利很多。工程流體力學是大部分工程專業的重要基礎課程，作者希望學生靈活掌握流體力學知識，并能夠在工作中活學活用。
參考文獻：
[1]許維德.流體力學[M].北京：國防工業出版社，1979.
[2]張也影.流體力學[M].北京：高等教育出版社，1999.
工程流體力學論文范文第4篇
關鍵詞：工程流體力學；精品課建設；師資建設
作者簡介：陳國晶（1971-），女，黑龍江訥河人，黑龍江科技學院機械工程學院，講師；趙存友（1969-），男，黑龍江安達人，黑龍江科技學院機械工程學院，副教授。（黑龍江 哈爾濱 150027）
基金項目：本文系黑龍江省高等教育學會高等教育科學研究“十一五”規劃重點課題（課題編號：115C-174）、黑龍江科技學院教研課題“《工程流體力學》課程任務式教學內容的改革與實踐”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）13-0105-02
“工程流體力學”為黑龍江科技學院（以下簡稱“我校”）機械、采礦、環境、安全、土建等專業重要的專業技術基礎課程。由于面向的專業范圍廣、學生層次多，因此要將該課建設成省級精品課程，對師資隊伍和教學條件等要求高，需要改革的環節多，課程建設的難度大。我們在深入解讀省級精品課程指標內涵的基礎上，圍繞課程建設的目標和任務，結合課程自身特點，根據各專業具體培養方向和要求，從課程教學的關鍵環節和基礎工作入手，立足學生知識和能力的全面培養，狠抓師資隊伍建設、教學內容、教學方法、教學手段以及學生成績的考核改革，強化實驗室、教材、多媒體課件、網絡資源等教學條件的建設，構建多元化的教學體系，在2007年實現了課程建設目標。
一、加強師資隊伍建設
我們將精品課程評審指標體系中所有二級指標的主要觀測點概括為“德”、“才”、“勤”、“能”四個方面，并從這四個方面打造一流的師資隊伍。通過對課程組教師進行優化組合，充分發揮每個人的特長，并進行重點培養，使課程組每個參與建設的教師都能從事最能發揮其才能的工作，各盡所能，使每個人都能有成就感，成為某個方面的行家里手。尤其對青年教師，使其能力在課程具體建設過程中得到充分的發揮和鍛煉，業務能力和教、科研水平顯著提高。
根據實際情況，我們將拓寬知識領域、提高知識層次（重點是專業理論知識、實踐能力、教學能力、教研能力以及學歷、職稱的提高）作為“工程流體力學”師資隊伍建設的內容及目標，并采取如下具體措施：
（1）導師制培養，實行“一帶一”、“多幫一”工程，由老教師對青年教師進行一對一、多對一的指導，尤其是課程負責人在教學的各個環節、論文的撰寫及教科研立項等方面對青年教師進行全方位的指導。
（2）制定助課、互相聽課及集體備課制度，課程負責人聽課程組成員的課每學期至少一次，年輕教師聽老教師的課每學期至少一次，利用教研室活動時間經常進行集體備課及教學研討。
（3）送出去培養與在職提高相結合，通過讀碩、讀博，努力提高課程組教師的學歷水平。
（4）鼓勵課程組教師積極參加學院及學校舉辦的教師教學技能大賽，參與實驗室建設，指導“工程流體力學”創新設計大賽和指導大學生科技活動。
（5）鼓勵青年教師在各項工作中勇挑重擔，為青年教師創造展示才能的機會。
二、完善教學條件
1.教材及資料庫建設
“適用”的教材才是一流的教材。遵循功能和諧原則、整體和諧原則、環境和諧原則、市場和諧原則和經濟和諧原則，為不同專業選用了不同版本的教材。同時注重紙質及電子資料的收集和整理，注重教學研究成果的總結和提煉，創建了“工程流體力學”紙質及電子資料庫。
2.實驗室建設
將實驗室建設納入課程建設規劃。與課程需要相適應的實驗室建設才是科學、合理、有序、有度的建設，避免與課程建設相脫節的實驗室建設，杜絕重復性建設。根據專業需求補充購置相應的實驗教學儀器，用于開展常規實驗、綜合性實驗和設計性試驗。根據現場教學的需要，補充測壓儀表、保留管路實驗系統。為開展“流體力學創新設計大賽”和指導“大學生科技立項”等第二課堂活動創建虛擬實驗室和創新設計實踐基地。
3.輔助教學資源建設
基于“精”、“新”、“奇”的指導思想，應用多媒體技術制作高質量多媒體課件及教學網站。[1]我們根據不同專業具體要求的不同，制作了分別與自編教材及與不同專業選用教材配套的多套多媒體課件及電子輔導資料，利用第二課堂活動，指導學生制作了大量的演示基本概念、流動現象、基本原理的Flas和典型實驗的Flash模擬軟件。在網站上提供必要的圖片、實物照片，鏈接媒體素材、實驗錄像、演示流動現象及進行虛擬實驗的Flas，插入重大流體事件、背景知識及相關學科前沿知識。教學網站上提供豐富的相關教學內容、鏈接國內外著名流體力學網站，為學生及時了解反映流體力學發展前沿和最新動態的科技文獻資料提供便利，同時為考研的學生提供學習指導。教學網站板塊全，內容豐富，實用性、可操作性強，而且嵌套有在線測試及網上考試系統，所有教學及輔導資料全部掛在網站上，成為學生課外自學和復習的良好平臺。2007年利用學校webCT網絡教學資源又開展了網絡教學，進一步拓展了教學空間。
三、深化教學內容
任何課程的教學內容都不是一成不變的。教師所講授的內容應是經過提煉和加工過的本門課程的精華部分。我們注重與專業的對接，根據各專業側重點的不同，合理確定教學內容；根據生源質量的區別，以學生為本，實行分層次教學。根據我校應用型人才培養目標，明確課程為專業服務的目的和地位，以適合該門課程的思維方式來組織教學內容，并進行模塊式整合，為不同專業設置相應的可選模塊。在教學過程中注重有效知識和長效知識，壓縮經典內容，充實應用實例，并將教改、教研成果及學科最新的前沿成果滲透到課程的教學當中，做到內容精煉，難易適中，主線突出，理論聯系實際，融知識傳授、能力培養、素質教育于一體。
四、改革教學方法、手段和考核方式
教學有法，教無定法，只有科學的方法和適用的手段相結合才是最優的組合，也只有方法的“靈活化”和手段的“多樣化”才能體現出個性化教學。
教學方法上：在理論教學中，“精講寬練、注重實踐，教學互動、多元考核”。根據課程內容和學生特點，采用適當的教學方法靈活組織課堂教學，注重工程背景及實踐應用，注重有效知識和長效知識，不盲目模仿和刻意追求。在實驗教學中，根據實驗性質的不同，由“問題”導入實驗，著重強調實驗目的、原理應用，注重實驗技能和方法、數據分析和處理，啟發學生獨立思考，培養學生獨立分析問題、解決問題的能力和創新精神。
教學方式和教學手段上：采用多媒體課件與板書相結合的授課方式。同時，鼓勵學生充分利用虛擬實驗室、課程網站等輔助教學資源進行預習、復習和自我測驗。目前我們每學年面向全校5個教學單位的8個專業方向、30多個班級講授“工程流體力學”，應用多媒體課件與板書結合進行授課的比例達100%。
在學生成績考核上：采用“知識與能力并重”的“多元化”考核方式，平時成績占總成績的30%，其中課堂表現（包括出勤、聽課情況和平時測驗、回答提問等）滿分10分，作業成績滿分10分，實驗成績滿分10分。課堂表現及作業成績由任課教師給出，而實驗成績由實驗教師給出，如果學生實驗成績不合格，則不允許其參加期末考試。
五、構建多元化的教學體系
結合課程自身特點以及專業需求的不同，對實踐教學過程進行科學規劃，拓展外延、豐富內容，充實內涵，設置了“實驗教學+現場教學+第二課堂活動”的多元化的實踐教學環節。
結合學校開展的大學生科研立項等素質教育活動，積極對學生進行創新意識和綜合能力的培養，鼓勵學生在各實踐環節中，綜合運用各種知識和手段創造性地分析問題、解決問題。自2002年起，課程組在全校范圍內成功舉辦了五屆“流體力學創新設計大賽”。流體力學虛擬實驗室擁有專用微機及相關軟件；創新設計實踐基地現有工作臺、臺鉗、鉆床、手電鉆等簡易設備及錘、銼、鋸、螺絲刀等常用工具，為學生創新及科技制作提供常用耗材，基本能夠滿足Flas制作、演示、文字處理、實物加工制作的最基本要求。2007年，課程組開始指導大學生科技立項并有多項成果結題驗收。
課程建設的目的是提高教學質量，歸根結底是提高培養的學生的質量，而學生質量的衡量標準則是其綜合素質及創新能力。運用“小課程大工程”的教學理念，從課堂教學、實驗教學、網絡教學、課外實踐活動和學術講座五個方面，將學生綜合素質及創新能力的培養貫穿到課程教學的全過程。[2，3]總結出精品課程建設的“多元化”學生綜合素質和能力的培養模式，即：
（1）正確處理經典與現代的關系，在課堂教學中，利用多媒體課件，融經驗教學及現代教學為一體，開闊學生的視野，培養學生綜合素質和能力。
（2）改革實驗教學內容，增加實驗項目，豐富實驗教學方式，增強學生的實踐動手能力。
（3）拓展課堂教學空間，利用網絡資源，開闊學生的視野，豐富學生的學科知識。
（4）以創新設計大賽和大學生科技活動為載體，引導學生參加第二課堂活動，激發學生創造熱情，培養學生科學素質和創新精神，提高學生獲取知識、運用知識的能力和創新能力。
（5）通過科技講座，豐富學生的專業和學科知識，培養學生的科研意識和科學精神。
六、結束語
精品課程建設是時代的要求，具有豐富的內容，并隨著時代的發展而不斷更新。精品課程建設是一個復雜過程，是一項系統工程，其中涉及大量的管理問題。精品課程建設作為中國教育發展史上的新生事物，需要廣大教師投入大量的時間、精力，不斷探索，不斷創新，是一項永無止境的工作。如何針對不同地區、不同高校、不同教師學生，分層次、多樣化地建立精品課程評價指標體系，如何更好地發展和完善現有的精品課程，如何更好地發揮各級各類現有精品課程的作用，將是未來精品課建設研究的發展方向，因此精品課程建設的研究與實踐也是一項沒有終結的研究課題。
參考文獻：
[1]徐文娟，侯清泉，劉訓濤.多媒體技術在《工程流體力學》教學中的應用[J].理工高教研究，2008，（2）：94-95.
工程流體力學論文范文第5篇
【關鍵詞】項目驅動；空氣動力學；教學
0 前言
空氣動力學是工科院校中力學類、航空航天類、飛行器設計類等專業的專業必修課。它是研究空氣運動規律及其應用的學科，在生活、環保、科學技術及工程中具有重要的應用價值。空氣動力學學科經歷了幾個世紀的演變，如今形成了實驗測試、理論解析和數值模擬方法三足鼎立的局面。
計算流體力學（簡稱為CFD）是建立在經典流體力學與數值計算方法基礎之上的一門學科，它通過計算機數值計算和圖像顯示的方法，在時間和空間上定量描述流場的數值解，從而達到對物理問題研究的目的。它是流體力學的一個分支，用于求解固定或變化幾何形狀空間內的流體的動量、熱量和質量方程以及相關的其它方程，并通過計算機模擬獲得某種流體在特定條件下的有關數據。CFD作為一種研究工具，它可以形象的展示流場的內部結構，從機理的角度解釋相應流動的特點。
總之，CFD在現代生活和生產中的很多方面正在發揮著巨大的作用，對空氣動力學工作者的工作方式已經產生了巨大的影響。針對空氣動力學課程的教學，本文探索了以CFD技術為手段，結合工程項目來促進教學的教學方式。
1 教學改革的必要性
目前，國內大多數院校將空氣動力學作為本科階段的必修課，目前空氣動力學學科體系教學中存在的一些問題，有必要增加一部分CFD教學的內容。多年以來，空氣動力學本科教學內容主要是經典的流體力學理論和傳統的實驗分析方法，且偏重于理論分析和對理論進行驗證性實驗，教學內容比較抽象和單一，不能反映當前空氣動力學學科發展的趨勢，不利于提高學生的學習能力和培養學生的創新能力。同時，整個流體力學課程在建立了基本控制方程后，就開始轉而從一些特殊的流動出發，采用根據流動特點進行簡化的方式，先建立物理模型，再得到數學模型，進而得到我們在書中經常看到的很多“理論”，比如不可壓無旋流、旋渦動力學、水波動力學、氣體動力學等等，甚至理論中還包括理論，比如不可壓無旋流中還有自由流線理論，等等。形成一個類似于俄羅斯套娃的學科結構，這種結構容易給人一種支離破碎的印象。如果在空氣力學課程后續學期增加一些CFD的內容，會使得學生對方程描述的重要性有個很好的認識。因為方程描述只是一部分，還必須要求解后才能得到各種物理量的分布，從而對問題進行相應的分析。而且，CFD課程也能和實驗課程進行很好的配套，比如層流到湍流的轉I實驗，彎管中的流動實驗等，借助于CFD技術中的圖片、動畫來展示流場結構，有利于培養學生產生數值模擬工作的興趣，激發學生的積極性。
另一方面，畢業設計是本科教學中的重要一環，也是最后一環。畢業設計的目的之一就是讓學生們綜合運用以前所學的各種知識，進行一次完整的科研訓練，以提高學生們獨立分析和解決實際問題的能力，為以后從事科研工作打下一定的基礎。現在，畢業設計中數值模擬的題目越來越多，而學生們沒有接觸過數值模擬，往往都是從畢業設計開始時才開始了解CFD的相關知識，學習相應的軟件，這無疑會影響到畢業設計的進度，為了提高畢業設計的進度和題目的完成質量，有必要在大學的培養階段講授相關的CFD知識。
基于此，國內外部分院校在本科階段已經開設了CFD相關課程，如斯坦福、中科大等知名院校。由于CFD基礎理論知識比較復雜，且本科畢業設計中關于數值模擬的題目大都是商業軟件的應用計算，而且學生們沒有相關計算方法課程的基礎，所以在本科階段的CFD課程應以軟件的應用為主。
2 教學改革的方法與內容
空氣動力學專業方向相關課程包括空氣動力學、風工程、計算流體力學、飛行器設計等。在該系列課程的教學中，始終以計算流體力學的數值模擬為主要手段，以完成“風能發電在建筑中的應用”等相關項目為目標，以促進學生對課程基礎知識的掌握，并培養學生理論與實踐交融結合，解決實際工程問題的能力。整個過程主要分為學科基礎驗證性項目、應用型工程項目和綜合性科研項目三個階段：
第一階段：以理論教學為主的專業基礎知識（如空氣動力學、風工程等課程）學習階段，重點是夯實基礎，改變學生的學習方式，提升學生的專業知識和技能素養。
第二階段：寬口徑的專業技術基礎知識（如計算流體力學、風工程應用軟件等課程）學習階段，注重專業理論與實踐相結合，使學生掌握專業技術基礎理論和基本實踐動手能力培養學生分析問題和解決實際問題的能力，全面拓展學生的相互協作及各方面的綜合素質。
第三階段：結合“風能發電在建筑中的應用”相關項目，采用項目教學手段進行專業理論與實踐的密切結合，完成畢業設計的內容，注重學生的實踐能力和個性發展，創新意識與綜合素質的全面提高。
在教學過程的不同階段，所完成的內容的側重點應有所區別。如第一階段，通過教師的指導，以學科實驗性項目為主要內容，使學生通過數值模擬的手段熟悉并加深理解相關專業基礎知識，掌握基本的完成任務的科學方法。完成的項目內容包括“NACA系列翼型的氣動性能的數值計算”、“二維不同形狀鈍體繞流卡門渦街的數值模擬”等；第二階段，通過教師的指導，以專業實踐為主要內容，結合實際工程項目，完成一些專業應用項目。項目內容包括“某垂直軸風機的氣動性能的數值計算”、“某高層建筑繞流流場的數值風洞模擬”等。第三階段，學生參與教師科研項目研究過程中，以接觸到課程以外的綜合性科研課題或新問題，整理項目資料及各種計算數據、形成一份研究報告，并最終以論文的形式發表。項目內容包括“集成垂直軸風機的高層高層建筑繞流流場的數值模擬”、“增強型垂直軸風機的氣動性能的優化與設計”等。
3 教學效果
采用項目驅動式的教學方法，在教學過程發現中有以下優勢：
（1）采用數值模擬的手段，結合學科知識點的實驗性驗證項目，通過數值模擬方法的可視化后處理技術，使學生加深理解了相關專業相對枯燥的基礎知識點。
（2）項目內容由淺入深，從基礎知識到專業知識均有涉及，使學生對相關知識有全面的掌握。
（3）項目驅動的教學方法超越了單純的專業知識掌握，立足于學生學習能力的培養、以學生的自主性探索性學習為基礎，采用科學研究及實踐的方法，充分調動學生的學習積極性和主動性，培養學生的自學能力以及分析問題和解決問題的能力，能夠激發和提升他們協作、創新、探索的精神，解決了在傳統教育下學生理論知識有余，而實際動手能力和實踐經驗不足的弊端。
以上的觀點及做法是個人及相關同事在多年的教學過程中，對空氣動力學教學改革提出的一些膚淺看法。在已經實踐的過程中看出，該方法能激發學生自主學習的能力，提高學生工程應用能力，有良好的教學效果。
【參考文獻】
[1]徐雅斌.項目驅動教學模式的研究與實踐[J].遼寧工業大學學報，2011，13：125-130.
