流体力学的发展精选(九篇)

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第1篇：流体力学的发展范文

（浙江大学城乡规划设计研究院有限公司，杭州 310013）

摘要： 计算流体力学可以模拟正在规划的城市建筑群的小气候的数值，也可以较为准确的预测城市规划方案使城市楼宇、街道的小气候即将发生的改变，从而在城市规划设计中趋利避害。本文简要探讨了计算流体力学在城市规划设计中的应用，希望能给大家一些借鉴学习之处。

关键词 ： 城市规划；设计；计算流体力学

中图分类号：O243；TU984 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0096-02

作者简介：龚韩庆（1978-），男，浙江义乌人，工程师，本科，研究方向为城市规划。

0 引言

计算流体力学简称CFD，计算流体力学应用于城市规划设计中可以有效预测城市规划方案对城市楼宇、街区的小气候的影响，所以计算流体力学被越来越多的应用于城市规划设计，相对于一般的实验研究而言，计算流体力学具有应用成本低、计算速度快、周期短、效率高,可以任意模拟真实及理想的条件,计算流体力学后处理技术较完善,便于分析流体力学计算结果等优点。比如，在建设好的街道内存在风口，形成很大的局部风速，甚至可能直接对街区内的行人或者附近的建筑物造成影响。

1 计算流体力学在城市规划设计中应用的局限性

计算流体力学在城市规划设计中的应用存在一定的局限性，主要表现在计算流体力学必须要有准确的数学模型，并且在模拟数据中用离散化的方法处理数学方程时需要对流体力学计算中所碰到的收敛性、稳定性等问题进行分析，然而做的这些分析一般只对线性方程有效，对不是线性的方程则没有效果。而且计算流体力学受计算机内存、运行速度等计算机固有条件的限制，只有计算机的运行速度等硬件设施达到一定程度计算流体力学才会出现新的发展阶段。

2 计算流体力学的概念和在城市规划设计中的计算方法

计算流体力学的步骤为先确定了那些能够描述的连续变化的对象的流动参量的微分方程组后，然后采用计算数值的方法，通过离散化的方法用离散时间和空间的值来表示连续变化的参量，用代数方程组的形式替代微分方程组转，空间的离散位置可用计算网格上的节点来描述，最后流体运动特性是通过计算机求解这些离散的数学方程组来研究的，同时可以给出流体运动空间非定常或定常流动规律，这样的学科就是计算流体力学。计算流体动力学的工作程序建立体现物理现象或工程问题本质的数学模型就是模拟数值的出发点，就是要塑造体现问题每个量之间关系的微分方程唯一解前提及方程，寻找高精确度、高工作效率的计算措施，也就是塑造针对控制方程的数值离散化措施，比如有限元法和差分法、有限体积法等，编写程序和计算分析。计算流体力学涵盖了计算网格的划分、初始条件的导入和边界条件、假设控制参数等。在城市建筑物之间的空气流动为不稳定状态，并且建筑物的朝向、形态存在很多种变化、地形凹凸不一。所以，以准备流体力学计算对象的物理特性为基础，本文将进行CFD模拟的基本控制方程选取为k-ε双方程紊流数学模型，为适应规划设计中由于各建筑物地形、高度、形状等因素所产生的复杂网格体系我们采用贴体坐标系统。控制方程的通用形式为

方程中当q=1，表示方程的连续性；当q=u1，u2，u3，表示ξ1，ξ2，ξ（3曲线坐标）方向的动量方程；当q=k，表示紊动动能方程；当q=ε，表示紊动能耗散率方程，i，j=1，2，3，表示三维空间坐标的3个方向。式中Ui，J和Gij分别表示Jacobian速度变换矩阵、变换矩阵以及扩散量度矩阵。其定义分别为

方程（1）和（2）组成了整个求解区域小气候场的方程组。

3 对城市规划设计中应用计算流体力学典型案例的分析

为了探讨计算流体力学在城市规划设计中的应用，本文以某一个文化广场的规划设计为例详细阐述了计算流体力学在城市规划中的应用，希望能为大家更好的理解计算流体力学在城市规划设计中的应用。

3.1 计算流体力学的区域和网格 案例中进行规划的区域东边是一个已经规划好了的体育场，西边为一个山坡，南边和北边都已经盖好了建筑。根据规划区域的地形图和已有建筑的分布图可以生成一个计算流体力学的计算网格（如图1），这个规划设计中我们采用的是结构化的计算网格，该计算网格总共设置了68×67×31个计算流体力学的点，流体力学的分析计算范畴为1km×1km×50m。流体力学计算网格运用POINTWISE公司的计算流体力学网格生成软件包GRIDGEN生成。这个软件包是专门替流体力学的计算而编写的一种商业用途的计算流体力学生成网格软件，这个软件可以生成很多复杂形状的近体坐标计算流体力学网格系统，并且这个软件还能够比对优化生成的网格质量。因为流体力学的计算网格的繁琐性，流体力学的分析计算是比较麻烦的。这又是在城市规划设计领域应用计算流体力学的比较典型的案例。因为该案例的流体力学的计算区域非常的不规则，所以生成计算流体力学网格和计算流场将把工作重心放在解决不规则的流体力学计算网格所带来的一系列问题上，也就是如何控制网格的生成质量和怎么处理流体力学计算过程中由于不规则的计算网格所导致的和收敛性相关的问题。利用GRIDGEN这个程序同时通过该软件程序本身设置的简化算法，可以得到较高质量的流体力学计算网格；但是和收敛性有关的问题只能够以流体力学计算的求解程序为基础和使用者的经验来处理。在研究这个案例的过程中，我们运用拟不稳定状态的计算方法较快的收敛流体力学计算。这个方法就是从非稳态的算法开始以更深的研究稳态的问题，在一定的时间范畴内，进行N次的迭代，从而使得较为复杂的流动难题能够快速稳定的收敛于它的解。在流体力学计算领域，拟不稳定状态的计算措施是使流体力学计算得到收敛的一个行之有效的措施。

3.2 流体力学计算边界条件 在计算城市规划设计流体力学过程中确定适合的计算边界条件为流体力学计算运用于城市建筑规划领域探讨的一个很关键的方面。在实际的流体力学计算过程中，计算的区域除了上空采用开放的适意流动的边界，地面和规划区内建筑物表面采用固体的表面边界，其它4个方向的边界取值也将对流体力学的计算区域有较大的影响。因为规划区外已经存在的建筑物会对流体力学的计算存在一定影响，东南西北4个方向的边界条件的取值非常复杂。在本文的探究中，因为是简单探讨计算流体力学在城市规划设计中的应用，所以我们采取的是最简单的方式来设定流体力学计算的边界条件值。以某一些原则为依据，而且经过整理分析规划区域本地的气象文件资料，我们明确选取风向频率较高的北风和东北风作为流体力学的计算前提，选取的风力的大小会影响人群的生活、当地每年都会出现的10米每秒的风速作为导入的风速，并且不考虑城市规划区域外已经存在的建筑物对流体力学计算边界条件的影响。竖直方向的阶梯风也会影响流体力学的计算结果。本次研究采用的流体力学计算边界条件如下：地面和已有建筑物的表面为固定墙壁；天空为自由的流动边界，也就是滑移的界限。分析东北风的工况时：东面和北面为10×0.714m/s的风速入口，风向为东北方向时，南、西面为自由的出口边界。

4 结束语

综上所述，计算流体力学为城市规划设计做出了很大贡献，CFD很大程度上使城市规划设计更加合理，所以流体力学计算在城市规划设计中的运用会更加普遍，我们需要经常地了解总结流体力学计算在城市规划设计中的运用的经验，不断地对流体力学计算技术加以完善，使其更好地为城市规划设计做出贡献。

参考文献：

[1]李建强.流体力学在工程建设中的应用[J].华东交通大学学报,2001(4)：66-67.

第2篇：流体力学的发展范文

关键词：流体力学；课程教学；课程考核；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0091-03

《流体力学》是我校环境工程专业一门重要的基础理论课程。流体力学是应用力学的一个分支，它以物理学为基础，力学为依据，以数学、科学实验及计算机为工具，研究流体平衡和运动的基本规律，以及流体与固体的相互作用力。作为一门实用的工程科学，流体力学有比较完整的体系，它不但可以独立解决一些工程实际问题，而且可以为学习多种工程专业课打下必要的基础。其任务在于使学生掌握流体力学的基本理论、基本计算方法、基本实验技能以及在工程实际中的初步应用。通过该课程的学习使学生初步具备分析和解决实际流体力学问题的能力，并对后续专业课程的学习以及将来从事相关专业的工作和科研打下良好的基础。多年来，流体力学的教学内容主要是经典的流体力学理论和传统的实验分析方法，偏重于理论分析，教学内容比较抽象和单一，不能反映当前流体力学学科发展的趋势，不利于拓宽学生的知识面、提高学生的学习能力和创新能力。具体可以概括为以下几点：

1.流体力学的教学大纲不适应高等教育改革发展的需要，对教学目标和教学基本要求的定位不准，与培养目标的要求不太一致。

2.流体力学教学与环境工程其他专业课程结合不紧，导致许多毕业生在从事环境工程过程中感觉到流体力学对环境工程的指导作用不明显。

3.流体力学中的部分概念与化工原理中的内容相重复。

4.流体力学教材中缺乏反映近代科技成果的新内容和流体力学的新发展，与现代科学技术的发展联系不紧密。

5.教学方法和教学手段没有考虑到学生主体。

6.流体力学教学中没有引入演示实验，将其中抽象的物理过程和物理图像形象化、直观化，学生不容易深刻理解和掌握。

7.成绩评定形式单一，不能全面地考核学生所学知识和综合运用知识的能力。考核形式基本上是通过学期末的一次性闭卷考试完成，试卷题型也大都为考察课程主要知识内容点的选择题、填空题、计算题、证明题等，这种考核形式有引导学生死记硬背的倾向，缺乏对学生综合应用能力与创新能力的考核。

这些问题的存在导致在学生心目中，流体力学似乎没有其他专业课重要，是一门可学可不学的课程。因此，传统的教学大纲、教学内容、教学方式、成绩评定不能适应流体力学教学的需要，必须进行适当地改革，构建面向工程的教学体系，注重实践环节训练，搭建能力培养平台，建立更科学的考核机制，以适应形势的变化发展。目前，我国高校所使用的流体力学教材主要有毛根海编著的《应用流体力学》、李玉柱、苑明顺编著的《流体力学》、丁祖荣编著的《流体力学》、汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》。我校选用汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》作为指定教材。2012年，在认真梳理流体力学、化工原理及环境工程相关学科教学内容与环境工程专业培养目标的基础上，对流体力学教学大纲进行了修订、对教学手段进行改进，制作完成了与汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》相配套的多媒体课件，并在教学中投入使用，取得了良好的教学效果。

一、修订教学大纲

根据环境工程专业培养目标修订原有的教学大纲，使教学目标的工科特色更加明显。

二、改革教学内容

1.删减与化工原理重复的内容，对这部分知识点，把讲授的重点放在深化和提高上。

2.将流体的物理性质、静力学、动力学、水头损失和水力计算作为教学的重点。

3.大幅增加适应环境工程实践需要的内容，引入一些环境工程案例，让同学们未进入社会就能体会到流体力学对环境工程的指导作用

三、改革教学方法

新生入学开始就召开师生见面会，让学科负责人讲解专业培养方案，有经验的教师教授如何进入大学里的学习状态，引导新生尽快适应大学的教育环境和人文环境，树立全面人才培养的理念以及与之对应的教学模式、考核体系等内容。让新生对自己的大学生活作全局规划，从获得知识、提高专业技能的方式方法上不断开拓思维，寻求自己的努力方向。改变传统的“注入式”传授知识的教学方法，采用注重培养实践能力的教学方法，针对具体教学内容，灵活采用内容讲授、课堂讨论、双向交流、问题思考、习题训练、器材设计与制作、企业观摩考察等多种形式，使学生能较好地掌握流体力学的基本概念、基本规律，掌握分析解决流体力学问题的方法和思路，并使解决问题的能力得以提高。每次上新的章节时，先提出一些与环境工程实践密切相关的问题，然后告诉学生这一章节要学习的内容，通过这些内容的学习，就可以运用所学的相关知识解决这些实际问题，让学生带着问题学习，就不会盲目地学，激发学习的兴趣。如在流体的物理性质一章导入的阶段提出“为什么经验丰富的司机，总是要发动机预热一段时间后才开始行驶”？在流体静力学章节以“为什么点滴吊瓶的液体逐渐减少时而药液的流速却不变”？流体动力学中以“为什么飞机的头部有一根长长的针状物”等来导入。学完一个章节后，再告诉他们由于课堂教学时间有限，还有很多问题的解决需要更多的知识，引导大家自学。特别是课程教学已经过半以后，学生的基本流体力学知识有些储备后，要鼓励、启发、指导有兴趣的同学做一些拓展性的学习和思考，参与老师的科研或自己做些发明创造，如教学模具、实验器具等科技作品，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。这时我会带些有兴趣的同学到污水处理厂、环保科技公司去参观考察，了解企事业的技术需求和科技难题，和同学们一起思考探索问题的解决方案。针对流体力学中的概念和规律比较抽象和枯燥的特点，采用多媒体辅助教学与传统教学方式相结合的教学手段，综合运用图像、文字、动画等展现图文并茂的教学内容，运用视觉效应加强教学效果、扩大知识面。例如，流体动力学章节中讲述流线的性质时，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里纳凉的图片。洞穴靠下风口堆了一个土包，外面凉爽的风能吹进洞穴，若下风口没有土包，凉风进不去。以这种生动的形式展现课程内容，而不是简单地播放幻灯片。学生不仅学到了知识，而且感受到知识的生动有趣性。对于重点内容，要严格进行板书推导，一方面有利于学生理清思路；另一方面，有利于培养学生严谨的科学作风，不能简单地把热热闹闹当做生动有趣。对一些工程或生活中碰到的案例或常识，也不太容易做课堂实验时，可以通过一些课件来模拟。将理论知识与视频、动画、工程案例、生活常识相结合，调动了同学们的学习激情，使其从被动式听课转变为主动式欣赏知识。如在流体动力学章节，我引入了美国南北战争时期的彼得斯堡战役的一段视频：讲述一个叫普莱曾茨的士兵，运用流体力学知识解决地道通风的问题，巧妙地将叛军的防御阵地炸毁。这些视频、动画、案例中的氛围、情景不仅启发了他们的思维，更让他们享受到听课的乐趣，激发了其学习的积极性。

四、引入演示实验

整合现有的实验中心、环境工程实验室、环境科学实验室的资源，自行搭建或购置一些演示实验装置，将演示实验引入流体力学课堂，使流体力学中抽象的物理过程和物理图像变得形象、直观和可信，使教学内容更有表现力，便于学生深刻理解和掌握。若暂时没有条件，也要积极引入一些相关实验或实例的视频，播放给同学们学习。如伯努利方程式是流体力学教学中的一个难点，非常抽象。因此，在学习这部分内容时，我就在课堂上做些表面上看起来匪夷所思的实验，但却可以用伯努利方程式很容易解释这种现象。例如嘴用力吹一个漏斗，乒乓球而不落地。学生非常惊诧这个现象，立刻想知道为什么会这样，学习的积极性立刻被调动起来。然后在黑板上画出示意图，再用伯努利方程式解释，学生就会理解透彻、记忆深刻。

五、加强素质拓展

鼓励学生积极与工程、生活、生产实际相结合，制作小发明小创造，参与科学研究、社会调查等。如在教学过程中，我多次组织学生参与各类科研论文大赛、发明大赛，取得了不错的成绩。通过这些锻炼，不仅加深了学生对课程的理解，更重要的是培养了学生的能力，增强了学生的自信心。积极组织学生参与本科生创新创业训练计划、优秀毕业论文培育计划、大学生科研论文大赛、大学生专利发明大赛以及环境与健康协会等；参与污水处理厂、环保部门、环保企业及各类生产单位的科研、生产工作。通过创建实习基地、培训基地、现场调研、技术咨询、项目合作等形式，获得与流体力学有关的技术难题。再以这些问题为范例，通过现场考察、技术交流、故障诊断、问题分析、解决方案、实施效果等环节，供学生学习参考。不仅解决了工程实际问题，而且开阔了学生的视野。让学生预先进入工作角色，以业务需求带动求知欲望。只有在实际工作中，学生才能对专业知识的应用、交叉学科之间的作用以及教学科研的关系有越来越明晰的认识，对于专业课程的学习重点、专业知识的获取有更明确的思路。

六、改革考核方法

教学内容、教学方法与教学手段的改革，必须与课程考核方法的改革相配套。为了提升考核环节对于人才培养的支撑度，推动教学理念与内容、方式与方法的变革，切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，我校于2011年制定了本科生课程考试管理办法，2013年制定了全面提高本科教学质量的实施意见，2014年学校启动教学考核改革试点工作，《流体力学》是我校第一批立项的课程考核改革试点课程。在新的考核方案中，我更加注重学生对基本概念、基本规律的理解，学生分析、解决实际问题的能力。实行过程化考核、多种形式的考核。全面考察学生对知识的掌握程度、概括能力和综合应用水平。可以单元测试时采用开卷考试，期末考试采用半开卷考试，试题有一半是自己出的试题。考核试题中的开发性试题就是用所学流体力学知识解释、处理日常生活、工程中的现象等。

1.丰富考核方式。紧扣课程目标，选择能够全面衡量学生学习效果的考核方式。将笔试、讨论、口试、项目设计、调查报告等多种形式相结合，将知识理论识记的考察与分析解决问题能力的检验并重，对学生进行系统地评价。

2.强化全程评价。把课程考核贯穿于教学的全过程，将过程评价与终结评价相结合，设计不同阶段、不同方式考核的分值比例，对学生的学习效果进行有效评价，改变“一考定成败”的现象，扭转“期末突击死记硬背”的不良学风。过程考核在评定学生综合素质和能力的同时，加强了对学生学习态度等非智力因素的考察，分课堂表现和课下表现，各占总成绩的10%。过程考核成绩占总成绩的30%，期末考核占总成绩的50%。过程考核有章节考核、期中考核和归纳总结考核。章节考核分3次进行，考核形式为开卷，每次5分，满分为15；期中考核，考核形式为开卷，满分为10分。每次考核用两套试题，一半学生用A试题，一半同学用B试题，学生预先不知道自己拿到何种试题；归纳总结能力考核，学生根据自己对课程的把握、见解出一份合适的试卷，教师据此评分，满分为5分。期末考核的考试形式为半开卷（一张复习纸的开卷考试），试题范围覆盖教学大纲，没有课本中能直接找到的概念性记忆性试题，但又要熟记并灵活运用课本知识，强调知识的综合应用和实践运用。题型包括选择题、计算题、作图题、项目设计型和开放性试题。建立电子试题库，实行抽题组卷，实现教考分离。试题库中有一半是学生出的试题（由教师筛选出优质的试题，或稍作修改），一半为教师出的试题。

3.优化考核内容。以促进学生全面发展为原则，选择考核内容。在评定学生对基础知识、基本理论和基本技能的同时，突出对学生分析解决问题、动手能力及综合素质的考察。采用体现创新特点的考试题型，以适应学科专业与相关行业发展的新要求。坚持合理性原则，考核内容的选择符合考核课程目标的要求。理论知识考核的重点为课程知识体系中核心要点、基本原理的理解与运用；实践知识方面突出对操作流程的熟悉程度、实践结果分析运用能力的检测；综合素质方面的考察坚持以能否有效支撑专业发展为标准。课程考核综合考虑各方面因素，首先是课堂表现，即学习态度，考核实行扣分制，满分为10分。如上课旷课、玩手机、听音乐、交头接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作业考核，满分为10分。作业次数为7，交1次作业得1分，总作业次数分为7；质量分为3，视工整度、正确率给分。

4.畅通信息反馈。考核结果及时上网公布，学生可以查看自己的考核成绩，对自己前段时间的学习效果有一个清醒的认识，及时调整学习态度、学习方法，激发学生学习的主动性与积极性。切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，对教学内容与方式改革的推动作用，对学生学习投入的引导作用，促进本科教学质量的不断提高。在教学过程中，选择适当时机向学生征求关于教学方法、考试考核模式等方面的意见或建议，以及前段时间学习的感受，我再根据学生反馈来的信息，及时调整教学方法、手段、进度等，认真处理好教与学的关系。并根据学生的意见、可采纳程度、对教学的关注程度进行打分，并计入该门课程的平时成绩。

七、结束语

流体力学是一门系统性、理论性很强的应用力学课程，体现了力学、数学、物理等交叉学科在工程中的应用。因此，如何将知识传授与提高学生应用能力、培养学生科研意识、适应社会需求相兼顾，对于教师自身素质、教学水平和教学方法是一个严峻的挑战。以环境工程专业学生流体力学的工程应用能力及创新能力为目标进行教学改革，并对考核方式、内容、过程和反馈进行配套改革，推动教学理念、方法的变革。加强学生学习的积极性和主动性，对所学知识的理解和应用，真正掌握相关知识，为日后工程，科研和工作打下良好基础。

参考文献：

[1]王烨，李亚宁.流体力学实践教学改革网络体系的构建[J].力学与实践，2013，35（3）：89-91.

[2]谢翠丽，倪玲英.工程流体力学本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践，2013，35（3）：91-93.

第3篇：流体力学的发展范文

[关键词]工程流体力学 教学方法 改革 工程实践

一、提炼课程核心思想、调整教学内容

近几年来，随着我国及上海市海洋战略布局和海洋经济的发展，上海海洋大学作为一所以海洋、水产和食品为特色的高校，在学科和专业建设方面取得了较大进步，《工程流体力学》作为一门专业基础理论课，其地位愈来愈显得重要。其中海洋学院、食品学院和工程学院几十年来在本科和研究生教育中，一直将《工程流体力学》和《高等流体力学》作为一门相当重要的专业基础课。特别是，工程学院的机制专业将《工程流体力学》作为该专业学生的一门必修课，随着学校的发展，这门课程必将渗透到生命学院的水产、水生物、设施渔业、水环境等专业和方向中。目前根据已定的教学计划，每学年有近650名学生学习这门课，由于各专业对其内容眼球的不同，需要结合各专业的特点，提炼课程核心思想、调整教学内容，通过不同的模块组合，确实提高学生的学习兴趣，促进教学质量的提高。

上海海洋大学《工程流体力学》任课教师根据多年的教学大纲及要求编写了“工程流体力学”教材，同时完成了配套教材的ppt电子教案，要求学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法，主要包括：静平衡微分方程、流体对固壁的总压力、流体运动的描述、伯努利方程、动量（矩）方程、量纲分析、相似原理、绕流阻力等。在弄清概念，掌握理论的基础上，能够学会运用基本理论分析解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打下基础。为了便于学生的自主学习，又出版了配套教材的“工程流体力学习题解析”一书。同时根据实际工程需要，将《工程流体力学》的教学内容分为3个层次，即流体力学的基础理论、流体力学知识与进展、流体力学应用与实践， 克服了以往过分重视理论知识的介绍，轻视其应用的弊端。此外，还相继开出了流体力学独立实验课、计算流体力学等。

同时，根据不同专业的具体需求，在课程设置、教学内容上都作了许多相应的调整。例如在全校新开了“工程流体力学的应用”课程，受到了学生们的欢迎，选修这门课的学生相当多，容量达95%以上。并设计了不同的模块组合，对机械专业的学生，在已完成《工程流体力学》教材的二版修订中，在第8章中增加了明渠流动内容，增加了水波理论等内容；针对食品专业的需要，增加了气体及热力学类内容，并补充五套自测题供学生选用，确实提高了学生的学习兴趣，并促进了教学质量的提高。

二、改进教学手段，优化教学过程，加强教学互动

由流体力学团队编写的《工程流体力学》教材，于2006年由上海交通大学出版社出版，同时出版了与之配套的“工程流体力学习题解析”，为了便于教师教学，同时制作了与本教材配套的制作精美、图文并貌的CAI课件，生动地描述了流体力学的一些理论及现象，大大减轻了流体力学理论的学习难度，提高了学生学习的兴趣和效率。这些系列教材的出版，对该课程的建设和质量提升，起到了非常重要的作用。不但受到了本校学生的好评，同时还受到陕西理工大学、中国民航大学、浙江海洋学院及天津城市建设管理职业技术学院等许多学校的欢迎，这些学校对系列教材给予了充分肯定。图书发行突破2万本，出版方已无库存。

充分利用网络资源，将课堂理论教学教案、主讲教师课堂教学的部分录像进行网上共享，使用录像片、流体力学演示实验教学片、电子教材等多媒体教学手段，使学生感到难以接受的流动力学概念变得十分生动具体，加深对教材内容的理解，提高教学质量。使学生能够随时复习、预习相应的课堂教学内容。同时充分利用上海海洋大学的E-Class网络平台，进行网络实时习题、例题解答，以及课后答疑网络资源及软硬件的建设，形成师生交流的互动平台，真正提高网络教学的实用性。强调计算机在流体力学教学中的应用

在充分利用现代教学手段的同时，不能忽视传统教学方法的作用。本课程采用多媒体与板书相结合的教学模式，充分利用多媒体教学信息量大,图像清晰生动的特点, 结合传统板书讲解复杂理论推导的优点，不仅直观清晰，一目了然，而且对重点部分又能反复讲解，以达到学生基本理解并具有一定想象能力。例如在讲解研究流体运动的两种方法：质点法和空间点法时，多媒体上会出现公交车客流量观察方法的动画，使学生既易于分清这两种方法的不同，同时又强调一个相同的目的。又如在讲到流体的漩涡运动时，有龙卷风作强烈旋转运动的画面；讲到伯努利方程时，有踢任意球进球门的画面。理论教学上严谨，但是动画及多媒体生动、形象，使得学生在学习时既不感到枯燥，同时又能加强对基本理论的理解。由于学生数很多，教学上采用大班课的形式（基本上每个教学班有近100名学生），多媒体教学发挥了很大的作用。它使繁冗的公式推导成为一个简单的讲解过程，将复杂的流体运动生动形象地表现出来，同时对重点和难点反复在黑板上演示讲解。这两个方法相辅相承，取得了很好的教学效果。这种授课方式既有利于避免研究生因长时间精力高度集中而产生疲劳,又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论。

2008年“工程流体力学”教材获上海海洋大学教学成果一等奖。作为普通高校重点教材建设项目之一，2009年被上海市教委评为优秀教材三等奖，2011年获得上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号），极大地提高了上海海洋大学来在流体力学行业的影响力。

三、完善实验教学条件，形成完整的教学实验体系

在注重理论教学的同时，加强实验教学环节，2011年3月由上海海洋大学主编的《力学基础实验指导-理论力学、材料力学、流体力学》，由同济大学出版社正式出版发行，其中的流体力学部分（第三大部分），从根本上解决了实验指导书与实验仪器不配套的问题，有效提高了流体力学实验教学质量。2009年下半年新添置了多功能流体力学实验装置、动量定理实验仪、流动图形显示仪、毕托管测速实验仪、虹吸管实验仪、势流叠加仪、空化实验仪等流体力学实验设备，新开设了大量的设计型和创新型流体力学实验，使学生、教师互动，用实验数据来验证理论，来观察抽象的流体运动；用理论知识解释一些流体现象，发现新的现象。这种教学手段提高了教学效果。同时在互动中，将有关科研上对于流体力学的一些热点问题以讨论的形式引入教学，充分地调动了学生的学习热情。通过实验验证加强感性认识：在许多重点和难点的地方，基本上有配套的实验，从实验中学习，既能培养学生从实践中发现问题并进行深入分析的思维习惯，激发他们的学习热情，同时也是加强印象、加深理解、克服难点的手段之一。

针对个别专业的特殊需要，开设了流体力学独立实验课。实际的流体运动非常复杂，因此通过流体力学实验是揭示流体运动规律的一种重要手段，为了帮助学生加深对所学理论的理解，更好的用所学理论解决生产实际中的问题，经过多方筹建，2009年我校海洋环境专业开设流体力学独立实验课，共16学时，实验内容主要包括：能量方程实验、雷诺实验、动量定律实验、沿程水头损失实验、局部水头损失实验、毕托管测速实验、管道测流量实验、流动显示实验、虹吸实验及势流叠加实验等；针对食品专业的需要，开设了气体及热力学类实验。

四、实现教学和科研的互动

在任课教师积极参加各类相关的学习与培训的同时，强化任课教师的科研观念，以科研带动教学，以教学促进科研，进行有效的纵、横向科研联合。任课教师积极参与各类教学改革和科研项目，如深水网箱水动力研究、渔船螺旋桨软件系统设计、人工鱼礁流场分析、海洋结构物的流固偶合分析、海洋波浪能的研究开发等。通过这些项目的研究，加深了对流体力学在海洋科学中实际应用和最新进展的了解。在毕业设计环节，每年选作以流体力学基础理论及其工程应用为毕业论文课题的本科学生20余人，研究生10人。取得多项教学改革和教学研究成果，并在生产实践中得到应用，如流体力学团队教师编制的“渔船螺旋桨系统设计软件”获得2007年上海海洋大学科技成果三等奖，该软件目前已被潍坊柴油机厂、玉林柴油机厂等国内主要柴油机生产厂家广泛应用。我校工程学院羊晓晟、侯淑荣、马利娜、沈小青同学的“一种新型海洋波浪能发电装置”项目，参加2011年由、中国科协、教育部、全国学联和地方政府共同主办的、在大连理工大学举行的第十二届“挑战杯”终审决赛，在全国1935所高校选送的16976件作品中突颍而出，获得“全国竞赛三等奖”。该项目由流体力学老师指导，并突破了波浪及流固耦合理论，极大地激发了学生对本课程的学习热情。今后，本课程将在大学生科技创新中发挥更大的作用。

五、教学效果的考核

《工程流体力学》课程具有理论性强、公式多、数理基础要求高的特点,为帮助学生的学习,仅仅通过教材讲解还远远不够,需要配套必要的习题。在现有基础上，更新试题内容，完善试题库建设，考虑到我校研究生教学的特点, 团队根据新编著教材的主要内容, 以章节为单位,精心筛选和编写了典型习题集,力图做到其中的习题一定要具有典型性。习题的数量不能多,更不能类似和重复,学生通过习题练习,能有效地掌握教材中的基本知识。提高试题质量，真正做到教考分离，促进教学质量的提高。该试题库具有以下功能：平台提供自动组卷、手动组卷、互动组卷，条件设定灵活全面；试卷自动转换成WORD文档，方便打印输出；自定义追加试题入库，采用WORD文档格式编辑批量入库。

在考核中，平时成绩、实验课成绩和期末成绩比例为15%、20%和65%。实践证明，该考核方法取得了很好的效果。

六、结语

总之，对于《工程流体力学》课程教学内容改革的初步探索分析，可以促进教学观念的改变，按此目标授课，对教师提出了更高的要求。同时，还可以促进教材建设、实验室建设及其仪器设备的更新，提高学生的动手能力及科研能力，从而实现“学有所用”，“教学相长”。

高等教育教学改革，特别是专业基础课程体系及教学内容的改革，是一个系统和长期艰巨的实践过程，专业教师任重而道远。只要不断努力和探索实践，就可以开拓出一条符合各个专业需求的、更加富有成效的新途径，取得更好的教改成果。

本文受“2011年度上海市教委重点课程建设项目（沪教委高〔2011〕48号）”资助

[参考文献]

[1]袁恩熙.工程流体力学[M].北京:石油工业出版社,2002.

[2]James A.Fay.Introduction to Fluid Mechanics.Cambridge: MIT Press,1994

[3]Bruce R Munson, Donald F.Young and Theodore H.Okiish. Fundamentals of Fluid Mechanics,5th Edition, New Delhi:John Wiley &Sons,2002

[4]Robert W.Fox,Philip J.Pritchard and Alan T McDonald. Fluid Mechanics,7th Edition. Hoboken:John Wiley&Sons,2009

[5]Frank M.White.Fluid Mechanics,6th Edition.New York: McGraw-Hill,2008

[6]毛根海.应用流体力学.北京：高等教育出版社,2006

第4篇：流体力学的发展范文

所谓的流体力学，是一门专门研究像液体、气体等流体运动形态以及其运动规律和应用的学科。流体在力的作用下，其本身的物理性质会发生一定的变化，比如流体的固体壁面，流体和固体之间的相互作用，流体的压强、温度，还有流体的密度等等变量，都会发生变化。在选矿的过程中，有许多地方都会用到流体力学的知识，比如一些设备的设计，就是按照流体力学的原理来设计的，所以流体力学在选矿中起着极其重要的作用。本文就流体力学的特点做了详细的阐述，以及对流体力学在选矿中所存在的问题进行了深入的探讨。

前言

流体力学的发展起源于阿基米德，他是一位古希腊人，建立了液体平衡理论，在这个基础上，流体力学的运用才得以发展。而如今流体力学的应用范围越来越广泛，在空气动力学、电磁计算流体学、气液相流体学等方面都有十分重大的突破。

冶金和煤矿的生产都需要进行选矿，在工业生产上，选矿起着非常重要的作用。所谓选矿，就是通过化学或者是物理等方法把有用的矿物和无用的矿物分开，最终获取能够被生产中得以利用的矿物的过程。选择有用物料的方式分为两种情况。

一种是针对单体解离状态的，可以采用不同的选矿方法，把我们所需要的有用的矿物筛选出来；

另一种是针对不能达到单体解离状态的，这就需要将物料用机械破碎和磨碎的方法来取得当中的有用矿物。回看整个世界的选矿发展史，不难看出，流体力学在整个选矿发展过程中起到了不可替代的作用。众所周知，在工业生产上选矿的方法有很多，比如利用重力来进行筛除选矿，还有利用浮力来选矿等等。随着科技的发展，应用流体力学的原理来进行选矿，已经越来越普及，现在许多大型选矿机器都有流体力学的应用。也就是说，要进行高质量、高效率的选矿，流体力学的运用是必不可少的环节。

1.选矿中所用的设备

1.1旋流器

所谓的旋流器，在液体的分级分离中经常用到它。它的工作原理是利用离心的方法，使得不同质量不同密度的物质分离沉降。旋流器整体是一个圆锥形，采出来的矿浆通过管道进入旋流器内部，进入的矿浆在旋流器强大的离心力作用下，产生旋转。矿浆中含有不同质量和大小的矿物质颗粒，在旋流器离心力的作用下，大的矿物质颗粒和密度高的颗粒就被抛向旋流器内壁，在重力的作用下，这些颗粒靠着内壁逐渐的下沉，最后在旋流器的底部流出。而那些比较细小的颗粒和液体则经过溢流管口流出来。所以，矿浆经过旋流器，就把大的矿物颗粒和细小的矿物颗粒分离开来，离心力的筛选是很有效的，相比于重力场，它具有快速、高效、稳定分离的特点。目前的选矿旋流器主要有两种，

一是用水作为介质的水力旋流器，第二种就是专门配制的重介质液体，密度比水更高，以此作为介质的重介质旋流器。这两种旋流器的作用各不相同，

第一种是专门用于脱泥以及脱浮选药剂的水力旋流器，第二种是专门用于最后分选冶炼。旋流器的原理简单，但是液体在其内部的流动却是十分复杂的，这要涉及到流体力学中的湍流运动。所谓的湍流运动就是将流体的流动看作是一个三维空间内的运动，在这个三维空间内，任何一点的速度都可以分解成横向速度、纵向速度和切向速度。就是这样的运动特征和旋流器内复杂的边界，使得内部的流体力学并没有一定的规律可循，自然就没有具体的方法来研究，只能通过实际的测量来估算和分析。通过实际测量，旋流器内的运动实际是一个组合运动，它是通过自由涡和强制涡组合在一起共同形成的。在旋流器工作的时候，由于切向速度最大，导致了旋流器内壁的压力小于其中问的压力而形成一个负压区，空气从底部进入，旋流器中间区域就成了真空的空气柱。那些比较重的矿物质直接由旋流器内壁被分离了下来，从底部排出，那些轻的矿物质就由上面的口排出。

1.2浮选机

浮选矿物质实际就是利用浮力，将矿物质浮到水面来进行筛选。这就要求矿浆中必须要充满大量的气泡，必要时，还要在矿浆中添加一种捕收剂，这种药剂会作用在矿物质颗粒表面，使得矿粒的疏水性增加，利于捕收。有些矿粒是疏水性，而有些是亲水性的，疏水性的矿粒和产生的气泡相结合，由于浮力原因而浮出水面，那些清水性的矿粒则不会与气泡结合而下沉。产生气泡的方法有很多，一般采用机械搅拌和电解水来产生气泡。

1.3浮选柱

浮选柱也是一种专门用来选择矿物质的设备。浮选柱早在上世纪六十年代就开始应用，只不过由于气泡发生器设计的并不好，始终无法很好的产生气泡，就使得浮选柱并没有广泛的运用。浮选柱的气泡产生器位于柱体下端，矿物由上部倒入。其原理和上面介绍的浮选机差不多，也是通过重力和浮力的相互作用来实现矿粒的分离。所以气泡发生器才是浮选柱工作的关键所在，如果气泡发生器无法正常工作产生气泡，浮选柱也就无法分离矿物质。

2.流体力学在选矿设备中的应用

浮选机的工作原理是利用气泡产生的浮力和矿物质本身的重力实现矿粒分离，分离的过程中就需要大量的气泡，气泡发生器正是大量产生气泡的设备。通常我们都把气泡发生器分为两类，即外部发生器和内部发生器这两类。

外部气泡发生器也有两种，通常用的是气水喷射型。它是把压缩空气和水一起混合，通过喷头直接喷入浮选机内，再通过分流孔将水流分开，从而产生气泡。

顾名思义，内部气泡发生器是将有孔介质固定在浮选机内部，然后冲入空气，通过介质的孔向外喷出气泡。内部气泡发生器常常出现问题，原因在于有孔介质放在浮选机内部，很容易被矿粒堵塞和结垢，使浮选机无法正常工作，现在已经很少采用这种方法了。

上述两种气泡发生器都是以往一直被使用的。但毕竟它的结构太过复杂容易出现问题，而且能量消耗也不小。目前被广泛采用的是另一种更加先进的设备――微泡发生器。这种气泡发生器利用了流体力学的原理，首先流体在其内部分散开来，在后半段又重新成为连续相。微泡发生器动力消耗小，产生气泡效率高，矿化充分，而且使用寿命长，大大节省了维护费用。

目前较为先进的浮选机是德国制造的切向喷射浮选机，其也是利用流体力学的原理进行选料。它有两个槽室，一个收集精矿，一个用作分离室。矿浆沿着切线方向射入容器，从而产生旋转，和气泡结合的矿物质浮力大，向上运动。没有结合水的矿粒则向下沉降，最后通过底部排出。

第5篇：流体力学的发展范文

论文摘要:通过工程流体力学教学实践,探讨多媒体教学在授课过程中产生的效果。提出了在工程流体力学教学活动中将多媒体技术与传统教学手段相结合,活跃课堂气氛,提高学生学习的积极性和主动性,达到优化教学效果的目标。  

 

一、前言 

 

随着计算机技术的普及和网络技术的迅速发展,多媒体教学已被高等院校广泛采用,并深受广大师生的欢迎。因此,利用多媒体教学手段开发学习资源,构建新的教学模式,达到最佳教学效果,成为国内外提高教学质量、改革教学方式的重要手段。 

本文通过工程流体力学教学实践,探讨多媒体教学在授课过程中产生的效果。提出了在工程流体力学教学活动中将多媒体技术与传统教学手段相结合,活跃课堂气氛,提高学生学习的积极性和主动性。达到优化教学效果的目标。 

 

二、传统教学模式的利与弊 

 

传统教学模式历史悠久,教育理论成熟,已经积累了丰富的经验。在传统教学中,通过教师的形象、生动的讲述,学生易于接受,师生之间可以面对面地探讨疑难问题。对于工程流体力学而言,教学内容不可避免地会涉及到数学公式的推导,传统的板书教学方式即可以留给学生更多的思考时间,同时又可以加深学生对公式推导过程的理解,加强记忆。然而传统式教学主要依靠粉笔与黑板的教学条件,是以教师为主体的教学模式,从而大大降低了教学效率,也扼杀了学生个性的发挥和创意的产生。 

 

三、多媒体教学的特点 

 

多媒体教学以其鲜明的教学特点,丰富的教学内容,形象生动的教学情景,在教学过程中发挥了重要的作用: 

第一,激发学习兴趣,有利于提高课堂效率。兴趣是学生获取知识、拓宽视野、丰富心理活动最主要的推动力。多媒体技术综合应用文字、图片、动画和视频等资料来进行教学活动,激发学生的学习兴趣,从根本上改变了传统教学模式的单调性。而且多媒体教学可以充分发挥学生听觉、视觉等器官对信息的接收,对学生的眼、耳等器官进行多重刺激,从而活跃学生的思维,增强学生记忆力,提高课堂效率。第二,直观、易懂,有利于提高教学质量。流体力学是从力学的观点出发,主要研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学,在日常生活和各种工程实际中具有广泛的应用领域,是动力工程和流体机械专业一门重要的专业基础课。与固体的运动规律相比,流体在运动过程中存在诸如激波、接触面间断、两相流体之间相互掺混等复杂现象。

多媒体教学手段能够通过图片、动画和视频资料等直观、清晰地观看复杂的流动现象,使学生较容易地掌握相关内容,提高教学质量。第三,增加教学容量,节约空间和时间。工程流体力学研究内容较多,涉及范围较广,在有限的课时内传授给学生的信息量较大。传统教学中知识的传播主要靠教师的口授与黑板板书,在一定程度上限制了课堂信息的含量,多媒体教学充分地利用了电脑能够存贮大量信息的优势,授课的信息量明显增多,教学内容更加丰富,使学生在有限的时间内接收更多的知识,开阔了学生视野,增加课堂知识的容量,提高了教学的效率。 

 

四、多媒体教学手段与传统教学方式相结合 

 

多媒体教学的发展并不意味着摒弃一切传统的教学方法和手段,而是将多媒体教学与传统教学方式相结合,扬长避短,发挥各自的优势,更好地服务于教学工作。 

工程流体力学教学内容主要包括两大部分,理论教学和流体力学实验教学。 

工程流体力学理论教学部分包含大量流体力学的基本概念、基本方程和一些复杂的流动现象。例如在教学过程中,流体静力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书,这样既可以留给学生足够的思考时间,又可以加深学生对公式推导过程的理解,加强学生的记忆能力。而对于某些基本概念和特定的流动现象,可以通过多媒体教学手段,加深学生对基本概念和流动现象的理解。 

流体力学实验是流体力学教学中的重要组成部分之一,贯穿于课程始终。现行流体力学教学实验多为验证性实验,实验方法单一,同时,还受实验老师较少、实验课时有限以及设备等多种因素的影响,学生选择的范围极小,在很大程度上制约了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力,不能很好地达到流体力学实验教学的要求。然而引入多媒体教学手段以后,学生可以灵活地改变实验条件,演示各种实验现象。 

 

参考文献: 

第6篇：流体力学的发展范文

关键词： 流体力学；实践教学；教学改革

中图分类号：O35

流体力学是材料成型、机械、航空航天、土木、化工等多个学科的专业基础课程，主要研究生产、生活中遇到的流体平衡和运动规律的问题。流体力学具有理论性强、公式推导和基本概念多、对学生的数学物理知识要求高、应用广泛等特点。熟练掌握流体力学这门专业基础课程，对解决工程实际问题有着重要的意义。

结合实际的教学经验，目前的流体力学课程教学中存在如下问题。首先，大量的基本概念、定理、公式和理论模型需要学生掌握，抽象复杂，教师满堂灌输，学生被动接受，导致“教师难教，学生难学”的现象。其次，流体力学虽理论性较强，但与工程实际息息相关，课堂习题和课后练习往往与工程实际脱节，学生缺乏理论联系实际，不能很好地将所学知识应用于实际工程问题。再次，流体力学课程实验多为演示实验，学生不能主动设计实验并加以验证，不利于培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力。

针对流体力学课程特点和存在的问题，本文从教学内容、教学方法、教学考核等方面，对流体力学教学改革进行探讨。

一、 优化理论和实验教学内容

流体力学理论应该以掌握概念为基础，以分析计算为手段，以加强应用为目的来展开。教学过程中，应对教学章节划分轻重主次，进行合理取舍，课堂中引入工程实际问题，进行习题练习和思考分析，提高思考和解决问题的能力，培养出应用型人才。在内容选择上，根据专业人才培养方案的思路和流体力学自身规律，优化选取教学内容，注重点面结合。在完整全面介绍基础知识的前提下，实时穿插介绍流体力学最新科研成果、科学研究热点和具体的工程应用实例。在理论教学内容安排方面，应该遵循由简到繁，由易到难的原则，明确课程主线的基础之上，突出重点的基本概念、掌握基本方法和技巧、培养学生的思维方式。

在流体力学实验教学环节，学生可以加深对基本概念的理解和对重要公式的应用。实验教学内容分为三类：必开实验模块、选开实验模块和自主设计实验模块。在必开实验中，应该围绕流体力学最重要的理论内容，进行理解和掌握，去粗取精，探究核心内容。在选开实验中，应该结合流体力学科研热点和科研动向，整合实验教学资源，理论联系实际，进行工程应用的培养。自主设计实验模块从无到有，应该增大次模块比例，适当增加学生人数，培养学生自主创新和研发的能力，学生的实验作品，可进行展览或参赛，激发学生的创新热情，提高综合素质。

二、 改进教学方法和手段

流体力学课程内容复杂枯燥且抽象，对于高等数学的要求较多，大部分学生学习困难较大。为了培养学生学习兴趣，激发创造力，我们应该对教学方法进行探索和改进。

为了丰富课堂内容，教师应该巧妙地设计身边有趣的问题，将问题抛进课堂，启发学生的思维。例如，介绍伯努利方程之前，可以搜集吹纸片和吹风机吹乒乓球等有趣的伯努利现象，向学生提出问题，引入相对枯燥的课程内容，从而提高学生的学习兴趣。在课堂教学过程中，适当介绍最新的研究成果和研究热点，可以调节课堂气氛，极大地丰富了学生的知识面，提高学习积极性。例如讲解动量方程时，可以介绍军舰的不同推进方式，增加学生对流体力学用于军事装备的了解，增强了学习动力。教师讲解课堂内容时，不能仅限于内容本身，应该引入研究背景、科学家的研究思想和发展进程。通过此类介绍，使学生学会在实际工作中发现问题、提出问题、分析问题和自主解决问题，通过理论联系实际，从而达到培养综合能力的目的。最重要的是，教师讲解应该形成清晰的立体空间，讲解知识点的过程中，注意点线面相结合，形成清晰的脉络，有利于学生对课程的掌握。

三、 完善课程考核方式

考核的目的在于考察学生掌握程度，检验教学成果，从而促进教学方法的改M和课程的优化改革。因此，流体力学的课程考核应该在一定程度上反映学生的主观能动性，这样有助于营造良好的课堂氛围，促进教师与学生之间的互动和交流。相比于期末考试成绩占百分之百比重的传统考核方式，目前综合考核的方式更加人性化、合理，操作起来也更加复杂。

目前，我院主要采用平时成绩和期末成绩综合考核的方式进行课程评价。平时成绩包括课堂考勤、作业和实验报告，每一个部分占一定的成绩比例。平时成绩是学生对该课程的学习状况、掌握情况的重要反映，也是教师及时了解教学整体情况的重要途径，平时成绩应该是考核中最重要的内容。在平时成绩考核过程中，教师应该对作业和实验内容进行精心设计和优化，不能盲目采用题海战术，应分轻重主次，让学生对各章节的学习有的放矢，有利于调动学生学习积极性，进行综合素质的培养。期末考试可以采用开卷、半开卷的新形式，着重考核学生利用知识分析问题的能力和创新能力。

结束语：

流体力学对后续专业课程的学习和解决实际工程问题是非常重要的，教师应该在教学过程中不断发现问题、分析问题和解决问题，不断改善教学方法，最终提高教学质量，培养学生的综合能力。

参考文献

[1]张志宏，顾建农，王家楣.“流体力学”课程教学改革的实践与探索[J].高等理科教育，2006（5）：87-91。

[2]欧阳莉.“流体动力学”教学内容及考核方法研究[J].大学教育，2015：117-118。

[3]杨扬，张勤星，王利霞，李倩.工科流体力学教学方法与改革[J].大学教育，2015：129-130。

第7篇：流体力学的发展范文

根据流体力学课程的性质、特点，结合自身的工程实践经历和教学体会，文章从优化教材内容、提炼讲授方法、发挥传统教学模式优势、挖掘多媒体教学潜力、培养学生科研能力等方面，探讨了流体力学课程教学改革的具体措施和成效，提出了有益于学生理解流体力学重点内容的教学方法。此研究对改善流体力学课程的教学效果、探索大专业背景下的专业基础课教学模式有一定的参考意义。

关键词：流体力学； 教学改革； 实践教学； 创新能力

中图分类号：G420 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2013）04004103

流体力学是关于流体机械运动规律及其应用的一门学科，是力学的一个分支。中国各高校的土木工程、流体机械、农林、石油化工等专业均开设了流体力学课程，它属于专业基础课。

该门课所涉及的基本原理和基础理论对专业课的学习、课程设计、毕业设计以至解决工程实际问题等起着非常重要的理论支撑作用和指导意义。尤其对于工科学生，他们毕业后大部分在生产一线从事技术管理工作，必须具备一定的专业基础、技术应用和现场协调能力。这就要求流体力学课程教学将理论知识与实践能力培养相结合，将课堂教学与实践教学相结合，不断改进教学方法，积极探索适应工科学生专业设置和就业主导方向的课程教学新模式。兰州交通大学在土木工程、环境工程、市政工程、建筑环境与设备工程、热能动力工程等专业均开设了流体力学课，在长期的教学实践中积累了一些该课程的教学体会。

一、优化教材内容，课堂讲解力求深入浅出

流体力学课程体系的主要内容包括基本理论和实验两大部分。由于流体力学学科的快速发展以及社会对各专业学生知识结构要求的不断变化，有些在用教材已不能满足教学要求。因此，教师在备课时要尽可能多地参阅质量高、实用性强的教材，力求对同一个问题进行多角度分析。教学中应将不同教材版本的不同提法告诉学生，让学生课后独立思考并提出自己的见解。在制定教学计划时，应该从课程内容的系统性和完整性出发，将教材原有章节顺序重新调整，便于学生对相关知识的理解。比如，在讲解流体运动学基础、动

力学基础时，先从粘性流体三维不可压缩流动的运动微分

方程（即N-S方程）入手，对实际流体的流动特征进行描述，学生就可获得流体动力学的基本轮廓，进而了解只要该方程中粘性力项为零就可得到理想流体运动微分方程。在此基础上，再令加速度项为零（即流体处于静止状态或相对平衡状态），就可得到流体平衡微分方程（即欧拉方程）。通过这一调整，省去了许多推导过程，而且也能让学生对流体质点运动的力学机制有更明晰的认识。

在课堂讲解上，教师要力求做到深入浅出。流体力学中的一些公式或方程的推导过程很繁杂，教师过多地罗列推导内容会导致学生的厌学情绪，甚至有些听不懂的干脆就放弃学习。比如，在讲解流体微团运动分析时，可以将多数学生儿时玩的“泥球沿坡面下滚”游戏作为例子来讲解，因为大部分学生有过这样的亲身体验，他们很容易理解泥球在滚动的同时将伴随变形和旋转，这样后面的推导就容易被学生接受了。在讲解管嘴出流时，可以学生每天接触的水龙头用水的例子。比如在12∶00-13∶00期间用水，12∶00时流出水龙头的水流速度很大，随着锅筒内水位的逐渐下降，到接近13∶00时用水，在同样的水龙头开度下，水龙头内的水流速度明显要比12∶00时的流速小，学生由此很容易理解有效作用水头与排水量的关系。

二、发挥传统教学模式的优势

传统教学模式即教师以讲解、板书的形式将知识传授给学生的一种教学方法。该方法在不同层次的教学活动中发挥了积极的作用。教师生动、形象的描述以及肢体语言能使学生有身临其境之感，这种教学模式有利于教师主导作用的发挥，教师可以根据课堂上学生的反应来适时调整讲解速度和思路，并以板书的形式突出重点和难点。流体力课程中有相当一部分内容是力学知识和数学知识的综合，只有通过严密推导或作图才能比较透彻地讲清其基本原理。比如连续性方程、能量方程、动量方程、（N-S）方程等是流体力学中的经典理论，也是难点所在。只有通过板书推导，学生才能理解其物理事实，明确其解决工程问题的一般思路和步骤。流体微团运动分析一节是运动学中的核心内容，许多学生很难理解流体微团能同时具有“平动、变形（线变形和角变形）、旋转”三种运动趋势。这就要求教师从介绍速度分解定理入手，通过理论推导和对流体微团运动变形的图示两种方法来讲解。水击现象中伴随管道中压力和流速交替变化从而引起压力波的“顺向”及“逆向”传播过程，如果不通过在黑板上逐步图示的方法，学生很难明白水击发生的物理实质。另外，传统教学方法也能展示教师的板书和绘图功底。如果教师的书法很漂亮，徒手绘图效果好，能增加学生对教师的敬重感，从而激发他们对流体力学课程的学习兴趣。

三、深挖多媒体教学潜力

随着科技的飞速发展和国家对教学投资力度的加大，现代化的教学手段在提高课程教学质量上发挥了重要作用。在流体力学课程教学中，通过播放课件、视频、教学片等，能让学生很直观地理解流体流动的具体特征。比如，漩涡的形成、管嘴出流时真空区的形成、两个相邻局部阻碍之间的干扰等现象，这些内容用枯燥的文字描述是很难理解的，但利用多媒体演示，学生从动态的、形象逼真的图像中就很容易理解流体力学现象。紊流是一种高度复杂的三维非稳态、有旋流动。对其流动规律的研究一直是流体力学学科领域的热点和难点。紊流中，存在高流速层的流体质点进入低流速层，并与低流速层质点发生动量交换，以及低流速层流体质点进入高流速层与高流速层质点发生动量交换的过程。过去教师通过板书图示讲解之后，仍有近70%的学生不理解雷诺应力与紊流脉动的因果关系。但是，通过动漫形式显示具有不同初速度的流体质点进入另一流层后对两个流体质点速度在不同方向的影响过程，使这一复杂问题简单化，学生也容易接受。另外，利用教学录像，学生对流体力学现象尤其是大海的潮起潮落、龙卷风运动、桥墩后尾流变化，以及1940年美国塔科马海峡大桥由于风振而坍塌的整个过程印象深刻。多年的经验表明：多媒体在教学中的运用对于激发学生学习流体力学的兴趣、增强求知欲、开阔视野起到了积极的作用。但是，多媒体教学潜力的开发取决于教师的前期投入，也就是说，授课前教师必须投入大量的精力制作多媒体课件，使其包含丰富的教学内容，同时还能调动学生积极的参与意识[1]。只有这样，作为传统教学方法辅助手段的多媒体教学，才能在帮助学生理解难点、掌握重点、提高学习效率上发挥越来越重要的作用。

四、加强科研实训，开阔学生视野

引导学生参与科研活动，在科学研究中增长学生的专业知识，开阔学生的学术视野。教师在完成课堂教学任务之后，就课内某一知识点引导学生查阅相关文献，开展科学研究，培养学生的科研意识，提高其认知水平。学生以书面形式定期反映自己在查阅文献和学习研究中的收获。教师根据学生书面总结的完成情况给予评价。此外，教师也鼓励学生主动参与校内外的科研活动，并定期写出自己的体会交指导教师评定[2-3]。学生参与的科研内容即使与其所学专业的学科领域有一定距离，也将得到支持，因为参与科研活动对学生能起到开阔视野、激发科研热情、训练科研思维的作用[4]。同时还将进一步密切科学研究与专业学习之间的关系，为学生进入更高层次的学习和工作打下坚实的基础[3]。

流体力学是一门系统性和理论性都较强的课程，它既体现了经典力学的基本思想，也反映了数学、物理、机械等多学科在现代工程中的交叉应用。在学分制教学管理体制和大专业背景下的人才培养模式，根据学生的基础和专业培养目标来寻求合适的教学方法，构建有创新特色的流体力学课程教学改革体系，是一个艰难而漫长的过程，还需要在今后的教学工作中作出更多的努力。

参考文献：

[1] 杨小林， 杨开明， 严敬，等.流体力学课程教学改革探析[J].高等教育研究， 2006， 22（2）：47-48.

[2] 王烨， 孙三祥， 张济世.《水泵及水泵站》课程设计教学新模式研究[J].高等建筑教育， 2010， 19（3）： 117-119.

[3] 王烨， 陈焕新.《水泵及水泵站》课程设计教学改革[J].高等建筑教育， 2011， 20（3）： 91-94.

[4] 马宝峰，李岩， 郭辉，等.基于科研问题的力学综合实验教学研究与实践[J].力学与实践， 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：

第8篇：流体力学的发展范文

关键词： 《工程流体力学》 能源与动力工程专业 教学改革

一、引言

《工程流体力学》是研究流体的机械运动规律及其实际应用的科学[1]，是能源与动力工程、车辆工程、机械工程、石油工程、化学工程专业等诸多工科专业的一门重要的专业基础课，在各个工程领域都有广泛的应用。其特点是，工程流体力学内容抽象，概念性强，涉及大学物理、材料力学、高等数学等，综合性极强，且教学里包括众多数学公式和偏微分方程的相关推导计算，需要学生有较强的综合能力。而我校是一所二本工科院校，学生在高等数学、大学物理、材料力学等方面的基础良莠不齐，因此存在老师难教、学生觉得枯燥难学的现象[2]，导致《工程流体力学》被公认为是本科中最难学的课程之一。为提高学生学习兴趣和教学质量，有必要对该门课程进行必要的教学改革[3]。

二、教学改革

（一）教学方法改革

针对学生在高等数学、大学物理、材料力学等方面的基础存在良莠不齐的情况，为了更好地增强学生学习《工程流体力学》的学习效果和教学效果，需要在教学实践过程中对教学方法进行相应的改革。首先，为了避免学生觉得枯燥无趣，在教学过程中注意理论联系实际。比如，在《工程流体力学》的第一堂课上，我通过提出如“汽车在行驶过程中所受到的阻力主要来自前部还是尾部”，以及“高尔夫球表面和飞机表面为什么一个是粗糙一个光滑呢”等众多涉及流体力学知识的实际问题，一下子就把学生的兴趣提起来，整整一堂课学生学习兴趣高涨，没有恹恹欲睡的情况存在。在后续的课程中，由于主要围绕连续性方程，伯努利及动量方程等展开，因此在讲授的课程中，为了避免数学基础不够扎实的学生在上课中觉得无趣，我主要是通过讲例题的研究思路、方法，尽量避免变成单纯的数学推导过程，主要告诉学生如何分析，重点介绍公式的成立条件及如何使用。然后通过具体的例题讲解如何使用该公式来解决问题。比如对雷诺公式的理解应用，通过在课堂上播放雷诺试验的视频，并在课后安排学生到实验室进行雷诺实验，以加深对该公式所涉及相关因素的理解。在课程的后面章节，根据学生的认知发展水平重点讲解工程流体理论在实际中的具体应用实例，并选择适当的课题让学生积极参与，并总结出规律，建立适当的数学模型，这样既使学生保持了浓厚的学习兴趣，又很好地做到理论与实际的结合，大大提高学生解决实际问题的能力。

（二）教学内容改革

《工程流体力学》内容涉及面广，如何根据专业培养目标和课程体系的要求，制定合理的教学大纲，教学内容及教学计划显得尤为重要。首先，针对目前《工程流体力学》教材存在理论性强，数学公式推导众多的特点，在教学过程中有意识地弱化公式的数学推导过程，重点突出公式的适用条件和在实际问题中如何应用，尤其是如何利用这些公式来解决实际问题。比如实际流体恒定总流的伯努利方程，通过弱化过程的复杂推导，重点讲解其应用条件，让学生很快就明白该方程的意义，并掌握如何在实际过程中进行应用。

同时通过案例讲学，与学生所在能源与动力专业系紧密结合。比如在讲到流体运动的连续性方程及伯努利方程时，可以讲讲其在内燃机等设计中所起的作用，通过掌握空气和燃油的流动规律，才能设计好空气和燃料的流量比例、流动速度、温度控制等众多流体力学方面的知识。同时选取适当的跟能源与动力系紧密相关的习题，以帮助学生进一步巩固和消化课堂所学。因为现有教材习题偏水利和建筑的居多，所以需要老师在平时多收集和编撰相关的习题，以更好地促进学生掌握相关知识。

（三）考核方式的改革

由于《工程流体力学》所涉及学科多，综合性强，内容难，以前通常采用期末闭卷的方式加平常课后作业进行考核，存在学生平常作业抄袭、习惯老师划重点、考前死记硬背的问题，且考试内容基本都是学生平常见过、练习过的题型，不能很好地体现出该门课程的知识体系和价值，也无法让学生发挥他们的主观能动性。因此，针对以前的考核形式存在的问题，有必要对其进行改革，以更好更全面地反映学生掌握知识和相应能力的情况。

首先，增加课堂与平时考勤环节。现在的学生基本人手一部手机，尽管上课纪律三令五申，仍然存在部分学生上课偷偷玩手机的情况，再加上有些学生平常对自己要求不严，存在上课迟到、旷课、打瞌睡的情况。因此增加课堂考核环节，对上课不遵守课堂纪律、缺勤等，累积到一定次数后会有相应的惩罚措施。在课堂上表现积极，能主动回答老师问题等会有一定鼓励措施，适当地加分以激发学生更浓的学习兴趣，加强学生在课堂上和老师的互动，营造出更好的学习氛围。

其次，增加考试内容，丰富考试题型。从以往考试题型看，主要有填空题、选择题、判断题和计算题四大类型。因为考试内容比较依赖教材，所以不能很好地反映学生对相关知识的理解掌握。鉴于此，增加一些比较贴近相关专业和实际生活的问答题，比如“汽油在油箱里的存贮涉及流体力学里面的什么知识”、“汽车上的中央空调上平行的风扇叶片起什么作用”等，体现了考试内容的灵活性，又考察了相应的考点，能体现出学生对相关知识的具体分析和应用。

最后，完善最终成绩的评定方法。以前的成绩评定主要是期末考试成绩占60%，平时作业占40%，且存在许多同学课后作业照抄的情况。由于平时作业成绩占比过高，增强了不努力同学的侥幸心理，间接也会挫伤努力学习的学生的积极性。为了更好地反映学生的学习态度和对该门课程相关知识的掌握应用情况，综合评定学生的学习能力和实践能力，最终成绩的评定将计入课堂环节、实验环节等，将成绩比例改为：期末考试成绩70%，课堂环节包括考勤10%，平时作业10%，实验成绩10%，促使学生重视课堂纪律，增加课堂互动环节，减少平时作业的比例，增加动手实验的成绩，更能全方位、多元化地评定学生。

三、结语

本文对能源与动力工程专业所学《工程流体力学》的教学方法、教学内容及考核方式等进行了教学探讨与改革。通过在实践中的应用，取得了很好的教学效果，有利于学生学习能力提高和教学效果的增强。

参考文献：

[1]禹华谦.工程流体力学[M].高等教育出版社，2011.

第9篇：流体力学的发展范文

【关键词】流体力学实验 大学物理 实验创新

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0175-02

1.引言

对于理工科院校来说，大学物理实验是一门必修课，同时这门课程具有的实践性也是相当强的，作为大学生接受大学教育关于系统试验方法和实验技能训练的开端，但是，从当前教学工作的开展来看，大学物理实验教学存在不少问题，常见的就有普遍存在“填鸭式”这种单一的教学模式，在教学理念上也没有太大的突破，“验证理论”模式仍然是主导，教学内容上多存在繁多和陈旧的问题，经典性试验所占的比重比较大，而设计性试验的比重较少，课时不足，影响了学生学习的积极性，未能取得理想的教学效果。这一系列问题导致大学物理实验教学质量难以实现质量上的跃进，可见，对实验课程内容和实验体系的改革是势在必行的。笔者以流体力学实验为例，谈谈当前大学物理实验的创新研究。

2.传统流体力学实验普遍存在的问题

2.1实验内容不够丰富，实验课时不足

结合流体力学实验教学来看，主要集中在流体压强测量到流体力学三大基本方程的验证等内容上，这就是大部分属于验证性实验，设计性实验安排不到位，缺乏了综合性实验，阻碍了学生关于创新能力方面的培养和发展，还有一点值得注意的是，当前大学教育仍然没有摆脱重理论、轻实践的弊端，所以实验课程安排的课时是不够的。

2.2教学方法和教学模式未有新破图

受到了我国传统教学观念的影响，在实验教学的过程中，老师通常采用的教学步骤都是讲授-演示-指导-批改实验报告等，而学生就一味地跟着同一个指示来进行实验，缺乏了自己的思考，一旦发现问题，也是请教老师来直接帮忙助理，那么实验课程就会无形中形成了一门应付式的课程。

2.3实验室开放工作开展程度不够

当前高校基本上都开设了关于流体实验操作的相关设备和平台，而高校也普遍存在着这样的一个问题：实验室仅仅对参加竞赛的同学或者一部分教师开放，这样不仅导致设备没有得到有效的利用，还影响了学生对实验设备的认识，所以即使实验设计方案多么理想，也会导致学生因为不能使用设备的问题，而无法进行开放性实验，从而也就不利于学生自主创新能力的培养。

3.完善当前流体力学实验的对策

3.1改进实验内容和教学方法

适当修改目前使用的实验指导书，目的就是将原理方面的内容尽量做到简明扼要；实验操作的步骤不宜过于细致；第一，可以考虑通过增加思考题和小设计来激发学生的学习兴趣，在流体流动方面可以增加压强、液位、流量和流速等方面的测量，让学生能够在宏观的层面上对流体有一定的感知，通知在大脑中也能形成关于流体的基本表征的感知，加强学生对理论知识的学习；第二，增设演示性实验的内容，让学生可以提前对仪器有所认识，从而实现了学生课堂上对抽象概念的感性认识，也有利于区分不同实验的侧重点指出；针对验证性实验来说，研究的重点应当在实验原理、操作技能、数据分析和整理结果上，要求学生能够结合实验基本原理，运用所学到的知识，将实验过程和步骤详细地写出来，设计出数据处理的方法，能够对实验结果进行分析和整理。

3.2改进实验教学的模式

重视学生启发式教学的意义，结合实验目的和内容，通过举一反三的提问方式，为学生提供独立思考的空间，要求学生注意对实验现象的观察，增加对实验规律的分析和总结，而老师也应当在这个层面上进行总结，可以对学生提出更加深一层次的问题来让学生再次思考。

3.3转变实验方式

用设计实验或者综合性实验取代部分实验，让学生能够在实验中将所学的知识充分利用起来，以雷诺实验为例，测量圆管内流过的水体积是利用接水盘的，而水流的时间是通过秒表来测量的，从而再对圆管内水流的速度进行计算。同时，我们可以让学生设计出几个方案，采用不同的方法来对圆管内水流的流速进行测量，例如，通过毕托管和孔板来对流量进行测量等。学生在进行设计方案的过程中一般都会对毕托管、孔板等相关流量计的测量原理和构造产生了解，这在一定程度上又可以巩固自己所学到的理论知识。这样的教学模式对于老师来说，促进了老师对实验的专研素养，业务能力有所提高，对于学生来说，其学习的思维的活跃程度也有所上升，激发了学生的学习兴趣，提高了学生对于新知识的理解能力，让学生可以在独立的空间内进行思考，实现实验的创新。

4.结束语

进行实验课程教学，一方面需要对学生独立解决问题的能力进行培养，另一方面还需要激发学生在学习过程中的学习兴趣，改变过去学生依赖老师的心理，让学生的综合素质可以得到全面的提高。流体力学实验教学在学科学习中的份量不可忽视，其能够将学生的理论知识和实践活动紧密结合在一起，调动了学生的学习积极性，实现创新能力的培养。

参考文献：

[1]虞娇婷，陈都，曹志旭.基于FLASH的虚拟流体力学实验平台设计[J].科技风，2015（05）.