流体力学的应用精选(九篇)

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第1篇：流体力学的应用范文

关键词：汽车；空气动力；计算流体力学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）20-0180-03

流体力学是人们在利用流体的过程中逐渐形成的一门学科，它起源于阿基米德对浮力的研究，由于数理学科和流体工程学科相互推动而得到发展[1]。现如今已经成为航空航天、车辆、机械、环境生物等工程学科的基础之一。通过对流体力学的基础理论的学习，结合汽车工况，发现流体力学在汽车设计中具有重要的应用。

汽车自19世纪末诞生至今，汽车工业以惊人的速度发展。当今21世纪科技突飞猛进，汽车工业已成为与人类生活息息相关的时代骄子。近年来，国家加大交通设施的投资建设，高速公路、高架桥等交通网络四通八达，不仅缩短了城市之间的距离，更极大地改善了人的日常生活。为减少汽车的能耗、汽车的操纵稳定性以及改善汽车的动力性，对汽车设计中的安全性、环保性提出了更高的要求[2]。为此，本文以流体力学基本理论，对汽车行驶时的空气阻力、汽车表面受到的压力、气动升力、气动侧力等不可忽视的关键因素进行理论分析，探讨流体力学在汽车研究方面的应用。

一、基于流体力学的汽车空气阻力分析

汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。空气阻力主要分为摩擦阻力和压力阻力，期中压力阻力约占空气阻力的91%，成为汽车阻力的主要作用。空气作为流体，具有粘性，根据牛顿定律，粘性流体在流动过程中层与层之间存在相互作用，空气在车身表面产生的切向力即为摩擦阻力，这是合力在行驶方向的分力；而作用在汽车车身表面上的法向压力的合力称之为压力阻力，可分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力。其中，形状阻力是压力阻力的主要部分，并与车身形状有直接关系，是影响空气阻力的主要因素；干扰阻力是车身表面凸起物引起的气流干扰而产生的阻力，只占压力阻力的14%；内循环阻力（12%）是空气流经车体内部时构成的阻力；诱导阻力（7%）也叫压差力，是由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压力差[3，4]，如图1所示。

空气阻力是影响燃油消耗的重要因素。最大限度地减小整车空气阻力是降低油耗的有效方法，降低油耗的同时也能减少排放并降低使用成本[5]。有试验表明，空气阻力系数每降低10%，燃油节省7%左右。因此，减小空气阻力主要依赖于空气阻力系数的减小[4]。目前，汽车空气阻力的计算或仿真多以流体仿真为基础，从动力学理论出发，利用相应的物理模型，建立相关流体运动模型。采用的软件有PowerFLOW、FLUENT、CFD等。多年以来，PowerFLOW分析软件是汽车行业中空气动力学的重要工具。利用此软件可以分析整车的总体空气阻力数据外，也可以充分利用流场数据，研究环绕整个车身的空气流体动力学行为，研究阻力的细化、量化等，以此来指导汽车设计并优化[5]。

二、基于流体力学的汽车表面压力分析

汽车行驶时，前方气流首先与车身前部作用，使气流受阻，降低速度，在气流压力作用下，车头前部形成一个正压区，汽车周围的压强分布如图2所示。这部分气流分为两股，一部分通过发动机罩、前挡风玻璃、驾驶室顶向后流去；另一部分，通过车身下部，向车尾流去，如图2 b）中所示。流向上方的这股气流在流经车头上缘时，由于缘角半径相对较小，气流来不及转折，导致局部分离，所以在上缘角附近存在很大的吸力峰。随后，气流又重新附着在发动机罩上。

传统的汽车外形设计、压力分析等以风洞实验研究为主，实验成本极高[4，6]，对汽车外形的气动特性研究十分困难。计算流体力学（CFD）是流体力学的一个重要分支，以计算机科学、数值计算方法的发展为基础，是流体力学理论分析、计算科学及数值计算方法共同发展的产物。伴随着CFD方法的不断发展、进步，利用CFD软件分析汽车气动性能成为可能。采用这一软件对空气动力学的计算，能够较为精确地分析汽车三维外流场，准确的研究汽车表面压力，可以帮助工程技术人员直观、深入地分析汽车气动特性；更重要的是相对于实验分析，CFD软件研究可以缩短汽车设计研发周期、降低成本。

三、基于流体力学在气动升力分析中的应用

汽车气动升力的来源与机翼类似，由于汽车是在地面上行驶，地面效应是影响汽车气动升力的重要因素。汽车气动升力包括压差升力和粘性升力，其中压差升力占主要部分。压差升力一方面是由于汽车上下表面曲率不同，形成上下表面压差产生；另一方面是由于地面效应，汽车底部和地面之间形成了一个类似于渐缩喷管的气流通道，使得汽车底部形成负升力。

研究表明，当汽车速度超过70km/h，车身所受的气动力成为影响汽车性能的主要因素之一[7]。汽车在行驶中，气动升力随车速的提高，对汽车的稳定性和经济性有一定的影响。气动升力的存在降低了汽车轮胎对地面的压力，影响了汽车的动力性和制动性能；同时，气动升力的存在降低了轮胎的侧向附着力和侧偏刚度，从而影响了汽车的操纵稳定性[8]。

当汽车高速行驶时，气动力对汽车各性能的影响占主要地位。随着汽车速度的增加，汽车的滚动阻力受气动升力的影响逐渐减小；而汽车的气动阻力则随着车速的增加迅速提高。研究表明，当汽车车速为70km/h左右时，汽车所受的气动阻力和滚动阻力几乎相同。当汽车车速大于150km/h后，所受的气动阻力是滚动阻力的2―3倍。显然，汽车高速行驶时，气动升力的影响则更为显著。所以为了保证安全，对高速行驶时的气动升力提出了更高的要求[9]。

空气作为汽车受力分析中的主要流体，在流过汽车车身的整个过程都受流体质量守恒、动量守恒和能量守恒等流体力学的支配。计算流体力学就是通过这些基本的控制方程来分析汽车周围流场中空气的运动。在理论方面，对气动阻力和气动升力的研究是根据伯努利提出的“路径理论”为基础进行分析[10]，这一理论基础便是流体动力学，理论中要充分考虑雷诺数、流态等基本流体动力学要素；在数值计算上，也主要是基于气动力学计算的流体模型进行分析。当今社会，车辆的设计速度和公路允许的行车速度越来越快，所以解决高速行驶时发飘的问题是非常有必要而且是保障驾驶安全的重要举措。

四、流体力学在气动侧力分析中的作用

危险不一定来自背后，危险也会来自侧面。在高速下发生的交通事故，除了气动升力的作用外，还有相当一部分是由于气动侧力的作用。当气流与汽车的纵对称面平行时，是不存在气动侧向力的。但在汽车实际行驶中，气流不会总是与汽车的纵对称面平行，当气流与汽车存在横偏角时，汽车都会产生气动侧向力。也就是说侧向力的来源就是由于受到了侧向气流的作用。在实际h境中侧向来流的来源比较复杂，如自然界阵风、汽车驶过大桥、车辆超车等情况。

气动侧力对汽车性能影响的研究是一个较广泛的领域，而且对汽车主要性能有着不可忽略的影响[11]。汽车受侧向风时，在车身侧板处就会产生强烈的气流。这一气流的存在不但破坏了驾驶室与车身之间正常的小涡流状态，而且还会形成旋涡稠密气流区，增大车身正前方的阻力，使汽车相对原直线行驶方向发生偏移，造成潜在危险[12]，因此，气动侧力也是汽车设计中必须分析的一个重要因素之一。

自然界中的侧向风变化非常复杂，侧风的方向、波长的变化等都对流场产生重要影响，所以气动侧力的分析相对更加复杂。采用复杂的风洞实验方法可以对侧风进行研究，但利用风洞实验再现汽车遇到侧风的复杂工况是非常困难的。而采用计算流体动力学（CFD）方法研究瞬态侧风是非常有效的，且能够提供更多的瞬态变化信息，可对实际行驶过程中的汽车气动性能进行更深入的研究[13]。

五、结语

流体力学相关理论及对应的软件在汽车研究设计中的应用受到越来越多的关注，不但可以节约成本、优化设计效果，相关软件的使用也使设计更科学、安全、环保和人性化。现代汽车设计中，车辆的设计速度和公路允许的行车速度越来越快，空气阻力是影响车辆动力性、燃油经济性等汽车性能的重要影响因素，汽车的安全性能是当今人们高质量生活水平能得以保证的前提。充分利用流体力学在汽车空气阻力、压力、气动力等方面的应用来提高车辆各方面的性能。流体力学与汽车设计相关知识的交叉，将对汽车实车造型与分析评价产生重大影响，逐渐成为汽车产品开发、设计的主要理论知识。

参考文献：

[1]解小琴.流体力学在汽车车身设计中的应用[J].四川职业技术学院学报，2015，25（6）：1672-2094.

[2]简洁，张铁山，严萍华，邵成峰.空气动力学对汽车性能的影响[J].拖拉机与农用运输车，2012，39（5）：37-41.

[3]谷正气.汽车空气动力学[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]张楠.计算流体力学软件在汽车气动问题研究中的应用[J].重庆电子工程职业学院学报，2011，20（2）：125-127.

[5]章林凤.汽车空气阻力和散热性能的仿真及优化[J].汽车科技，2013，（1）：31-36.

[6]王俊，龚旭，李义林，叶坚.CFD技术在汽车车身设计中的应用[J].汽车技术，2013，（4）：14-17.

[7]谷正气，郭建成，张清林，金益峰.某跑车尾翼外形变化对气动升力影响的仿真分析[J].北京理工大学学报，2012，32（3）：248-252.

[8]张勇，谷正气，刘水长.车身姿势对风洞试验气动升力测量影响研究[J].汽车工程，2015，37（3）：295-299.

[9]刘加利，张继业，张卫华.真空管道高速列车气动阻力及系统参数设计[J].真空科学与技术学报，2014，34（1）：10-15.

[10]刘强，白鹏，李锋.不同雷诺数下翼型气动特性及层流分离现象演化[J].航空学报，2016，（35）：1-11.

[11]于梦阁，张继业，张卫华.横风下高速列车流线型头型多目标气动优化设计[J].机械工程学报，2014，50（24）：122-129.

第2篇：流体力学的应用范文

Abstract: Engineering fluid mechanics course is an important professional basic course for petro related majors with a strong in theory, logic and applicability which provides a broad space for developing students' innovation thinking and creativity. In the course teaching, the innovation thinking teaching is promoted and many teaching methods such as inquiry learning, self discussion learning, problem environment learning, topic study type and comprehensive practice type are adopted to cultivate students' innovation thinking and plays an important role for training students' innovation thinking ability.

关键词：工程流体力学；创新教育；创新思维；教学法

Key words: engineering fluid mechanics; innovation education; innovation thinking; didactics

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0208-02

0 引言

钻井、采油工艺、炼油设备、油品储存和运输，都离不开管、罐、泵的设计与使用，这就涉及到流体力学的许多方面，诸如分析流体在管道内的流体规律，压力、阻力、流速和输量的关系，据以设计管径，校核管材强度，布置管线以及选择泵的大小和类型，设计泵的安装位置等；我们也需要用流体力学原理分析校核油罐或其他储液容器的结构强度；估计容器、油罐车、油罐的装卸时间；解释有关气蚀、水击等现象；以及了解计量用的水力仪表的原理等。有时还会遇到输送“三高”原油、增粘或降粘剂以及某些化工产品，这就涉及到非牛顿流体的力学原理。所有这些，都要求从事石油工艺技术的科学工作者必须具备工程流体力学的知识，以便在工程的建设和管理中，更好地发挥作用。因此，如何能使“工程流体力学”的基础理论知识及实际工程应用被学生更好地掌握，是授课教师面临的问题。

1 在“工程流体力学”课程中推行创新思维教学法的必要性

“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不歇动力。”时代呼唤创新性人才，而创新型人才的关键在于创新教育。创新教育是指以创新人才的培养为核心，以创新思维的激发为实施手段，以培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，促进学生全面发展为主要特点的素质教育。

思维是人类区别于其他动物的本质特征，但若是仅有普通的感性认识和感性思维，人类就不可能取得如此绚烂多彩的发明创造。可以说，人类社会方方面面的发展进步，无不是人类创新思维的结果，无不是人类智慧的结晶。所谓创新思维就是超越固有的常态思维模式，多角度、多侧面地思考事物的特性，并通过各种实践活动积极发现问题，在发现中科学思考问题，使感性认识上升到理性认识，然后又在理性认识指导下开展活动、发现和思考。这种形式循环往复，使认识不断深化，创新意识、创新思维在活动、发现、思考中不断形成，创新成果不断涌现。

“工程流体力学”课程属于力学的一个分支。它研究流体的平衡和运动的基本规律，以及流体与固体的互相作用的力学特点，用以分析解决工程设计和使用的实际问题，是一门既有丰富理论知识，又包含大量实践经验的课程，所以在“工程流体力学”教学中推行“创新思维教学法”是本课程自身特点决定的，是本课程教学要求的需要，是新时期我国培养高素质石油工程人才的需要。

2 在“工程流体力学”课程中推行创新思维教学法的主要做法

在课程教学中，我们灵活采用了探究发现式、自学研讨式、问题情景式、综合实践式等各种教学法，以培养学生的创新思维意识，训练学生创新思维能力。

2.1 探究发现式教学 现代教育理论认为，教师的职责主要不是在于“教”，而在于指导学生“学”；不能满足于学生“学会”，更要引导学生“会学”；对学生不只是传授知识，而更重要的是激活思维，变“教”为“导”，要启发学生善于学习，勤于思考，勇于创新。由于学生的思维尚处于不成熟向成熟发展的阶段，所以教师有促进学生发展的责任，特别是促进学生积极进取、勇于探索、有所创新的发展。创新教育强调的是“发现”知识的过程，而不是简单地获取结果，强调的是创造性解决问题的方法和形成探究的精神。如对于应用型的内容，包括孔口出流及管嘴出流、有压管道流动、明渠流动问题。为了帮助学生既加深对基本概念、基本理论的理解，又能掌握解决实际问题的能力，教师应选取具有工程实际背景的典型例题作为研究内容，充分调动学生的学习积极性，引导学生通过查阅资料、课堂集体讨论等形式解决问题，并找出最合理的解答。又比如圆管层流的研究不外乎采用两种方法，一种是分布参数法，以N-S方程为基础，求其偏微分方程组的特解；另一种是集中参数法，以受力平衡法来讨论。对这两种方法来说若研究的圆管放置的位置不同，又可分为任意倾斜放置及水平放置。这样一来，实际采用的研究方法就有四种。一种为N-S方程，管道倾斜放置；二种为N-S方程，管道水平放置；三种为力平衡方程，管道倾斜放置；四种为力平衡方程，管道水平放置。让学生自己分析比较各种不同方法特征，让学生自己去探究发现不同方法的特点、规律，进而才能有全面正确深刻的理解。

2.2 自学研讨式教学法 为发挥学生的主体作用和培养学生的自主创新学习精神，我们根据课程不同教学内容的特点和要求，在适当时机安排学生自主学习，开展研讨，并在自学研讨中，注重引导学生把抽象思维训练与形象思维训练、发散思维训练与收敛思维训练、逆向思维训练与正确思维训练与正向思维等有机结合起来，从而达到创新思维训练的目的。同时，我们在课程教授的各个环节，还注重构建多维互动的创新性课程教学模式，把接受性、主动性、活动性、问题探究性等自主创新性教学模式有机结合，改变过去教师独占课堂、学生被动接受的单一教学信息传递方式，促使师生间、学生间的多向和谐互动，达到互相学习、教学相长、共同进步的目的。

在安排自学过程中，教师要注意避免学员出现“自学不学，学而不思，思而不动”等现象，有效的措施之一就是采用“任务驱动法”，即在安排自学内容时，同时给学生布置任务，用完成这个任务作为动力，让学生在完成任务的过程中达到自主学习和掌握知识的目的。比如，在讲授堰流时，宽顶堰溢流、薄壁堰溢流和实用堰溢流它们的流量计算公式都是相同的，只是公式中不同情况下的流量系数不同而已。在讲授粘性流体运动微分方程、紊流速度分布公式等内容时，只需要从物理概念上作简要说明即可，这样处理让学生有了更多的独立思考和自学的机会。

2.3 问题情景式教学法 创新教学方法，就是要改变过去的传统教法，努力创造设问题的情景与和谐宽松的学习氛围，培养学生的创新意识和能力，训练学生的创造思维，使学生通过生疑、质疑、解疑等活动提高发现、分析和解决问题的能力，充分挖掘学生的创造潜能。“学起于思，思起于疑”，疑则诱发探索，从而发现真理。为此，我们特别注重教学活动策略的选择和运用，充分借助各种教学手段，巧设问题情景，把情景创设策略、多向互动策略与问题策略结合运用，综合发挥教学策略的整体效应，促使学生主动思考探究、质疑问难、自我归纳辨析习惯的养成，达到学生能力培养、发展思维的目的。比如，在讲流体表面张力特性时，向学生提问“旧常生活中我们可以看到什么现象能表明流体的表面张力特性？”此时学生都会非常积极的思考，随后向大家举例,比如说我们常常看到的水滴悬挂在水龙头出口处，水银在平滑表面上成球形滚动等现象。通过这样的提问与回答，可以把学生的注意力完全集中在你所讲述的内容上，充分调动起学生学习的积极性。在说明课程所要掌握和了解的内容时，先提出许多与实际密切相关的问题，诸如：在讲解水坝的闸门会承受多大的力，高尔夫球表面为什么要做成凹凸不平的，暖气管道应如何设计，等等。通过这些问题的提出,学生可以知道学习这门课以后，能够运用所学的相关知识解决哪些实际问题，学生带着问题学习，就不会盲目地学，并且在学过相关章节后，教师再次提出问题并给予答案或让学生自己解答，从而不仅增强了学生解决问题的能力，同时也大力激发了学生学习这门课程的兴趣。在这门课程的一开始，学生学习的主动性与积极性就被充分调动起来了。

2.4 课题研究式教学法 现代认知心理学把知识分为陈述性知识和程序性知识。陈述性知识如食物的名称、概念、事实等，通过教师讲解可以掌握或记忆；程序性知识主要涉及原理、规则、定律等的理解与应用以及解决问题的技能、方法与策略的形成、情感体验等，这类知识不能单凭传授，还要求学生通过自主研究探索、亲身体验等具体活动才能内化和占有。“工程流体力学”中既有经典成熟的理论知识、技术方法，又有许多需要进一步完善发展、深入探寻研究的地方，尤其适宜于在教学中针对性开展专题研究，以培养学生的创新思维和创造能力。比如，在讲授“水力摩阻”时，针对钢质管线水力摩阻较大的特点，开展“水力减阻技术”研究；在讲授“压力管路水力计算及工艺设计”有关内容时，针对其涉及大量公式、过程复杂、手工计算效率低、误差大等情况，让学生编制“工艺计算软件”，等等。此外，我们在课程综合设计中，改变了过去一年同一题目，人人同一题目的传统做法，而根据不同学生的特点、特长，并结合专业发展前沿，设置多个题目，让学生自由选择，自由组合，采取“分层互促、小组合作”的形式，促使学生自己动手、自主创新、团结合作精神的培养和训练。

2.5 综合实践式教学法 如何让学生牢固并灵活、创造性地运用所学知识，我们认为仅凭课堂教学、课程设计、实验室演示等传统教学模式和方法远远不够。例如：在讲授描述流体运动的两种方法――拉格朗日法和欧拉法时，可以带学生到公园划船，在船上讲清拉格朗日法； 到水文站，在水文站上讲清欧拉法。在讲动量方程的应用时可以到有关的水文站或水泵站现场，实测镇墩的受力，与理论计算作比较。在计算曲面的静水压力的竖向分力时，需要建立压力体概念，而在有些复杂情况下，如何画出压力体，以及如何判断压力体的虚实比较困难，这就需要借助于光盘，利用电教中心的多媒体教室作动态的演示。

3 结语

《工程流体力学》课程是面向工程应用人才的课程，所以教学核心始终是学生知识应用能力的养成。为此，在课程教学中，我们始终坚持推行创新思维教学法，注重开发学生的创造力，引导学生对理论、公式等进行质疑研究、探索研究，把学生创新能力的培养融于课程教学的各个环节；应用创新教育先进的理念和思想，转变教育观、学习观、人才观，始终把培养学生创新情感、创新心理、创新个性，训练学生的问题意识、创新思维、创新技法放在首位。

参考文献：

[1]李著信.创造力开发与培养[M].第二版.北京：科学技术文献出版社，2003.

第3篇：流体力学的应用范文

关键词：立体引学式教学；数学教学；应用研究

随着课程改革的不断深入，如何促进学生的自主学习已成为当前课堂教学研究的主要内容。立体引学式教学理念提出在教师的启发引导下促进学生的自主学习。作为一线的六年级数学教师，如何利用现有的六年级数学教材，在立体引学式教学理念下促进学生的自主学习。本人根据自己多年的六年级数学教学和对立体引学式教学理念的理解，提出如下几点体会。

一、打好扎实的基础，实现学生自主学习的目标统一

立体引学式教学理念将课堂教学的目标界定为“知识与技能，过程与方法，情感、态度、价值观”这三维目标，在传授知识的同时注重能力的培养，最终的目标是要促进学生的自主学习。因此在六年级数学教学中，我们一方面要完成本年级新知传授，另一方面，还要帮助学生对小学阶段的所学知识进行梳理、查漏补缺，培养学生运用数学知识解决问题的能力，养成学生对学习、对生活、对人生良好的情感态度，达到学生的自主学习的最终目的。而我们又常常听到一些教师发出这样的感叹：学生太粗心了！许多题目连中下等生都应该做得起来，可练习考试的时候学生错误的情况很多。即出现所谓的“过失”失分现象。学生产生“过失”失分的原因是多方面的。有智力方面的因素，也有非智力方面的因素，但不能原因简单地归究为“学生粗心”。就教师本身而言，课堂教学中，在注意激发学生学习兴趣，培养学生良好的“情感、态度、价值观”的同时，课堂上目标的定位要准，不能“不到位”，也不能“越位”。“最基本的往往是最重要的”，越是最基础的知识、最基本的概念，教师更要舍得花时间，启发引导学生自己去探索，去实践，让学生主动参与知识形成的过程，促进学生的自主学习。只有帮助学生夯实了基础知识，提高学生自主解决实际问题的能力才能落到实处，“知识与技能，过程与方法，情感、态度、价值观”三维目标的统一才不至于是一句空话。

二、利用好教材，培养学生自主学习的意识与能力

现行“九义”小学数学教材已形成一个较为完整的知识体系。如何充分发挥现行六年级数学教材的作用，体现立体引学式教学的理念，培养学生自主学习的意识与能力？实践证明，通过改编例题、习题，启发引导学生思考、辨析，可以起到事半功倍之效。

（一）改编例题促思考，启发引导学生自主学习的意识。

立体引学式教学理念指出，要在教学的启发引导下促进学生的自主学习。六年级学生已具备了一定的自主学习能力，教学中，教师要根据教学的实际，通过改编例题、习题等方式，启发引导学生自主学习，在学生掌握新知的同时，又提高了学生应用数学的知识和解决问题的能力。

例如：在分数乘整数这一部分，教材在讲解了分数乘整数的意义和计算法则以后，补充了一例，说明“能约分的先约分再乘比较方便”。我在学生掌握分数乘整数的计算方法、并进行了一定练习以后，出示了下面一道题：〖SX（〗2〖〗999〖SX）〗×7777，激趣说：看哪位同学计算得又对又快。当学生觉得2与7777相乘比较麻烦时，就启发引导学生：看题中的数字有什么特点，怎样算比较简便呢？许多学生通过思考，恍然大悟，自觉地运用了先将7777与9999约分，然后，再把7和2相乘的方法。学生通过自主探究学习，得出了分数和整数相乘，先约分再乘比较简便这样一个结论，这比告诉学生一个简单的方法让他们单纯地做计算效果好得多。

（二）改编例题引发散，培养学生自主学习的能力。

立体引学式教学理念指出，要培养学生自主学习的能力，用所学知识解决实际问题的能力。在六年级数学教学中，如果能真正把“用教材教”落实到实处，通过改编例题、习题的方式发散学生的思维，对培养学生自主学习的能力将会起到积极的作用。

例如在教学“一段公路，甲队单独修10天完成，乙队单独修15天完成。两队合修几天可以完成？”这一工程问题时，在学生掌握了此道题解题思路和方法的基础上，可以将“乙队单独修15天完成”改成：

（1）乙队单独修比甲队多用5天。

（2）乙队单独修的时间是甲队的1.5倍。

（3）乙队的工作效率是甲队的2/3

……

还可将问题改为：

（1）两队合修几天完成这段公路的？

（2）两队合修几天后还剩这段路的？

（3）甲独修2天后，剩下的乙独修还需几天？

……

这样围绕例题这一中心发散，学生自主学习的能力得到充分的发挥。“源于教材，高于教材”的教学机制，在本堂课也得到充分体现。

（三）改编例题促思辨，提高学生自我反思能力。

反思是一种学习和生活的策略。学生在学习新知的过程中总会发生这样那样的错误。教学中，如能适时地运用改编例题、习题促进学生进行思考、辨析，进行前馈控制或反馈矫正，一方面可以达到有效防治错误的目的，另一方面还可以提高学生自我反思的能力。

（1）前馈控制。即教师根据教学规律或班级的实际情况，将学生在解答有关问题时易错的一些情况，通过改编例题、习题的方式让学生进行对比、辨析，防患于未然。

（2）反馈矫正。即当学生在练习中发生错误后，教师根据学生的情况，通过改编例题或习题让学生继续练习，学生在继续练习中产生顿悟，从而有效地纠正学生的错误认识，提高学生自我反思能力。

第4篇：流体力学的应用范文

杭州市萧山区第一人民医院 浙江省杭州市

【摘　要】目的：观察PICC 在肿瘤血液科的应用效果，探讨相关的护理措施。方法：选取2013 年11 月～ 2014 年11 月之间我院肿瘤血液科收治的肿瘤血液患者200 例，将其随机分为对照组与观察组，每组各50 例，均采用PICC 穿刺进行化疗，前者给予常规护理，后者给予相应的整体性护理，比较护理效果。结果：对照组患者的一次性置管成功率为79.0%，小于观察组（98.0%），P<0.05，差异显著；对照组的并发症发生率为22.0%，大于观察组（4.0%），P<0.05，差异显著。结论：采用PICC 穿刺治疗肿瘤血液科患者，同时辅以有针对性的护理干预，有助于一次性穿刺成功，减轻患者的痛苦，而且并发症较少，安全性高，值得在临床上进行推广。

关键词 PICC；肿瘤血液科；并发症；护理干预

化疗是目前治疗肿瘤的主要方式，以静脉途径给予化疗药物，有助于患者的临床症状得到减轻，然而化疗期间产生的不良反应会使患者的身体健康受到严重影响，极大降低其生活质量，一些患者甚至会选择中断治疗[1]。以往深静脉穿刺的方法会造成较大创伤，而且并发症发生率高，将中心静脉导管置入外周静脉不仅操作简单，而且安全性高。我院探讨了PICC 在肿瘤血液科的应用效果与护理措施，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2013 年11 月～ 2014 年11 月之间我院肿瘤血液科收治的肿瘤血液患者200 例，均与有关的诊断标准相符合，且经过胸部CT、X 线片等辅助诊断确诊。将所有患者随机均分为两组，对照组包括男性65 例，女性35 例；年龄17 ～ 78 岁，平均（42.5±3.5）岁；疾病类型：急性白血病5 例，食道癌7 例，肠癌30 例，胃癌32 例，肺癌6 例，乳腺癌14 例，其他6 例。观察组包括男性66 例，女性34 例；年龄18 ～ 76 岁，平均（43.2±3.3）岁；疾病类型：急性白血病4 例，食道癌8 例，肠癌29 例，胃癌31 例，肺癌5 例，乳腺癌15 例，其他8 例。年龄、性别、疾病类型等一般资料在两组患者之间无显著差异，P>0.05，不具有统计学意义，可以进行对比。

1.2 方法

两组患者均应用PICC 进行静脉置管，与此同时，给予对照组患者常规护理，在此基础上给予观察组患者整体化护理干预，主要包括以下两方面。

健康宣教。置入PICC 导管前告知患者如下内容：

（1）PICC 导管可弯曲、柔软且细长，从上臂大静脉置入，最后到达的大血管接近心脏，能够预防药物刺激血管，提高安全性。

（2）置管时间可长达1 年，最短通常1 周，能够减少多次穿刺产生的疼痛与焦虑心理；

（3）与平时抽血、输液注射相同，PICC 导管穿刺在针头开始进入皮肤时会出现轻微痛感，之后不适感消失[2]。

（4）患者的自我护理与护士的专业维护影响到置管时间。

（5）向患者介绍行PICC 置管治疗的患者，鼓励其通过沟通缓解不良情绪。

置入PICC 导管前告知患者如下内容：

（1）穿刺处皮肤保持干燥清洁，不可自行将无菌透明贴膜撕下，若贴膜松动、脱落应尽快更换；

（2）对手臂活动物过多限制，但尽可能不用置管侧手臂提重物或进行持重锻炼；

（3）不可将止血带扎于置管侧手臂处或量血压；

（4）确保PICC 导管外露接头被良好固定和保护；

（5）衣服袖口宽松，确保脱、穿衣服时不会带出导管；

（6）可携带导管淋浴，尽量不要泡浴或盆浴，淋雨前可在肘部缠绕保鲜膜，并将胶带贴于上下边缘，避免浸水；

（7）观察穿刺处皮肤是否出现异常，如疼痛、肿胀等；

（8）若导管出现紧急、异常情况，如移位、断裂等，需尽量镇静，接着采取相应方法处理；

（9）暂停治疗期间需返院要求专业护士帮忙进行冲管与其他基本护理，每周一次。

1.3 观察指标

观察、记录两组的一次性穿刺成功率，以及两组患者置管期间发生的并发症情况，统计并发症发生率。

1.4 统计学处理

本次研究中采用统计学软件spss19.0对得到的数据进行分析及处理，分别采用百分比和（均数± 平均差）的方式表示计数资料与计量资料，并分别采用X2 与t 检验其组间比较。如果P<0.05，表示差异显著，具有统计学意义。

2 结果

对照组中一次性置管成功者79 例，成功率为79.0%，观察组中一次性置管成功者98 例，成功率为98.0%，大于对照组，P<0.05，差异显著，具有统计学意义；对照组患者发生并发症的情况为：静脉炎5例，局部渗血11 例，其他6 例，发生率为22.0%，观察组患者发生并发症的情况为：静脉炎1 例，局部渗血2 例，其他1 例，发生率为4.0%，小于对照组，P<0.05，差异显著，具有统计学意义。

3 讨论

本次研究结果显示，对照组患者的一次性置管成功率为79.0%， 小于观察组（98.0%），P<0.05， 差异显著， 具有统计学意义；对照组的并发症发生率为22.0%，大于观察组（4.0%），P<0.05，差异显著，具有统计学意义。说明采用PICC穿刺治疗肿瘤血液科患者，同时辅以有针对性的护理干预，有助于一次性穿刺成功，减轻患者的痛苦，而且并发症较少，安全性高，值得在临床上进行推广。

参考文献

[1] 黄丽霞, 李华珍, 王咏梅.PICC 在肿瘤患者化疗中的应用及护理体会[J].齐齐哈尔医学院学报,2013(01):138-139.

第5篇：流体力学的应用范文

【关键词】留学生 见习教学 经验

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0233-01

近年来，随着社会的发展和开放， 国际间的经济和文化交流日益频繁。不只是大批国人走出国门求学，海外留学生和学者也逐渐来到中国求学。自1995年我国实行各高校自主招收留学生政策以来来华留学生教育发展迅速，已成为衡量一个国家高校教育国际化水平的重要指标。其中来华留学医学生数目增长最迅猛，规模现已居来华留学生各专业第二位，学历留学生各专业首位[1]。留学生数量的增长， 必然要求学校有相应的施教内容和方式， 以适应目前留学生教育工作的发展。我校也于2011年开展了临床医学本科专业留学生招生工作，由于留学生本身的特点难以适应中国传统式的教学方式，我们尝试以案例教学法（CBL）进行内科学见习带教，总结经验如下：

1.留学生的特点和教学的困难

内科学的学习目的是让学生系统的学习各种疾病的病因、发病机制、临床表现、诊断、治疗与预防，是整个临床医学的基础，为培养未来的“准医生”的“临床思维”打下基础的重要课程，因而内科学见习带教通常需要结合临床实际病例让学生掌握典型病例的临床特点，我校招收的来华留学生大部分来源于印度、尼泊尔、巴基斯坦等国，基本无中文基础，在和病患交流过程中存在语言交流障碍，临床见习时又看不懂辅助检查资料，学生很难得到完整的第一首病史资料;另外，不同的文化背景和生活环境使留学生的思维方式、学习方法与国内学生有所差异，留学生课堂提问多，思维活跃，但记忆力和应试能力较差。综上，留学生医学教育的特殊性使的临床教学过程具有更高的挑战性，如果按照传统授课方式进行教学，难以达到预期的教学效果，因而，选择恰当的教学方式是提高留学生教学效果的基本保证，我们尝试以案例教学法进行留学生内科学见习教学。

2.案例教学法教学模式特点

案例教学法是一种以案例为基础的教学方法，采取来自于真实情境或事件形成的案例，借助案例分析和解决过程，培养和发展学生主动学习、互动讨论等综合能力。1870 年美国哈佛法学院前院长克里斯托弗哥伦布朗代尔（C.C.Langdell）首先提出案例教学法，此后哈佛企管研究所所长郑汉姆（W.B.Doham）对这一概念进行了推广，之后案例教学法以其自身在教学中的巨大优势风靡全球，百余年来，该种教学方法几经完善，现已成为以美国为代表的西方国家高校教育中一种重要的教学方法，直到20 世纪80 年代后期才被我国教育界认可和重视，并于上世纪末率先在国内法律及商业教学中推广应用。案例教学法 优势在于可充分调动学生主动性，理论联系实际，提高分析和解决问题的能力[2-4]，而临床医学教育的高实践性、高思辨性的特征，对于案例教学法的应用有着天然的契合性。

3.案例教学法应用于留学生临床教学体会

3.1案例教学法促进留学生的跨文化适应

由于教师与留学生文化背景及语言的不同，对留学生教学单纯用文字描述往往效果不佳，因此，在教学中采用案例教学法，能够充分利用色彩、声音、动画、图形等形式，以直观、新颖、活动的图像和画面展示教学内容，这种信息的表达形式具有很强的吸引力，可以让学生通过多个感觉器官获取知识[2]。另外，众所周知医学临床专业课程的教学是一门实践性很强的学科，留学生通常由于语言障碍、文化差异等原因较难获得满意的第一手临床资料，通过案例培训， 能增强师生交流机会， 了解我国医疗运行体制， 体会我国社会文化背景， 促进留学生的跨文化适应性，使学生较全面掌握病史资料。

3.2案例教学法促进留学生临床思维的培养

案例教学法体现了现代教育的主张， 符合医学的和实践性特点，案例教学法是一种开放性教学，教师所起的作用不仅仅是单向的讲解，而是和学生共同进行问题的探讨和辩论，使得学生的思维角度得到充分扩展和展示。而留学生本身在留学前的本土教育多为“交互式”教学模式，所以留学生更能接受和喜欢案例教学法。通过思考题、讨论等形式，充分发挥了学生的聪明才智，学会了如何对病情剖析、归纳、总结等重要环节和程序，训练了学生的临床思维能力、表达能力、综合分析问题能力，并对所学的疾病，经过了一个理论联系实际的过程。学生每讨论到一份临床病例后，大部分学生都希望通过自己的分析，做出正确诊断。这就促使他们去认真分析，查阅资料，甚至相互讨论。这样使学生由机械的学习变为灵活的学习;由接受式学习变为发现式学习;由被动式学习变为主动式学习，从而提高了学生分析、思考和自学的能力，克服了学生读死书、背死书的不良现象，有利于培养独立思考的能力，为将来从事临床、处理大量的现实问题打下良好的基础。

3.3案例教学法促进留学生的学习效率

留学生根据老师提出的病案资料和拟出的思考题，去查阅资料及参考书，并在病案讨论中反复运用所学知识，有利于提高学习的针对性，增加了学习兴趣。在课堂上学生积极主动思考，发表自己的意见，畅所欲言。通过讨论不但学习了临床知识，而且使知识融汇贯通。通过病案讨论教学，激发了学生学习的责任感和积极性，提高了学习效率。

3.4有助于提高教师的业务水平

教师在病案讨论课前，应有周密的教学设计，包括病例的选择、认真备课、计划及安排。由于留学生在主动分析病例的过程中，会查阅许多的参考书籍，所以他们就会提出很多教材中没有的问题，这就促使教师要做更多的准备，而且是以全英文授课，教师不仅要熟悉患者的情况，还要精通与病例相关的解剖、病理和生理等基础知识，这就使得授课教师必须具备较高的综合素质。为能达到良好地教学效果，教师必须充分查阅资料，对学科进展等相关资料进行研究和学习。

案例教学法的目的并不在于向学生传授与规则相关的内容，它注重的不是结果， 而是过程。在当今社会， 与医学相关的信息与研究进展每天都在以成倍的速度增加。留学生将来毕业后要走向的是国际化的医疗市场环境，我们选择在临床见习阶段采用案例教学法，既希望能为留学生带来与国际接轨的教学模式，更希望能强化培养留学生的思维能力和独立分析问题的能力，为他们今后从事医疗事业打下重要的基础。

参考文献：

[1]于富增.改革开放30 年的来华留学生教育[M].北京：北京语言大学出版社，2009：16.

[2]Ogur B， Hirsh D， Krupat E， et al. The Harvard Medical School-Cambridge integrated clerkship： an innovative model of clinical education[J]. Acad Med， 2007， 82（4）： 397-404.

[3]Ciraj AM， Vinod P， Ramnarayan K. Enhancing active learning in microbiology through case based learning： experiences from an Indian medical school[J]. Indian J Pathol Microbiol， 2010， 53（4）： 729-733.

[4]Stjernquist M. The case method： a new student-activating method in medical education[J]. Lakartidningen， 2001， 98（3）： 174-176.

第6篇：流体力学的应用范文

关键词 流体力学； 模拟分析； ABAQUS

中图分类号TP31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0199-02

0引言

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）的研究始于上世纪70年代早期。经过几十年的发展，已经成为一门综合运用物理学、应用数学及计算机科学模拟流体流动状态的工程科学。到了上世纪80年代中期，流体力学的研究重点开始转移到对由Navier-Stokes方程描述的粘性流的模拟。与此同时，具有不同数值复杂性和精确度的湍流模型种类也逐渐演变而成。如今最先进的扰流模拟方法由直接数值模拟方法（Direct Numerical Simulation）为代表，可是这种方法并不能很好地用于工程领域。

到了80年代末，利用了数值方法，特别是隐性数值方法的先进性，需要进行真实气体模拟的的流体模拟也渐渐变得可行。目前，CFD方法已经广泛用机、汽车、轮船的设计，以及天气预报、海洋学研究和天体物理学等方面。CFD方法在工程科学及某些物理科学的研究中已变得越来越重要。

ABAQUS/CFD是集成在ABAQUS软件包中用以求解流体力学问题的模块。ABAQUS/CFD采用混合有限体积法和有限元法的求解方法来计算不可压缩的层流和湍流问题，具有较高的求解精度，在集成的FEA-CFD多物理环境中能获得可扩展的CFD解。本文通过一个流体力学的例子，简单介绍在ABAQUS/CFD中进行流体力学分析的基本步骤，并对计算结果进行了初步的分析。

1 流体力学控制方程

从流体力学连续性方程、动量方程和能量方程可以推导出非定常三维可压缩粘性流动的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程。

1.1连续性方程（continuity equation）

非守恒形式：

守恒形式：

1.2 动量方程（momentum equation）

2.1建立CFD模型

ABAQUS/CFD在进行流体力学分析时需首先建立流体的模型，本例中流体流经长10m，宽3m，高0.2m的长方形管道，管道中央有直径为0.5m的圆柱体。见图1。

2.2定义流体及网格划分

ABAQUS/CFD只能处理牛顿流体（Newtonian fluid， 指流体中的剪应力与剪应变不成线性关系），在本例中，流体的密度为1000kg/m3，粘度为0.1pa.sec，温度设为室温。

在本例中划分网格类型为具有8个节点的线性流体块（8-node linear fluid brick）， 在中央的圆柱壁上网格变为梯台状，见图2。

2.3. 分析结果

通过在ABAQUS/CFD中进行分析， 我们得到了以上例子的运算结果，图3a是容器内流体速度的分布情况，可见圆柱体

两侧流体速度较高。图3b是容器内流体压力分布的情况。

3 结论

本文首先介绍了计算流体力学的一般公式。基于ABAQUS/CFD平台，通过文中例子的分析，向读者介绍了ABAQUS/CFD软件的特点和一般使用方法分析了一个较简单的流体力学问题，并得到了该问题的流体速度和流体应力在分析域内的分布情况。通过运用ABAQUS/CFD软件，我们能得到一般流体力学问题中流体速度和应力较高的位置，并在设计和施工中予以一定的重视，对实际工程的设计和分析具有一定的参考意义。

参考文献

[1]putational Fluid Dynamics： Principles and Applications. ElSEVIER，2001.

[2]John D.Anderson，JR，Computational Fluid Dynamics：The Basics with Applications，2001.

[2]罗赛虎，田斌.基于ABAQUS的重力坝时程动力分析.云南水力发电，2011.

第7篇：流体力学的应用范文

论文关键词：流体力学；制冷与低温工程；教学改革

目前，郑州轻工业学院（以下简称“我院”）的制冷与低温工程专业已被评为国家级特色专业。为了加强制冷与低温工程专业学生能力的培养，造就人才，有必要对制冷与低温工程专业的教学进行全面的改革。

“流体力学”是制冷与低温工程专业的一门重要的专业基础课，主要分为流体静力学和流体动力学，研究流体平衡、运动规律、流体和周围物体之间的相互作用力及其实际应用的科学。由于流动现象和流动规律及其影响因素十分复杂，故其具有理论性强、概念抽象和公式较多、实际工程应用广、对学生的综合分析处理问题的能力要求较高等特点。加上学生对流体流动机理普遍缺乏感性认识，导致“流体力学”课程历来被公认为是教师难教、学生难学难懂的课程之一。因此，迫切需要进行“流体力学”课程教学改革，使学生学好本门课程，提高课程教学质量，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养学生的综合分析应用能力和创新能力，全面提高专业素质。

分析目前我院制冷与低温工程专业“流体力学”课程教学的现状，发现存在以下主要问题：首先，“流体力学”理论性强，概念多而抽象，难以理解，学生普遍缺乏对流体力学问题的感性认识，学习兴趣不高；其次，课程中公式繁多，推导过程复杂，且大多涉及到“高等数学”的偏微分方程，另还涉及到“大学物理”、“理论力学”、“材料力学”等方面的知识，学生理解困难；另外，学生对所学的知识不能灵活应用。因此怎样激发学生的学习兴趣，选择合适的教学模式组织教学，全面实现该课程教学目标，提高教学质量，是该课程教学亟待解决的问题。

一、改革教学方法

学好“流体力学”这门课对于制冷与低温工程专业的学生来说至关重要。让学生理解流体静止和运动的规律及其影响因素，不仅能为学生学习后续的专业课程提供必要的理论基础，也能为学生以后分析解决实际工程中的实际问题提供理论指导。怎样才能让学生学好这门课，笔者结合自己的教学经验，认为可以从以下几方面着手。

1.激发学生学习兴趣

学生是学习的主体，而“流体力学”又是大家公认难学的课程，因此学生的学习积极性高低决定着“流体力学”这门课教学的成败。

要提高学生学习“流体力学”的积极性，首先要上好“绪论”课。“绪论”课是学生接触和了解“流体力学”这门课的窗口，也是教师的教学水平和教学方式的第一次展示，“绪论”课上得好不好直接影响到“流体力学”课程教学的成功与否。通过“绪论”课让学生对“流体力学”的发展及其广泛的工程实际应用有一个大致的了解，使他们充分意识到“流体力学”知识和我们的生活及国家的建设密切相关，深刻理解“流体力学”知识在今后的学习和解决实际工程问题中的重要作用。

教师在讲授一些理论知识之前，可先举出很多贴近生活的有趣实例或者先提一些问题来激发学生的学习兴趣，启发引导学生积极地思考。例如在讲液体的粘性之前，可以先问学生：在水中游得快还是在油中游得快？为什么？又如在描述流体运动有两种方式——拉格朗日法和欧拉法时，可以将在座的学生和教室里的每个座位作为研究对象来进行类比，从而让学生很容易的理解两种方式。通过举例和提问的方式，让学生带着问题去学习，让学生亲身感受到参与教学活动是一件乐事、趣事，由愿学到爱学再到乐学。实践表明：列举事例或提问的方式可以避免学生学习的枯燥感，活跃课堂气氛，不仅可以吸引学生的注意力，激发学生学习的主观能动性，还可以使学生充分意识到本课程对今后学习和工作的重要意义，并且能加深学生对所学知识的理解和记忆，使学生分析问题和解决问题的能力得以提高。

另外，还应充分利用多媒体，通过图片、动画让学生直观了解各种流动现象，而不是停留在抽象层面，从而提高学生学习“流体力学”的兴趣。

2.巧妙讲解公式

为了定量地描述流动现象和分析流动机理，需要应用数学工具。学生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要读懂数学，然而读懂了数学不一定意味着明白了数学符号背后所代表的物理意义。“流体力学”教学实践表明，学生从读懂数学到理解流动问题的物理本质有一个过程。教师的一个重要任务就是做好各方面的工作，帮助学生完成从读懂数学到理解流动的物理本质这一过程的转变，进一步建立起科学的思维方式。

“流体力学”在分析介绍欧拉平衡微分方程、欧拉运动方程、连续方程、动量方程、伯努利方程等理论知识时都有大量的公式，这些公式涉及一些高数、物理、力学方面的知识，特别是大量的偏微分方程，加上“流体力学”的公式推导采用欧拉法，与物理及其他力学不同，学生的观念不易改变，而且推导过程复杂，学生理解掌握很困难。如果过分强调“流体力学”知识的严密性和完整性，对每个公式的每个推导细节都逐一介绍，推导过程将会枯燥无味，学生只会被弄得糊里糊涂，兴趣全无。而如果直接给出公式，让学生死记硬背，只能让学生不知其所以然，当然也就不能真正用所学知识来解决实际问题了。

根据多年的教学经验，笔者认为：“流体力学”中公式的讲解应将重点放在概念引入、理论模型建立的思想、基本原理和主要步骤以及公式的物理意义与应用限制上。首先对基本概念力争讲透，概念清楚了，公式的讲解推演才有意义。然后重点使学生明确公式的物理意义及公式中各项参数的物理意义和几何意义，只有真正理解了公式的物理意义，才能灵活使用公式解决实际工程问题。最后应强调公式的应用范围及应用注意事项。由于流动的多样性，“流体力学”中的很多方程都是在一定的条件下得到的，如伯努利方程就有多种形式（理想流体、实际流体、流体是否可压等），在具体运用时，要根据具体情况选用正确的形式。

3.充分利用作业

学习的最终目的是让学生能够独立自主地解决实际工程问题。如果基本原理掌握了，接下来就是如何用这个原理去解决实际问题。课后作业是检查学生对所学知识理解、掌握程度的一种手段，同时也是培养学生分析、解决问题能力的一种方法。

首先应由学生独立地完成一定量的课后练习题，这是“流体力学”学习过程的重要组成部分，解题过程实质就是利用“流体力学”的基本原理和基本方程分析和解决实际问题的一个训练过程，课后习题可以帮助学生加深对基本概念和基本理论知识的理解。

然后再由教师通过习题课的方式，利用具有代表性的习题和一些学生普遍认为困难、出错多的习题，讲述流体力学原理在工程实例中的应用。在讲解习题时，重在提供条理清晰的解题思路、详细具体的解题步骤，使学生在此过程中掌握解决问题的正确方法和技巧，以便在以后的学习工作中举一反三、触类旁通、学以致用。这一过程增强了学生对流动过程物理本质的理解，将物理问题与数学工具有机地结合起来，有助于学生对与专业相关联的实际工程问题进行认真思考，有效的增强了学生分析并解决实际问题的能力。

二、改革教学手段

多媒体教学以其形象、直观、生动、具体、易于理解的教学特点，丰富的教学内容，被高等院校广泛采用，并深受广大师生的欢迎。

多媒体教学在“流体力学”教学过程中发挥着重要的作用。利用多媒体，可将“流体力学”中那些难以用语言描述的流动图像、抽象难懂的知识点，如拉格朗日和欧拉法的描述，流线与迹线、层流、湍流等，通过图片、动画和视频资料直观形象地展现给学生，使其从感性认识开始建立清晰的物理概念，较容易地掌握相关内容，并使学生的逻辑思维、综合分析能力得以提升。另外一些需占用大量时间写板书表述的和不易通过板书表述的内容也可利用多媒体制作Power Point课件。如莫迪图、水头线、各种流场和一些典型的例题习题等。采用多媒体教学，授课的信息量增多了，教学内容更丰富了，学生在有限的时间内接收的知识更多了，学生的学习兴趣提高了，学生的思路拓宽了，教学质量也提高了。

多媒体教学的发展并不意味着要摒弃传统的板书教学。有很多学生认为板书能让他们有更多的时间去思考消化一些抽象的东西，更有利于对基础知识的理解和掌握。根据“流体力学”既有抽象复杂的流动机理又有大量的基本概念、基本方程的特点，在教学过程中应将多媒体教学与板书教学相结合，扬长避短，发挥各自的优势，为教学工作更好地服务。如对某些特定的流动现象，可以通过多媒体教学，加深学生对流动现象和机理的理解。而对于较重要的公式及一些重点难点内容还是采用板书教学，例如流体力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书，有利于学生集中注意力，让学生更清楚地看清步骤、方法和解题思路。这样既可留给学生足够的思考时间，又可加深学生对重要知识的理解，从而获得良好的教学效果。

第8篇：流体力学的应用范文

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9篇：流体力学的应用范文

关键词：启发－互动；对比式；讨论式

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）35-0065-03

《流体力学》是高等学校和职业院校众多理工科专业必修或选修的一门专业基础课程，在各个工程领域有着广泛的应用。但是，该课程理论性强、概念抽象，加之对数学知识要求较高，理论与工程实际结合困难，《流体力学》课程是众多学生难啃的一块硬骨头。“启发”式教学思想是：学生是学习的主体，教师充分调动学生的积极性，力促教师主导与学生自主相结合、书本知识与直接经验相结合。“互动”式教学强调两个“动”，即教师的“动”和学生的“动”。两种教学模式都有比较好的教学效果，笔者从这些年的教学中体会到，如果把两种教学模式结合起来，应用于《流体力学》课程教学或其他课程教学，可能更好地调动学生的学习主动性，培养学生自我解决问题的能力，提高教学质量和效果。

一、《流体力学》的教学现状

《流体力学》是一门应用型的专业基础课程，目前的《流体力学》课程教学呈现两个特点：一个是偏重于数学公式的推导，忽视它的物理意义和工程应用；另一个是忽视其基础地位，片面追求其为专业服务。这导致学生对这门课程学习上的困惑，一方面产生对该课程的恐惧和畏难，另一方面不能勾起学生的求知欲望和达不到对学习能力的培养。

1.课堂教学现状。课堂教学是《流体力学》课程教学的主体，但是目前，《流体力学》的教学手段落后、教学方法单一。大多采用“满堂灌”的教学模式，不注重学生综合素质的培养，导致学生学习积极性不强、教学效果不好，也不利于教师自身素质的提高。

2.实验教学现状。实验教学是《流体力学》课程教学的一个重要组成部分，是流体力学理论发展的重要基础，掌握流体力学的实验技能至关重要。但是，目前在绝大多数高校开展的流体力学实验多为传统的验证性实验，这种实验模式不利于学生对理论的理解，忽略学生的积极性、主动性、创造性，不利于学生综合素质的培养。

二、“启发－互动”式教学的探索

“启发－互动”式教学是一种教学理念，而不是一种教学方法。针对《流体力学》理论性强、工程应用广、概念易混淆、公式较多等特点，总结出以下几种适合于《流体力学》课程教学的“启发－互动”模式。

1.对比式“启发－互动”。在教学过程中，对比“启发－互动”模式教学包括以下几种：（1）相近或相反对比：将概念相近或相反的进行对比，达到条理清晰、对比鲜明、便于记忆的目的。例如，在讲解系统与控制体、研究流体运动方法（欧拉法和拉格朗日法）、流体运动的概念（流线与迹线、恒定流动与非恒定流动，层流与湍流）等就可以采用对比“启发－互动”。具体案例：在讲解控制体和系统时，可以以老师清点学生迟到人数为例，把学生看成系统，而把学生出入的教室门看成控制体，系统是可以变的，而控制体则是固定不变的。在讲解欧拉法和拉格朗日法时，可以将上一个问题进一步深入，老师清点迟到人数有两种方法，一种采用跟踪每一个迟到的学生，记下迟到学生人数，这种方法就如拉格朗日法（俗称“跟踪法”），另一种则是老师站在门口，记下迟到学生的名字就可以知道迟到学生人数，这种方法就如欧拉法（俗称“布哨法”）。而后将问题进一步延伸，你可以询问学生哪一种老师的方法更聪明，进而告诉他我们课程中研究流体运动的方法是欧拉法，但是采用拉格朗日法也有其更大的优点。通过这个案例，学生就更好地理解了概念，也方便于记忆。（2）新旧对比：将以前学过的与刚学过的知识对比，便于学生在旧知识的基础上加速对新知识的掌握。便于记忆和理解两种方程的理解、记忆和应用。（3）理论与实践对比，使抽象的内容更为具体化，加深学生的认识。例如，讲完理想流体的伯努利方程和实际流体的伯努利方程后，可以讲解它的工程应用，进一步加深对两个方程的理解和认识。

2.讨论式“启发－互动”。课堂教学中，采用讨论式教学也是一种比较好的一种教学形式，它是学、思、论的一种动态融合，同时具有一定的趣味性。这种教学形式的效果取决于以下几个方面：（1）讨论题目的选取；（2）讨论气氛的协调；（3）老师的总结；（4）学生思维的延伸。例如，在讲第一次课的时候，我就会给以下几个问题思考：光滑球和粗糙球在空中运行的距离哪一个更远？小鸟在空中飞行靠的是空气的浮力吗？……当然，学生只能做一些自我的选择性判断，但是这就引起了学生对这门课程的一些兴趣。到了我们要学习绕流问题的时候，在上这次课之前，我会把一张白纸用手拿着放在嘴前方，使白纸自然下垂，然后教学生跟我一样操作，朝纸的上方吹气，观察纸的运动方向，提出为什么纸是向上运动的？待把绕流问题讲完以后，我们就可以把第一次课的问题拿来与学生进行讨论了，找出这几个问题的共性，并加以对以上问题的总结，学生以前思考的答案是否是正确的？指出他的错误所在。同时，也可让学生发挥自己的想象，是否身边也有和这相关的自然现象和工程实践。从教学效果来看，讨论式“启发－互动”教学给了学生一个良好的学习氛围，让学生参与到问题中去，提高了学生的思考能力和创新能力。

3.作业“启发－互动”。作业“启发－互动”包括课堂练习和课后作业启发“启发－互动”。当然，课堂练习和课后作业这两种模式在传统式教学中也广泛采用，重要的是“启发－互动”。在课堂练习中，老师选择的题目要有典型性、综合性和实践性，重要的是实践性，题目一定是要与工程应用相结合，老师必须拿出一个工程问题或工程中的某一部分，在教师启发和提示的基础上，让学生参与讨论，逐步深入，达到学习和应用相结合。例如讲解虹吸管应用问题，我们可以拿抽水马桶为例，学生可能不知道虹吸管与马桶怎么就套上关系了，边讲解边讨论，最后就明白了抽水马桶就是一个虹吸管，而虹吸管的原理就是伯努利方程的工程应用，伯努利方程的解题步骤“三选一列一找”（选基准面、选计算断面、选计算点、列伯努利方程、找边界条件和初始条件）就一目了然了，最后计算得到答案。通过有代表性的课堂习题训练，比传统的讲解一些例题更为学生所接受，便于学习和巩固所学知识。课后作业也是对所学知识的一种巩固，一方面作业的量要适度，做到少而精，避免学生因任务繁重而互相抄袭，另一方面改变传统的“学生作、教师批”的模式，让学生参与到作业批改过程中去，具体做法是：老师先粗略看一下作业，将典型错误做好记录，并随机发给不同的学生，让学生互相批改，不能自己批改自己的，批改时必须指出错误之处并要求改正，而且必须签上批改人的姓名，最后提交老师由老师审阅，相应给出两个成绩，一个作业成绩，一个批改作业成绩。这样就提高了学生的主动性、思考能力和判断能力。

4.实验“启发－互动”。实验教学是《流体力学》教学中一个不可缺少的部分。在传统开设的流体力学实验中，多为验证性实验，为了提高学生的动手能力和创新能力，建议开设应用性实验和设计性实验。应用性实验如毕托管测流速实验，必须学生自己动手操作，而且希望学生能上网或其他途径了解其它一些用来测流速的仪器，了解不同仪器的测速原理，同时鼓励学生自己制作简单的测量流速仪器。设计性实验如模型试验，拟出实验题目、提供实验设备和条件，或学生自行购买实验用料，要求学生自行设计实验方案、实验步骤、处理实验数据，撰写实验报告等，提高学生的动手能力，发挥学生的想象空间，开发思维能力和创新能力。

“启发－互动”式教学思想的核心是启发学生的思维，将教与学有机地结合，充分调动学生的自主积极性，使课堂教学枯燥转为生动，从被动转为主动，从机械转为灵动。教师在教学中要明确自己的定位，充分启发学生的思维，调动学生学习的主动性、积极性和创造性，这样才能使学生在《流体力学》课程的学习中获得一个良好的教学效果。当然，如何提高《流体力学》教学效果是一个不断探索的过程，需要教师在教学过程中，不断地探索及总结经验，这样，才能不断地转变教学理念、改进教学模式，直至取得良好的教学效果。

参考文献：

[1]梁丽珍，牛俊玲.互动式流体力学教学模式探索[J]化工时刊，2011，（2）.

[2]李晖.“流体力学”课程的启发式教学[J].重庆与世界，2011，（03）.

[3]吴银树，刘妍，于薇.流体力学教学改革与实践[J].北华航天工业学院学报，2012，（2）.