對流體力學的認識精選(九篇)
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第1篇：對流體力學的認識范文
論文關鍵詞：流體力學；制冷與低溫工程；教學改革
目前，鄭州輕工業學院（以下簡稱“我院”）的制冷與低溫工程專業已被評為國家級特色專業。為了加強制冷與低溫工程專業學生能力的培養，造就人才，有必要對制冷與低溫工程專業的教學進行全面的改革。
“流體力學”是制冷與低溫工程專業的一門重要的專業基礎課，主要分為流體靜力學和流體動力學，研究流體平衡、運動規律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應用的科學。由于流動現象和流動規律及其影響因素十分復雜，故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應用廣、對學生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。加上學生對流體流動機理普遍缺乏感性認識，導致“流體力學”課程歷來被公認為是教師難教、學生難學難懂的課程之一。因此，迫切需要進行“流體力學”課程教學改革，使學生學好本門課程，提高課程教學質量，使學生能更深刻地理解和掌握專業理論知識，培養學生的綜合分析應用能力和創新能力，全面提高專業素質。
分析目前我院制冷與低溫工程專業“流體力學”課程教學的現狀，發現存在以下主要問題：首先，“流體力學”理論性強，概念多而抽象，難以理解，學生普遍缺乏對流體力學問題的感性認識，學習興趣不高；其次，課程中公式繁多，推導過程復雜，且大多涉及到“高等數學”的偏微分方程，另還涉及到“大學物理”、“理論力學”、“材料力學”等方面的知識，學生理解困難；另外，學生對所學的知識不能靈活應用。因此怎樣激發學生的學習興趣，選擇合適的教學模式組織教學，全面實現該課程教學目標，提高教學質量，是該課程教學亟待解決的問題。
一、改革教學方法
學好“流體力學”這門課對于制冷與低溫工程專業的學生來說至關重要。讓學生理解流體靜止和運動的規律及其影響因素，不僅能為學生學習后續的專業課程提供必要的理論基礎，也能為學生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導。怎樣才能讓學生學好這門課，筆者結合自己的教學經驗，認為可以從以下幾方面著手。
1.激發學生學習興趣
學生是學習的主體，而“流體力學”又是大家公認難學的課程，因此學生的學習積極性高低決定著“流體力學”這門課教學的成敗。
要提高學生學習“流體力學”的積極性，首先要上好“緒論”課。“緒論”課是學生接觸和了解“流體力學”這門課的窗口，也是教師的教學水平和教學方式的第一次展示，“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學”課程教學的成功與否。通過“緒論”課讓學生對“流體力學”的發展及其廣泛的工程實際應用有一個大致的了解，使他們充分意識到“流體力學”知識和我們的生活及國家的建設密切相關，深刻理解“流體力學”知識在今后的學習和解決實際工程問題中的重要作用。
教師在講授一些理論知識之前，可先舉出很多貼近生活的有趣實例或者先提一些問題來激發學生的學習興趣，啟發引導學生積極地思考。例如在講液體的粘性之前，可以先問學生：在水中游得快還是在油中游得快？為什么？又如在描述流體運動有兩種方式——拉格朗日法和歐拉法時，可以將在座的學生和教室里的每個座位作為研究對象來進行類比，從而讓學生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式，讓學生帶著問題去學習，讓學生親身感受到參與教學活動是一件樂事、趣事，由愿學到愛學再到樂學。實踐表明：列舉事例或提問的方式可以避免學生學習的枯燥感，活躍課堂氣氛，不僅可以吸引學生的注意力，激發學生學習的主觀能動性，還可以使學生充分意識到本課程對今后學習和工作的重要意義，并且能加深學生對所學知識的理解和記憶，使學生分析問題和解決問題的能力得以提高。
另外，還應充分利用多媒體，通過圖片、動畫讓學生直觀了解各種流動現象，而不是停留在抽象層面，從而提高學生學習“流體力學”的興趣。
2.巧妙講解公式
為了定量地描述流動現象和分析流動機理，需要應用數學工具。學生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要讀懂數學，然而讀懂了數學不一定意味著明白了數學符號背后所代表的物理意義。“流體力學”教學實踐表明，學生從讀懂數學到理解流動問題的物理本質有一個過程。教師的一個重要任務就是做好各方面的工作，幫助學生完成從讀懂數學到理解流動的物理本質這一過程的轉變，進一步建立起科學的思維方式。
“流體力學”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時都有大量的公式，這些公式涉及一些高數、物理、力學方面的知識，特別是大量的偏微分方程，加上“流體力學”的公式推導采用歐拉法，與物理及其他力學不同，學生的觀念不易改變，而且推導過程復雜，學生理解掌握很困難。如果過分強調“流體力學”知識的嚴密性和完整性，對每個公式的每個推導細節都逐一介紹，推導過程將會枯燥無味，學生只會被弄得糊里糊涂，興趣全無。而如果直接給出公式，讓學生死記硬背，只能讓學生不知其所以然，當然也就不能真正用所學知識來解決實際問題了。
根據多年的教學經驗，筆者認為：“流體力學”中公式的講解應將重點放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應用限制上。首先對基本概念力爭講透，概念清楚了，公式的講解推演才有意義。然后重點使學生明確公式的物理意義及公式中各項參數的物理意義和幾何意義，只有真正理解了公式的物理意義，才能靈活使用公式解決實際工程問題。最后應強調公式的應用范圍及應用注意事項。由于流動的多樣性，“流體力學”中的很多方程都是在一定的條件下得到的，如伯努利方程就有多種形式（理想流體、實際流體、流體是否可壓等），在具體運用時，要根據具體情況選用正確的形式。
3.充分利用作業
學習的最終目的是讓學生能夠獨立自主地解決實際工程問題。如果基本原理掌握了，接下來就是如何用這個原理去解決實際問題。課后作業是檢查學生對所學知識理解、掌握程度的一種手段，同時也是培養學生分析、解決問題能力的一種方法。
首先應由學生獨立地完成一定量的課后練習題，這是“流體力學”學習過程的重要組成部分，解題過程實質就是利用“流體力學”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓練過程，課后習題可以幫助學生加深對基本概念和基本理論知識的理解。
然后再由教師通過習題課的方式，利用具有代表性的習題和一些學生普遍認為困難、出錯多的習題，講述流體力學原理在工程實例中的應用。在講解習題時，重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟，使學生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧，以便在以后的學習工作中舉一反三、觸類旁通、學以致用。這一過程增強了學生對流動過程物理本質的理解，將物理問題與數學工具有機地結合起來，有助于學生對與專業相關聯的實際工程問題進行認真思考，有效的增強了學生分析并解決實際問題的能力。
二、改革教學手段
多媒體教學以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學特點，豐富的教學內容，被高等院校廣泛采用，并深受廣大師生的歡迎。
多媒體教學在“流體力學”教學過程中發揮著重要的作用。利用多媒體，可將“流體力學”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點，如拉格朗日和歐拉法的描述，流線與跡線、層流、湍流等，通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現給學生，使其從感性認識開始建立清晰的物理概念，較容易地掌握相關內容，并使學生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時間寫板書表述的和不易通過板書表述的內容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習題等。采用多媒體教學，授課的信息量增多了，教學內容更豐富了，學生在有限的時間內接收的知識更多了，學生的學習興趣提高了，學生的思路拓寬了，教學質量也提高了。
多媒體教學的發展并不意味著要摒棄傳統的板書教學。有很多學生認為板書能讓他們有更多的時間去思考消化一些抽象的東西，更有利于對基礎知識的理解和掌握。根據“流體力學”既有抽象復雜的流動機理又有大量的基本概念、基本方程的特點，在教學過程中應將多媒體教學與板書教學相結合，揚長避短，發揮各自的優勢，為教學工作更好地服務。如對某些特定的流動現象，可以通過多媒體教學，加深學生對流動現象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內容還是采用板書教學，例如流體力學基本方程的推導過程依然使用傳統教學中的板書，有利于學生集中注意力，讓學生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學生足夠的思考時間，又可加深學生對重要知識的理解，從而獲得良好的教學效果。
第2篇：對流體力學的認識范文
【關鍵詞】研究型教學模式 流體力學 數值模擬
【中圖分類號】G423 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）17-0042-04
所謂研究型教學，就是以先進的教學理念為先導，運用與教學內容相關的實際問題作為載體，讓學生在教師的組織和指導下有目的地、相對獨立地進行探索研究，在整個學習過程中，注重在探索和研究的教學過程中激發學生的求知欲和學習興趣，從而促進學生思維水平的發展，提高學生運用知識解決實際問題的能力。相較傳統的教學模式，研究型教學模式更重視學生思維模式和能力的培養，強調教學與現代科技和社會的發展以及學科發展相關聯，以此保持教學內容的新穎性和增強學生的創新性；更突出教學與訓練方法的科學研究特色，強調師生之間的互動，培養學生的批判性思維與探索精神。
現代大學的職能，特別是高水平的研究型大學，強調教學和研究的相互滲透，在教學活動中，教師的作用是啟發、引導、指導學生，強調引導學生探索研究自己感興趣的未知領域，培養學生的觀察、閱讀、分析、討論和推理判斷能力，實踐證明，研究型教學模式有助于學生積極參與教學過程，激發學習興趣。
流體力學是知識體系龐雜、以大量實驗為基礎且對實驗技能和實驗條件要求較高的新興綜合性學科，也是一門重要的基礎課程，它已經發展成為一門深入各個科學研究領域的重要學科，特別是隨著航空、航天、航海以及能源利用等行業的發展，迫切需要解決許多有關流體力學的問題，這也極大地促進了流體力學學科的發展。流體力學在動力工程類各專業的課程設置中，起著從《高等數學》、《理論力學》、《機械設計》等基礎課程到相關專業課程，譬如《發動機原理》、《流體機械原理》的橋梁作用，也是深入研究熱能與動力機械的專業基礎課。筆者在流體力學的教學過程中，就研究型教學模式進行了探索和實踐，在課程設置中，針對某一授課主題，準備流體與流體運動科學中一系列生動的案例，讓學生對生活中這些看似熟悉卻又非常模糊陌生的現象有清晰的了解，在教學進行中，以具體實例為研究對象，引導學生利用所學的基礎知識，并結合現代的研究手段，進行逐步深入的探討與研究，并對研究結果進行合理的分析。在整個教學活動中，將現代科學研究方法與內容引入課堂，努力激發學生的學習興趣，加深對基礎知識的理解，培養學生從事科學研究的思維模式和嚴謹的科學態度，引導學生在主動探索、主動思考、主動實踐中發展探索能力、實踐能力和創新能力。
一 工程流體力學課程研究型教學模式實施方法
1.研究題目的選擇與引入
開展研究型教學，對于研究選題有比較高的要求，既要有一定的工程背景，又要符合課程大綱的要求。由于是課堂教學，受時間所限，研究題目要求清晰易懂，又有一定的科學內涵和深入研究的背景。流體運動的連續性方程是工程流體力學課程中最為重要的內容之一，該部分邏輯性較強，對學生的數理推導能力有一定的要求。在教學活動中，擬結合計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）數值模擬，采用循序漸近、逐步推導、深入分析的教學方法。
為激發學生的學習興趣，培養學生分析問題、解決問題的能力，將通過以下兩個現象來認識流體連續性方
北京理工大學第十批教育教學改革研究課題
程的物理本質：
第一，黃河壺口瀑布。壺口瀑布，是黃河上唯一的黃色大瀑布，也是中國的第二大瀑布，號稱“黃河奇觀”，其奔騰洶涌的氣勢是中華民族精神的象征。那么黃河壺口瀑布是如何形成的呢？
圖1 黃河壺口瀑布
第二，烏魯木齊開往阿克蘇5807次列車失事。列車被風吹翻，看似是個笑話，但卻實實在在地發生了。2007年2月28日凌晨2時05分，烏魯木齊開往阿克蘇的5807次旅客列車在行至南疆線珍珠泉至紅山渠間42千米處時，遭遇13級颶風，風速達到37～41.4米/秒，造成機車后9至19位的后部車廂全部脫軌，導致南疆線被迫中斷行車，那么其中的原因該作何科學解釋呢？
圖2 5807次列車失事圖片
黃河壺口瀑布及列車被風吹翻現象中均蘊含著流體動力學連續性方程的物理本質。問題提出后，首先引導學生根據自己對于問題的理解，通過教學過程中的情境創設，利用流體力學基本原理進行理論分析和解釋。根據對上述現象進行物理問題簡化，提出一元流動連續性方程的推導過程。
設想有一根管道，流體在由入口斷面A1、出口斷面A2和管壁（三者構成控制面）圍成的流域（控制體）內流動，如圖3所示。
圖3 一元流動連續性方程推導示意圖
假設流體是不可壓縮的均質流體，意味著流域內的
質量不變，且密度ρ為常數，則 。又
因沿管壁沒有流體的流入與流出，有：
得到不可壓縮流體流動總流所必須滿足的連續性方程：u1A1=u2A2。
由于假設入流斷面和出流斷面的速度都為勻速（斷面平均速度），故這也是一元流動的連續性方程，表明總流沿任意過流斷面的流量是相等的。
在這一部分的教學中，強調教師選擇教材內容、案例或課題，學生利用案例資料，獨立思考，自主發現新知識，掌握內在規律，從現象中發現物理本質問題，從而獲得新的感悟。在整個教學過程中，要特別注意引導學生去理解和分析問題，并采用不斷提出問題的方式，吸引學生注意力，并激發學生進行深入探索的興趣。
2.數值計算模擬仿真在教學中的應用
把現代研究工具與理念融入到日常教學中，是研究型教學模式的重要內容和任務。傳統的流體力學教學內容與方法，基本上是基于理論的教學，并輔之以部分簡單的實驗，教學內容比較抽象和單一，不能反映當前流體力學學科發展的趨勢。計算流體力學CFD技術，是解決工程中復雜流動的一種有效手段，也是一門新型的獨立學科，它以經典理論和數值計算為基礎，通過計算機的數值計算和圖像顯示，從空間和時間上定量描述各種場變量，從而達到對物理問題研究的目的。將CFD數值計算模擬方法和部分簡單應用的實際上機練習引入到教學中，既可以開闊學生視野、生動課堂，增強學生對流體力學知識的理解，培養其解決實際問題的能力，又可以激發學生學習流體力學的興趣，有助于學生養成善于嘗試和探索規律的習慣。
為了使學生加深對流體運動連續性方程的理解和應用，在課程設計上，將設計以下CFD算例“噴管內二維流動”，問題的描述如下：空氣在一個大氣壓的作用下通過平均背壓Pexit=0.9atm的縮放型噴管。通過對流域的建模、計算和后處理，對本問題進行了流動過程的數值模擬仿真研究。對這一部分教學內容，應該對流場的邊界條件、邊界類型、湍流模型和計算方法等進行較詳細的介紹和講解。鑒于大學本科教學內容和流體專業知識的限制，可對流場的邊界條件和邊界類型多做一些講解，例如速度邊界、壓力出流邊界等；對湍流模型的來源及其應用做簡單介紹，而對諸如SIMPLE、PISO算法等僅僅介紹一下怎樣選取和使用即可。通過計算可以得到可視化的流動結果（速度矢量圖和壓力分布圖等）。
（a）速度矢量分布圖 （b）壓力分布云圖
圖4 噴管內流動的CFD計算結果
將這些計算結果直觀地呈現在學生面前，引導學生基于連續性方程的基本物理內涵去對計算結果進行分析，
由速度矢量圖可以清晰地看出：在噴管喉口處，速度較大，這是由于此處流通截面積較小。對于噴管內的一元流動，通過噴管內通流界面的流量是相等的，流體的流速與管內通流截面積成反比，因此，在喉口處的速度最大。另外，在計算中，我們還可以通過檢查質量流量的連續性來檢查通過區域的質量流量是否滿足質量守恒定律。通過在軟件中進行相關的設置，我們可以看到進、出口質量流量的差異，在理想狀態下，進口處的質量流量應該恒等于出口處的質量流量，考慮到計算誤差，這一誤差保證在總流量的1%即可。
圖5 進、出口質量流量的差異
這一部分的教學，要求學生不僅掌握流體力學的基礎知識，還要學會利用所學知識去分析工程實際問題。教學中要特別注重引導學生去不斷地提出問題，并利用所學的知識去進行解釋。這是進行研究型教學過程的關鍵。另外，如果有條件，最好采用師生互動，共同進行仿真計算和研究的方法。教學和訓練方法要表現較強的科學研究特色，注意培養學生的批判和探索精神。
通過前面的教學，使學生對數值模擬這一現代研究手段及研究過程有了初步的了解，達到了將現代研究方法引入課堂的目的。為了更加有效地掌握教學內容，在介紹完數值模擬平臺的使用，并對問題進行了初步研究之后，還必須引導學生進一步思考和研究。具體到本次教學，可進一步引導學生去思考課前所提出的兩個問題，解釋“黃河壺口瀑布形成原因”，以及“列車被風吹翻的原因”。
二 工程流體力學課程研究型教學中需注意的問題
在工程流體力學課程研究型教學中，既要照顧到流體力學課程的基本原理，又要反映現代計算技術在流體力學中解決實際問題的新發展。在教學實施過程中，根據筆者的實踐和體會，需要注意以下幾個問題：
1.堅持教學與科研相結合
要培養具有創造能力的人才，必須將教學與科研有機結合起來。教師只有通過本專業及有關學科的科研活動，才能加深對本專業本學科的理解和認識，更新教學
手段，豐富知識結構，激發學生的學習和研究熱情。實施研究型教學作為一種趨勢，已經得到了全球教育界的認可，這種人才培養模式的收效顯著、發展前景可觀，是一種值得我們研究與使用的教學模式。
2.教學題目的選取和教學過程的實施必須有針對性
采用研究型教學模式進行教學，應以講解研究方法和研究過程為宗旨。其中題目的選取至關重要，一般來說，題目應來自于工程實際，有工程背景和深入研究的空間。同時也要注意題目不宜選得過于復雜，且與課程的教學內容結合得比較好。在實施過程中，可針對不同專業、不同需要的學生，建立不同的教學體系。例如與流體接觸密切的專業，如流體機械及工程方向的學生，設置的CFD 部分理論和上機實驗內容可略多。而對于車輛工程、機械設計及工程等普通工程類專業的學生來講，可少講理論，主要參與簡單的工程實際流動問題的模擬解決實驗。上機實驗的內容也可以根據專業特點來選定，結合不同專業進行不同的案例計算和分析。
3.進一步確定學生在教學過程中的主體地位
注重在以探索和研究為基礎的教學過程中培養學生的研究能力和創新能力。譬如在數值計算中需要正確地設置邊界條件和初始條件，合理地選擇數學模型，恰當地劃分網格和進行迭代計算，最后還需要判斷計算結果是否可用，并進行必要的調整和修改。因此，要求學生對問題的發生、發展直至達到平衡的全過程進行認真思考和分析，形成獨立思考的習慣和能力。此外，通過改變邊界條件或初始條件等因素，低成本、高效率地求得在不同條件下的計算解。因此，數值模擬為多角度、多方位地分析問題提供了進行各種嘗試的機會，有助于學生養成善于嘗試和探求規律的習慣，樹立創新意識。
第3篇：對流體力學的認識范文
論文關鍵詞：工程流體力學；教學研究；改革探索
“工程流體力學”課程在能源動力類工科專業中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運動規律及其實際工程應用的技術科學，是力學的一個重要的分支學科。通過本課程流體力學的基本概念和基本原理的學習，學生掌握分析和解決本專業中涉及流體力學問題的能力，為后續專業課程學習奠定基礎，然而當前的教學效果并不理想。自然界和人類生活中，以及工農業生產的各行各業中均廣泛存在流體流動現象，但是由于缺乏對生活的觀察，學生很難做到對課本講授內容形成直觀映像。此外，自然界中的流動現象往往包含多種流動方式，在理論分析與公式推導中涉及許多復雜的數學理論與方法，經驗公式多，且不易理解記憶，給學生的學習帶來很大困難，導致教師難教、學生難學，實踐與應用起來更是難上加難，教學效果不理想，教學目的難以實現。還對后續專業課的學習造成很大影響，進而影響本科教學的整體質量。因此，“工程流體力學”教學改革勢在必行。
一、“工程流體力學”教學調查研究
“工程流體力學”課程通常是開設于熱能動力工程專業二年級階段。對揚州大學的學生的問卷調查顯示，多數學生對“工程流體力學”課程的評價是“難學”。為何會有這樣的評價，通過分析發現，存在幾個方面的原因。
1.研究對象比較抽象
“工程流體力學”課程本身研究對象是流體，沒有一定的形狀和具有流動性，這是流體區別于固體的本質特征。這一特征決定了流體力學研究理論比較抽象、經驗公式繁多且推導過程復雜不易理解、易混淆，進而導致了本課程教師難教、學生難學，教學效果不夠理想。因此，能否將前面學習過的對“固體”平衡和運動物理規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習遷移是學生能否很快的掌握本門課程學習方法、學好本課程的一個很重要的方面。
2.教師與學生
“教學”包括“教”與“學”兩個方面的內容，忽視任何一個方面都有可能造成教學效果的不理想。理論課教學是工程流體力學課程教學的主要方面，是進行實驗指導和應用于工程實踐的基礎。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學內容仍然是多年前的老教材，對現階段流體力學的發展方向和研究成果，以及本學科的最新科技前沿理論及工程應用進展不能做到及時更新，教學內容與實際應用嚴重脫節。
教學方法單一呆板，無法吸引學生的興趣。經常看到這樣一種現象：教師在講臺上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學的互動性和學生的主觀能動性，學生了無興趣的在座位上睡覺、開小差、玩手機，基本上是教師在向學生單方面地傳授知識，這樣的教學效果是很低的。
本專業本科生新的培養方案中課程設置有這樣一個特點：課程增加，課時壓縮，總學分保持不變。“工程流體力學”課程理論課學時從64壓縮到48學時，在教學內容總量不變的情況下，每堂課教授的內容，即學生需要接受的信息量就大大增加了，嚴重增加了學生的負擔。“浮躁”是當代很多大學生所普遍具有的心理特征，導致的直接結果是學生自制力差、怕吃苦，上課前不預習、課后不認真復習、作業普遍抄襲。
二、教學改革的目標
圍繞當前“工程流體力學”課程教學中存在的問題，以提高課程教學質量、實現教學目標為目的，進行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學適應新時代的要求為目的；加強教學方法與教學手段的改革，提高“教”的質量；加強課程的應用性，解決基礎理論課程的知識教育、應用能力與創新能力的培養，全面提升學生的綜合素質；加強課程教學評價與考核體系改革，引入全程教學評價與考核機制。
三、“工程流體力學”教學改革探索
從上面的分析可知，“工程流體力學”課程教學效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學改革也要同時從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚州大學熱能與動力工程專業本科生課程教學中進行的探索與嘗試，取得了較好的效果。
1.教學方法的探索與實踐
（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。興趣是學生學習的直接原動力，能否在開始就激發學生對“工程流體力學”課程的學習興趣是學好本課程的關鍵。運用多媒體技術，通過生動的視頻和動畫向學生展示生活中隨處可見的流體力學現象。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”現象的流體力學解釋來吸引他們的注意力，還有其他的現象如高爾夫球表面的凹坑設計依據，飛機機翼能夠產生巨大升力，跑車外形設計成流線型又是什么道理等等。此外我國正在實施的“南水北調”工程同樣涉及很多流體力學相關知識，以上這些事例都是學生所非常熟悉而又在學習之前無法用理論來解釋的現象，很容易引起學生的注意力和想要探索的興趣。
（2）合理使用多媒體。在流體力學的教學過程中，采用多媒體有利于學生對流動現象的感性認識，加深對概念的理解，提高學習興趣。但是，采用過多或華麗的多媒體也會產生一些負面作用，如多媒體教學替代板書節約了時間，增加了授課容量，但相應的講課速度也就比較快，學生不易吸收和消化，容易造成學生“跟不上”進度，產生厭學情緒。因此，傳統板書與多媒體有機結合的教學方式可以充分利用各自的優點，達到最佳教學效果。當然，不同教學方式之間的比例分配的“度”是需要關注的問題。
2.教學內容的選擇
“工程流體力學”課程是機械、能源、化工、動力、建筑、生物、航天等專業的重要的專業基礎課，這些專業具有不同的特點，對流體力學知識需求的側重點也不同。因此，教材的選取要有針對性，即根據本專業特點和要求、學生層次來選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現階段流體力學最新的發展方向與研究成果，不斷更新和補充教學內容，做到課程內容的與時俱進。
3.重視實驗教學
實驗教學是“工程流體力學”課程教學必不可少的組成部分，屬于實踐教學環節。通過實驗對理論進行驗證，從而加深對課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎實驗外增加設計性實驗、建立開放性實驗室，鍛煉學生的動手能力，培養學生發現問題、分析問題和綜合運用所學知識解決實際問題的能力。
4.課程評價與考核體系
對于“工程流體力學”課程來說，學習要達到的目的是學生運用所學知識對實際工程問題的進行分析和解決的能力，而不是對課本理論知識和大量復雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評價與考核體系非常重要。針對學生普遍存在的平時不努力、考前幾天突擊考試的現象，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效果。具體做法是：提高平時成績所占最終成績權重，包括出勤率、課堂互動和討論、小測試、作業質量等平時學習各方面的表現；期末考試成績權重減少，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去，既避免了學生花大量時間去記憶毫無規律可言、而又易忘的經驗公式，同時也達到了考核學生選取基本理論和公式去分析、解決實際問題的能力，實現了教學目的。
第4篇：對流體力學的認識范文
關鍵詞：流體力學；教學模式；改革
作者簡介：楊衛波（1975-），男，湖北安陸人，揚州大學能源與動力工程學院，副教授；毛紅亞（1976-），女，湖北天門人，揚州大學財務處，會計師。（江蘇 揚州 225127）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0083-02
“流體力學”作為土木、機械、能源、動力、環境、化工等學科的一門主干技術基礎課程，由于其理論性強、概念抽象、方程繁瑣、難以理解與記憶，導致學生學習的難度較大，從而影響教學進程和專業人才培養的質量。因此，如何針對“流體力學”課程自身特點，結合專業建設目標，探索出一套新的適合各專業培養目標的流體力學教學模式具有非常重要的意義。本文結合工科院校學生的實際情況及筆者教學實踐與體會，從教學內容、教學方法及考核方式三方面對流體力學教學模式改革進行了深入的探析。
一、教學內容
1.教學內容的選擇
教學內容的選擇對于提高教學質量、改善教學效果具有重要的意義。根據教育心理學理論，[1]在教學中應把課程中具有廣泛遷移價值的科學成果作為教材的主要內容，從而可實現利用已有知識來同化現有知識的作用，提高學生的接受能力。“流體力學”作為大學工科專業的一門課程，雖然其內容相對比較陌生，但其所包含的基本知識卻貫穿于中學相關課程之中。如流體力學中的速度、壓力、壓強、質量守恒方程、能量守恒方程及動量守恒方程等，學生均在中學物理中均學過，因此在講述相關內容時可以將其與中學內容相聯系，從而提高學生的理解能力。又如在講述管路的串聯與并聯特性時，其流量、阻力及阻抗特性正好與中學物理中電學的串聯與并聯電路的電流、電阻特性一致，如果在講述之前引出中學的電路串并聯原理，則可大大加強學生對管路串并聯水力特性的理解能力。因此，根據學習遷移理論，將相關內容與學生已有知識進行對接，并闡述其相互之間的關系，不僅可以有效發揮學生利用所學知識來同化現有知識的作用，而且對于改善教學效果具有積極作用。
2.教學內容的編排
要合理編排教學內容就必須使教材結構化、一體化，以使構成教材內容的各要素具有科學、合理的邏輯關系。目前，國內“流體力學”課程的教學體系一般包括流體靜力學、流體動力學（理想流體流動與實際流體流動）、流動阻力損失、孔口管嘴管路流動及特殊流動現象等。每部分內容既獨立，同時各部分之間又有相互的聯系。為了使學生容易學習，可以按照流體力學實際應用路線由簡單到復雜的方式來編排教學內容。如可以從最簡單的流體靜力學部分開始，因為靜力學部分中學物理中已講授，生活中很常見，學生容易接受。由于靜止是相對的，運動才是絕對的，自然界流體應用中更多的是運動著的流體，讓學生明白這個道理后很自然將教學內容過渡到流體動力學部分，從而可提高學生繼續往下學習的興趣。在講述流體動力學部分時，先從簡單的一元理想流體運動部分著手，然后逐步過渡到多元理想流體流動及實際流體運動。在講到實際流體運動時，由于能量方程中出現了阻力損失項，這樣就很自然將內容過渡到流動阻力損失計算這一部分內容。由于生活中的復雜管路往往是由簡單管路串聯與并聯而構成，因此，復雜管路的水力特性（流量、阻力等）需要確定，這樣就可以根據流體力學實際應用需要將內容由阻力損失部分轉移到孔口管嘴管路流動部分。最后，根據各專業培養需要，選擇適合的特殊流動現象內容進行講解，以加強流體力學的實際工程應用。這種以流體力學實際應用路線由簡單到復雜作為主線的教學內容選擇模式，內容組織層次感較強，講起來更加引人入勝和重點突出，教學過程相對簡化。
3.教學內容的彈性化
教學內容彈性化有兩個方面的含義：一方面要根據每屆學生不同的知識背景和不同的定位要求，采用不同的表達方式，以滿足學生多樣化的學習需要。另一方面是要根據時代的發展，不斷更新教學內容，以適應最新科技發展的需要。[2]例如在“流體力學”教學過程中，為了讓學生更容易接受，可以刪去大量的數學公式推導，如流體連續性方程、動量方程、能量方程的推導等，這些內容對于學生是否掌握流體力學基本知識并無影響。又如，對于不同的學生群體，應根據學生今后的定位不同選擇適當的教學內容，對于高職高專的學生，由于其畢業后大多數要走出校門從事實際工作，因此，在講述時應側重于流體力學實際應用方面的知識。而對于普通本科院校的學生而言，畢業后有相當一部分的學生要繼續從事相關的研究工作（如考研等）。因此，應加強學生流體力學理論方面的教學與培養，以提高學生將來的研究能力。隨著時代的發展和計算機的普及，將計算機用于求解流體力學問題的計算流體力學已越來越顯示出其重要的作用。所以，流體力學教學中，適當介紹當今常用的計算流體力學商業軟件，如Fluent、Star-CD、CFX及Ansys等，以擴充學生的知識視野，為今后有意繼續深造的學生提供鋪墊。
4.教學內容與工程實際相結合
興趣是最好的教師。教育心理學[1]的研究表明：當學習內容與學生已有的知識和生活實際相聯系時，才能激發學生學習和解決問題的興趣。因此，在流體力學教學過程中，應結合專業目標盡可能多地介紹流體力學廣泛的工程應用背景，引導學生提高自主學習流體力學的興趣和積極性。如在講述流體靜力學中液體作用在曲面的總壓力計算時，可以介紹1998年特大洪水災害長江決堤事件等；在講到流體靜力學中平面總壓力計算時，可以適當引入長江三峽水壩閘門的設計與計算；在講到沿程與局部阻力損失[3]時，可以講述如何選擇水泵，并以每天生活用水管道供水為例來分析等；在講到動量方程應用時，引入如何確定彎管及分叉管路中水流對管道的沖擊力，從而可計算出管道支墩所受的推力；在講述畢托管時，可講述如何測量風管的風量與風壓，在講述傾斜式微壓計時，可與畢托管一起講述如何利用兩者來測量正壓與負壓風管段的動壓、靜壓及全壓等。任課教師在平時授課過程中，結合專業培養目標適當穿插講述一些發生在我們身邊的與流體力學有關的實例，使學生認識到流體力學在生活及工程中的重要性，激發其學習興趣，以提高教學效果。
二、教學方法
目前課堂授課中常用的教學方法主要有傳統教學模式與以多媒體技術為代表的現代教學模式。傳統教學模式是指教師通過口授、板書完成特定教學內容的一種課堂教學形式，該模式學生容易接受，可以達到預期教學目標。但缺乏創新與探索知識的功能，尤其是在當今知識快速更新的年代，更是面臨嚴峻的挑戰。現代教學模式是指在課堂教學中引入多媒體技術，通過形象逼真的動畫的運用，生動形象地展示教學內容，從而可以充分發揮學生學習的積極性，使教學方式形象生動，有利于培養學生的思維能力、想象能力和創造能力。
考慮到傳統與現代教學模式各自的優缺點，在流體力學教學過程中應將兩種教學方法有機結合起來。如在講述相關理論公式時，就以傳統的板書教學為主，對公式的推導和例題的講解，用板書的方式條理化，通過板書一邊寫、一邊對學生提問，一邊推導相關公式，讓學生參與到教學中，從而可以加強學生與教師間的互動，激發與調動學生的學習積極性。而在流體力學理論的工程應用部分則較多地采用多媒體課件，例如在講授層流與紊流[3]這部分內容時，單純地板書講解其概念很抽象，用多媒體課件展示雷洛實驗講解則直觀生動，容易理解。在講解孔口管嘴管路流動及虹吸現象時，用生動動畫顯示其流動全過程，可說明其流動過程中截面收縮及可能出現的真空現象，從而給學生留下深刻的印象。
三、考核方式
考核的作用主要是了解教師教與學生學的情況，及時發現問題以便改進。考核方式的合理性不僅能激發學生學習的興趣，同時還可以提高教學效果。“流體力學”作為一門理論性極強的基礎課程，傳統的考核通常采用平時考核與期末閉卷考試相結合的方式，兩者所占比例通常為30%與70%。平時考核主要是學生的出勤率與作業完成情況，而期末考試主要是卷面所取得的成績。這種考核方式存在一定的問題，不僅不能激發學生的學習熱情，在某種程度上還會使學生產生抵觸心理。由于流體力學中有大量的經驗公式和圖表，如阻力系數計算公式與莫迪圖、納維-斯托克斯方程等，若采取閉卷考試，則勢必要求學生背熟這么多的公式，容易陷入死記硬背的怪圈。
事實上，這部分內容的教學要求是讓學生能熟練應用這些公式和圖表解決工程實際問題，而不需要死記硬背。因此，在考核方式中可以嘗試平時開卷考核與期末閉卷考核相結合的考核方式。即將不適合閉卷考試的一些無法記憶而又要求學生掌握與應用的內容，放在平時教學中進行開卷考核，而將一些基本原理、基本概念、基本計算方法的考核放在期末閉卷考試中。這樣，一方面，通過平時不定期的考核能提高平時學生的出勤率，另一方面，通過平時考核也可以激發學生平時的學習興趣，提高學習效率；此外還可以通過考核及時發現問題，改善教學方法。通過這樣的考核方式，既能激發學生平時的學習興趣，同時還可以提高教學效果，考試結果能較真實地反映學生對本課程知識的掌握和應用能力。
四、結語
教學不僅是一門科學，也是一門藝術。每一種教學模式都有其特定的適用范圍和條件。流體力學作為工科院校相關專業的一門主干技術基礎課，由于其理論性強、概念抽象、經驗公式多，給其教與學帶來難度。如何根據專業特點將其與各專業培養目標進行有機結合，通過教學模式的探索使其教學融入到各專業人才培養中，將是“流體力學”教學模式改革的進一步目標。
參考文獻：
[1]譚頂良.高等教育心理學[M].南京：河海大學出版社，2006.
[2]劉立平，師少鵬.傳熱學課程教學的改革探索[J].高等農業教育，
第5篇：對流體力學的認識范文
[論文摘要]論文結合教學實踐，提出了以傳統教學模式為主、以現代化教學手段為輔的教學方法。結合實例講清楚基本概念，夠用為度重點突出理論公式的應用是常規教學應遵循的模式，并與多媒體輔助教學手段有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達到提高教學效果、提升教學質量的目的。
一、前言
《流體力學》是研究流體所遵循的宏觀運動規律以及流體和周圍物體之間的相互作用規律的科學，它建立在現場觀測、實驗室模擬、經典理論分析、數值計算基礎上，具有嚴謹的理論性、原理的抽象性、概念多、方程推導繁雜等特點，對學生具備高等數學知識及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對流體力學理論的感性認識，都有某種程度的畏懼感，導致教師難教、學生難懂成為較普遍的現象。
我校機械設計制造及自動化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環境工程、礦物加工工程、建筑環境與設備工程、工程力學等專業的學生都須具備不同程度的流體力學知識和技能，它是各專業后續課程如：液壓傳動、水力學、流體機械、空氣調節、傳熱學等課程的基礎。
為此，作者通過教學實踐，就多樣化的教學方法、更新的教學內容、引入高科技的教學手段等方面進行探討，以期提高《流體力學》的教學質量。
二、以傳統課堂教學為主
《流體力學》的課程體系分為基本理論、基本應用和專門課題三大知識模塊，它要求學生具備扎實的微積分知識、力學知識等。學生在接觸流體力學課程伊始，對抽象的理論理解速度慢，對枯燥的公式及其推導過程容易厭煩，因而《流體力學》的教學應該以傳統教學方法為主。因為在傳統的課堂教學中，學生獲取知識主要是聽教師講課，通過板書教師細致耐心地闡述概念、推導公式、突出重點、強調難點，以學生容易接受的講課速度，留給學生更多的思考和消化的時間，再配合上教師的表情、手勢、師生之間的互動，會達到很好的教學效果。
(一)結合實例，講清楚基本概念
流體力學的概念多、現象多，且很多概念和現象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實例對這些抽象的概念進行講解，例如在講授描述流體運動的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時，學生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時筆者以城市公共交通部門統計客運量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時刻（站點）上下車人數，此法類似于拉格朗日法的質點跟蹤，它與跡線的定義對應；②在每一公交站點安排記錄員，記錄不同時刻經過該站點車輛的上下車人數，此法等同于歐拉法，與流線的定義對應。
在講解伯努利方程原理的時候，例舉1912年“豪克”號鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號遠洋輪相撞的船吸現象，讓學生清楚掌握流體的壓強與它的流速有關，流速越大，壓強越小；反之亦然。
概念是公式推演的基石，沒有準確的概念，后續的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會使公式的講解和推演變得更加簡易。利用淺顯易懂的生活實例來闡述抽象的概念及其之間的內部聯系和區別，教師易教、學生易懂，將會達到事半功倍的效果。
（二）以用為度，重點突出理論公式的應用
伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的具體應用，是流體靜力學和流體動力學的基礎，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時候，先從容易理解的靜力學平衡微分方程推導開始，強調公式所依據的原理是牛頓第二定律，假設條件是平衡、理想、靜止的流體，重點引導學生如何理解公式各項的幾何意義和物理含義，掌握公式的實際應用。這樣學習到后面的動力學伯努利方程時，先易后難、循序漸進，學生就覺得不會那么深奧。在講解相對平衡的流體壓強分布規律時，就要求學生必須掌握推導過程，因為它在解決一般平衡流體內部的壓強分布規律及其對固體壁面的作用力問題時非常重要。而對于連續性方程和動量方程的學習，只強調記住結論和理解公式中各個物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導給學生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點突出。
不可否認，依靠粉筆與黑板的教學條件、以教師為主體的傳統教學模式，教學形式單一，教學手段不先進，教學效率不高，適應不了課程教學學時少、受教育學生數增加的情況。
三、以現代化的教學手段為輔
當前以計算機多媒體技術為主的現代化教學手段已經普遍地應用于高校的教學中。制作教學用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學有力的輔助教學手段，可以在有限的時間內，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內容及有關背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學習者，將流體力學中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發學生學習興趣，使得學生能夠從感性認識開始，逐步上升到理性認識，進而能夠達到運用知識解決問題的能力。
結合流體力學精品課程的建設，教學團隊制作了流體力學多媒體電子教案，并在教學過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學效果。在設計與制作多媒體課件時，遵循課堂教學的基本規律，既發揮傳統板書教學中容易帶動學生思路、逐條在黑板上書寫的特點，在課件制作中根據講解的進度逐條展現公式條目等內容，同時又將難以理解、難以用語言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動現象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現出來，幫助學生建立清晰的印象。教學團隊收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據的時候，制作了雷諾實驗的FLIASH素材，以動畫的形式向學生展示了流體流動的兩種不同狀態，以及流態判據—雷諾數與流動速度、管徑、流體種類有關系。運用多媒體輔助手段表達后，能夠幫助學生很好地理解課程的重、難點，提高教學效率。利用多媒體技術，還可以制作需占用大量時間板書和不易通過板書表述的內容，提高了教學效率。
多媒體教學的內容一定要做到提綱挈領、重點突出，有所為有所不為。多媒體技術沒有好壞之分，只有合理使用與不當使用之別。但是實踐應用中，發現有的教師完全拋棄以往的黑板式教學模式，離開多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學重點；也有的教師忽略學生對課件內容理解消化的時間，致使學生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學效果。上述現象將會造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機灌”而已。
四、總結
流體力學作為一門專業基礎課程，其重要性不言而喻。傳統教學模式能夠將前后知識貫通，突出重點，化煩就簡、引入實例形象闡述概念原理，促進知識的系統化進程；多媒體教學能將難于理解的知識通過圖文、音像生動地顯現出來，幫助學生理解性記憶。借助于先進的教學手段，將多媒體輔助教學手段與傳統教學方法有機地結合起來，力求課堂教學的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學效果、提升教學質量。以上是筆者在流體力學教學實踐中的體會，愿與同行共同切磋。
基金項目：2009年安徽省教育廳《流體力學》精品課程
[參考文獻]
[1]許賢良,王傳禮,張軍等．流體力學[M]．北京:國防工業出版社,2006．
第6篇：對流體力學的認識范文
關鍵詞：CFD技術；相似性原理；流體流動
Application of CFD technology in the teaching of the flow similarity principle
Yang Xianglong
Shenzhen university, Shenzhen, 518060, China
Abstract: The flow similarity principle is an important part in fluid mechanics. The dynamic similarity condition is derived from the non-dimensional governing equations of the fluid flow. Thereafter, in order to show the necessity of the dynamic similarity condition, a simple fluid flow is simulated using CFD technology. This method can help theoretically and practically students to study the dynamic similarity condition which is more nonfigurative. Good teaching effect in classroom can be expected. In addition, the ability of students for solving engineering problem can be improved.
Key words: CFD technology; similarity principle; fluid flow
由于測量方法和工具的局限性，在流體力學或水力學中，模型實驗是探索復雜流動規律、指導實際工程建設的重要手段。模型實驗原則上是研究尺度縮小或放大了的真實流動。例如，在風洞中進行飛機、高層建筑、大跨度橋梁等模型的吹風實驗，在水槽中進行船艦模型的航行實驗，在水洞中進行小體積昆蟲模型的飛行實驗等。模型實驗和真實流動之間滿足流動相似性，即幾何相似、運動相似、動力相似及初始和邊界條件相似，是保證可由模型實驗結果推知真實流動規律的充要條件。因此，相似性原理是流體力學或水力學教學內容的重要組成部分。
閱覽眾多水力學教材，在講解相似性原理時幾乎都遵從同一模式，即介紹流動相似的概念，給出幾個重要的相似準則，舉例說明相似準則在模型實驗設計中的應用[1,2]。這種模式存在一個明顯的不足，即未從理論上說明為何幾何相似、運動相似、動力相似及初始和邊界條件相似是保證流動相似的充要條件。從某種意義上說，這是一種“填鴨式”的教學方法，導致學生只能知其然，而不知其所以然。一般而言，幾何相似和邊界條件相似因其相對直觀，學生容易理解。但對動力相似的要求，相對比較抽象，很多學生難以理解。在一些流體力學教材中，采用另外一種教學模式，即直接對流動控制方程進行無量綱化處理，進而推導出動力相似參數[3,4]。這種方法從理論上說明了動力相似的必要性，有助于消除學生對動力相似條件的疑惑。
然而，僅使用單純的理論講解，仍難以使學生留下深刻印象，而容易遺忘。如果能結合實際問題，應用相似性原理加以解決，不但能幫助學生理解其奧妙，對所學內容留下深刻印象，并且能鍛煉學生解決實際問題的能力。
CFD技術在解決簡單流動問題時，可得到相當滿意的結果。一些教學工作者已嘗試將其應用到水力學教學中，取得了良好的教學效果。如，趙琴等人利用CFD技術幫助學生理解流線的概念，鞏固對總流能量方程和連續性方程的認識，區別層流和湍流的流動狀態，及圓柱繞流的漩渦脫落特性等[5]。楊忠國等人利用CFD技術對雷諾實驗進行了模擬，可以讓學生在計算機房進行數字化實驗[6]。李國威和董金玲將CFD技術應用到無環量圓柱繞流中，幫助學生對抽象內容進行學習[7]。將CFD技術應用到教學中，因其基于堅實的理論基礎，相對于一般的動畫，可得到真實的流動圖像，并能獲得更深層次的流動信息，能更好地幫助學生理解抽象內容。可用數值實驗代替真實實驗，大大節約教學資源，緩解高校實驗資源不足的問題。同時，如果讓學生自己動手對一些簡單問題進行數值模擬，還可以鍛煉學生自己動手，解決實際問題的能力。
筆者以二維定常不可壓縮管道流動為例，先對其控制方程和邊界條件進行無量綱化處理，從理論上闡明流動相似的充要條件。利用CFD技術對分析結果進行驗證，將理論予以形象化，這樣可以開拓學生的視野，激發學生的學習興趣，加深學生對基礎知識的理解。
1 控制方程和邊界條件的無量綱化處理
二維定常不可壓縮管道流動因其流動簡單，存在理論解，包含了流體流動的一般特征，計算量小等特點，可很好地用于課堂教學中。其控制方程包括連續性方程和動量方程，為：
(1)
(3)
邊界條件為：
①在固壁上：u=0；v=0 (4)
②在進口處，若速度呈均勻分布：u=U；v=0 (5)
③在出口處：αu/ αx=0；v=0；p=0 (6)
式中，x和y分別表示軸向和橫向的坐標；u和v分別表示軸向和橫向的流體速度；p表示流體的壓力；ρ表示流體的密度；μ表示流體的動力黏性系數。因流動不可壓縮，且不考慮溫度的變化，故ρ和μ均為常數。
引入特征長度L(取為管道寬度)，特征速度U(取為進口平均速度)，特征壓力ρU2，可將x，y，u，v和p進行無量綱化，結果如下(帶*號的量為相應的無量綱變量)：
；；；； (7)
代入控制方程(1)～(3)和邊界條件(4)～(6)中，得無量綱控制方程和邊界條件，為：
(8)
(10)
邊界條件為：
①在固壁上：u*=0；v*=0 (11)
②進口處，若速度呈均勻分布：u*=1；v*=0 (12)
③在出口處：αu*/ αx*=0；v*=0；p*=0 (13)
其中，，是一無量綱參數，稱為雷諾數，表征流體慣性力和黏性力之比。
可見，對于二維定常不可壓縮管道流動，只要保證雷諾數相同，即動力學相似，則其無量綱控制方程是完全一樣的。如果同時保證幾何相似的，無量綱邊界條件相同，則其無量綱流動變量(u*，v*，p*)的解也必然是相同的。這樣，流動就是相似的。而如果雷諾數不同，則無量綱流動變量的解就可能不同，則流動不是相似的。因此，對滿足幾何相似和邊界條件相似的同類流動，雷諾數相同是流動相似的必然要求。而雷諾數是密度ρ，特征尺寸L，特征速度U和動力黏性系數μ的組合，也就是說，可以任意改變這4個參數的值，只需保證其組合(雷諾數)相等，就可保證流動的相似性。這樣，為模型實驗提供了廣闊的設計空間。如根據實驗條件和測量手段的不同，可以靈活地用空氣流動模擬水的流動，用較慢速度的流動模擬較快速度的流動，用小管流動模擬大管流動等，反之亦然。
2 數值驗證
由前面的分析可知，對滿足流動相似的流動，相同無量綱位置處的無量綱流動變量必然相等，反之亦然。在滿足幾何相似、邊界條件相似的前提下，動力相似(在此表現為雷諾數相同)是保證流動相似的必然要求。為驗證前面所述理論，以二維定常不可壓縮管道流動為例，設計6種工況。二維管道的寬為L，長為10 L，網格尺寸取為0.05 L，這樣，可將整個計算區域劃分為4 000個矩形網格。計算域幾何、計算網格、邊界條件如圖1所示。6種工況中各參數取值見表1，工況1至工況4的雷諾數為100，工況5和工況6中雷諾數為500，但特征尺寸、特征速度、流體密度和動力黏性系數取不同的數值。
使用商業軟件Fluent對流動進行模擬。控制方程的空間離散格式取二階迎風格式。計算中，每種工況迭代300步后，流動即可收斂，在CPU主頻為1.86 G的個人PC機上耗時約20秒。
將計算結果進行無量綱化，以考察雷諾數對流動相似性的影響，不失一般性，取進口處的無量綱壓力(見表2)和出口處的無量綱速度分布(如圖2所示)進行分析。可以看到，若雷諾數相同，進口處的無量綱壓力和出口處的無量綱速度分布都是相同的。若雷諾數不同，則無量綱壓力和無量綱速度分布都不同。理論上，二維無限長管道流動的速度剖面應為拋物型分布。現管道為有限長，在慣性力和黏性力的共同作用下，從進口到出口的流動過程中，速度分布由均勻分布向拋物型分布逐漸發展。其中慣性力的作用是保持原有的流動狀態(即維持速度均勻分布的狀態)，而黏性力則驅使流動向最終穩定狀態(即速度為拋物型分布)演化。因此，慣性力相對越大(即雷諾數越大)，速度的演化過程越慢。從圖2看到，當雷諾數較小時(工況1至工況4)，速度演化較快，10 L的管道長度足以保證流動速度演化到穩定狀態，因此出口處的速度已經達到拋物型分布。而當雷諾數較大時(工況5和工況6)，速度演化較慢，10 L的管道長度還不足以使流動速度演化到穩定狀態，出口速度分布還未發展到拋物型分布。
3 結束語
流動相似性原理是流體力學或水力學教學內容的重要組成部分，是建立模型實驗和實際工程流動問題間相互聯系的紐帶。采用對流動控制方程進行無量綱化，從理論上推出流動動力相似的條件，可以幫助學生更好地理解流動動力相似條件的必要性。
采用CFD技術對二維定常不可壓縮管道流動進行數值模擬，操作簡單，計算速度快，可方便地用于課堂教學，以加深學生對相似性原理中較為抽象的動力相似的理解和記憶。如果讓學生親自動手完成，更能留下深刻印象，取得良好的教學效果，并能鍛煉學生的動手能力和提高學生解決實際問題的能力。
參考文獻
[1] 肖明葵.水力學[M].重慶:重慶大學出版社,2007.
[2] 劉士和,孫東坡,丁新求.水力學[M].鄭州:黃河水利出版社,2009.
[3] 呂華慶,魏守林,周華民.流體力學基礎[M].杭州:浙江科學技術出版社,2006.
[4] 莊禮賢,尹協遠,馬暉揚.流體力學[M].合肥:中國科學技術大學出版社,1991.
[5] 趙琴,楊小林,嚴敬.CFD技術在工程流體力學教學中的應用[J].高等教育研究,2008,25(1):28-29.
第7篇：對流體力學的認識范文
引言
CFD即計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）是一門通過數值計算方法求解流體控制方程組進而預測流體的流動、傳熱和化學反應等相關物理現象的學科。常用的方法有有限差分法、有限元法和有限體積法。進行CFD分析的基本思路如下：將原本在時間與空間上連續的物理場如速度場或壓力場等，離散成有限的變量集合，并根據流體力學的基本假定，建立起控制方程，通過求解這些流體力學的控制方程，獲得這些變量的近似值。
我國作為一個人口眾多的發展中國家，巨大的能源消耗已成為亟待解決的問題。其中建筑耗能占到總耗能的19.8%，而室內空調的耗能占到了整個建筑耗能的85%以上[2]。因此，在供暖、空氣調節和建筑物內外空氣流通等研究領域，采用CFD分析來替代傳統的試驗方法，可大大縮短研究時間并提高經濟效率。而本文將著重就CFD在暖通工程節能中的應用來展開討論。
CFD基本原理
CFD是通過計算機模擬和數值計算方法對流場進行仿真模擬，解決物理問題的精確數值算法。它是流體力學、數值計算方法以及計算機圖形學三者相互結合的產物。CFD是繼實驗流體力學和理論流體力學之后出現的第三種流體力學的研究方法，是十分重要的研究方法。在航空航天、土木工程、水利工程等研究領域都扮演著重要角色。尤其是在暖通空調和室內外通風等研究方法，CFD成為了最為行之有效的分析方法。
CFD在暖通工程的應用
CFD在暖通空調中的主要應用領域CFD主要可用于解決以下幾類暖通空調工程的問題：
1.提高室內空調效率
采用CFD分析方法可以預測氣流在房間中的流動情況，在充分考慮室內環境、各類邊界條件與擾動的影響后，可全面地反映室內的氣流分布情況，通過進一步的優化設計可以得道一個合理的氣流分布方法，使空調的使用效率最優。
2.建筑周邊環境分析
建筑周邊環境對居民日常生活起著舉足輕重的作用。對居民小區的風環境和熱環境進行預測，是CFD分析的又一重要應用領域。采用CFD方法，在建筑設計階段即可對建筑周邊環境進行分析和優化，對規劃設計的效果進行驗證，使建筑通風和自然采光達到最佳效果，是小區居民生活品質的重要保障。
3.室內環境狀況分析
采用試驗方法分析室內環境狀況，需要耗費大量的時間與經費，而采用CFD方法進行分析不僅可以節省時間，同時也能精確預測利房間內的風速、溫濕度、污染物分布等指標，計算出通風效率、毒害物擴散效率和熱舒適等，進而對室內環境狀態做出一個合理的評估。
4.暖通設備性能評估
暖通空調工程使用的大部分設備，如風機、水槽、空調等，其運行狀態都受流質運動的影響，空氣或水的流動情況是評價設備性能的重要指標。通過CFD分析設備工作時的流場分布情況和流質流動情況，可有效地預測設備的工作狀態。進而選擇設備最佳工作狀態，降低設備能耗，節省運行費用。
暖通空調領域中CFD的求解過程
暖通空調領域用CFD進行模擬仿真，其主要環節無外乎包括以下幾個方面：建立數學物理模型、進行氣流數值求解、將數值解結果可視化等。
1.建立數學物理模型
建立數學模型是對所研究的流動問題進行數學描述，為數值求解做準備工作。基本數學模型有：
質量守恒方程：
動量守恒方程：
能量守恒方程：
式中；ρ為流體密度（kg/m3），t為時間（s），u為速度矢量（m/s），ui為速度在i方向上的分量（m/s），p為壓強（Pa）Fi―――體積力（N），T為溫度（K），cp為定壓比熱，ST為粘性耗散項。
2.求解過程
（1）確定邊界條件與初始條件
初始條件和邊界條件是控制方程有確定解的前提。初始條件是所研究對象在過程開始時刻各個求解變量的空間分布情況。對于瞬態問題必須給定初始條件，對于穩態問題不需要初始條件。
（2）劃分計算網格。
網格分結構網格和非結構網格。簡單說，結構網格在空間上比較規范，如對一個四邊形區域，結構網格多是成行成列分布的，而非結構網格在空間分布上沒有明顯的行線和列線。
（3）建立離散方程并求解。離散方程常用的方法有：有限容積法、有限差分法和有限元法等。選擇合適的方法，對求解區域進行離散。
CFD在暖通空調節能應用情況
隨著我國經濟迅速發展和人民生活水平大幅提升，城市生活對化石能源的需求量越來越大。但今年來一系列能源危機提醒我們應當注重能源安全問題。在建筑工程領域，采用 CFD分析模擬，可有效減少建筑能耗，并能提高暖通設備的運行工作效率，我國暖通工作者已認識到CFD計算在研究和設計中的重要地位。
1.我國CFD在暖通空調節能應用現狀
目前，我們已開始采用CFD對暖通空調節能的相關因素進行整體的系統模擬分析。通過在CFD模擬中改變設備參數，就有可能優化設備組合，改進系統性能。國外已把CFD用于室內空氣流動與建筑能耗禍合模擬，我國清華大學也用CFD對空間氣流組織設計與空調負荷的關系進行研究，這對建筑節能有重大意義。目前，我國在采用CFD解決建筑節能方面的研究還不是很深人，因而應進一步加強研究和推廣的力度。
2.我國CFD應用存在的問題
我國研究機構很早就開始CFD模擬技術的應用研究，研究的范圍從以室內空氣分布以及建筑物內煙氣流動規律的模擬為主，逐漸擴展到室外及建筑小區繞流乃至大氣擴散問題，并已形成一些可以解決實際問題的軟件。所以，從總體上看，我國暖通行業中開展CFD方面研究尚有大量工作要做，主要表現在以下幾個方面：
（1）還要建立在考慮輻射條件下計算室內空氣的溫度分布、壁面和空氣的換熱、壁面的溫度分布的多種模型。
（2）將已有的CFD模擬技術方法進行簡化，能夠在微機上較準確地計算包括高大空間氣流組織在內的各種通風空調熱環境問題。
（3）考慮實際空調管道連接帶來的風口出流特性變化，從而使室內空氣流動模擬更加準確等。
（4）CFD技術在CAE工程中已表現出巨大的優勢，如果將與CAD及CAM乃至AI技術有效地結合在一起，將顯示其強大的生命力。
結語
第8篇：對流體力學的認識范文
[關鍵詞] 冶金傳輸原理 理論和實踐 過程教學
冶金傳輸原理是以高等數學、大學物理和物理化學等課程為基礎并與冶金過程緊密聯系的冶金類專業基礎課。廣大師生普遍認為該課程“難學難教”[1]，其中冶金傳輸原理的“難學”，主要體現在課程的相關概念、定理、定律，特別是相似原理、因次分析以及相似準數等的抽象性，對于第一次接觸這些內容的初學者，難以與實際的物理過程相結合，而表現為“難學”。對于冶金傳輸原理的“難教”，是該門課程數學與物理高度結合的特點，而學生專業知識的不足以及數學、物理知識不扎實等實際問題，在實際的教學過程中如何克服這些問題，能夠使學生理解和掌握教學大綱所規定的內容，是“難教”的主要表現。因此，針對這些問題，如何提高教學質量，培養具有實用型及創新型素質人才的要求，是該門課程教學改革始終探索的方向。
冶金傳輸原理的課程特點
冶金傳輸原理課程的特點是數理解析較重，其理論和研究方法來源于流體力學、傳熱學以及成熟的質量傳遞理論而形成一門獨立的學科，解析方法著眼于物理概念和數學表達的統一，并且突出了物理過程的特點[2]。它是一門既有較強的理論性，又有很強的實踐性的課程[3]。傳輸理論應用于冶金的實際過程，首先要對實際過程進行觀察分析，建立簡化的物理模型，然后建立相應的數學模型，再用數學分析解法、相似原理—模型實驗法和類比法等適合的方法求解給實際過程提供理論支持。自上世紀80年代以來，由于計算機軟、硬件的快速發展為傳輸過程的數值計算提供了強大支撐，使計算流體力學、計算傳熱學等也隨之有了長足的發展，目前，數值計算已成為傳輸原理的重要組成部分，同時也豐富了課程的內容。
冶金傳輸原理過程教學的方法
把冶金傳輸原理基本概念以及理論模型和冶金工程應用相結合，關鍵是介紹這些理論、模型與實際的冶金問題相結合的過程，實現理論聯系實際，學以致用。這樣一方面培養學生的實際應用能力，另一方面提高學生興趣，加深理論知識的理解以及對專業的認識，提高教學質量。結合教學經驗采取相應的方法和針對性的措施。
1.課內與課外相結合
課程數理解析較重的特點主要體現在涉及的數學、物理知識較多，為了更好地完成教學內容，就需要學生掌握扎實的數理知識，這樣，課前有針對性的預習就顯得很重要。因此課內與課外相結合就表現為課前的預習、課堂的聽講和筆記以及課后的復習和及時完成作業的模式。在課堂上，通過回想式的提問，鞏固上節課的知識點，起到承上啟下的作用，使本節的知識點能夠順暢銜接和充實，并且及時明確下節的內容，學生在預習時能夠有針對性地查漏補缺，從而有效地利用課堂時間進行傳輸原理的教學。通過這些環節的積極實施，提高課堂的教學效果。
2.啟發式與能動性相結合
冶金傳輸過程的相關概念、定理、數學物理模型以及解析方法，對于初學者來說比較抽象，特別傳輸過程簡化物理模型、數學模型的建立，以及數學模型的解析等，是知識的綜合應用，特別是數理解析過程復雜、繁瑣，對于基礎知識薄弱的學生顯得猶為枯燥乏味，影響了教學的效果。針對這種情況，在課堂上采用適當的提問進行啟發式互動，了解學生對基本概念的理解程度，及時引導概念的轉換。對于一些簡單的推導，在介紹基本的推導方法后，讓學生參與其中，共同完成過程的推導，使學生在這樣的方式中，掌握解析方法。另外，結合課堂教學內容，布置適當的課外作業，加深對所學內容的理解，提高了學生學習的能動性。
3.專業知識與自然知識相結合
根據專業培養計劃，冶金傳輸原理課程屬于專業基礎課，安排在認識實習實踐環節之后，學生雖然完成了認識實習，但對于專業的認識、工藝知識的理解還是有很大的局限性，加之冶金過程的高溫和不可見性，實際的冶金物理過程更具有抽象性，這些都加大了教學過程中與實際結合的難度，降低了學生學習的興趣，影響教學效果。因此，把冶金傳輸原理與實際生活中的應用結合起來，以提高學生學習興趣。例如自然對流傳熱在換熱方面的應用，即密度是溫度的函數，由于溫度的變化使密度變化而產生了自然流動，完成熱量的交換，這就是土暖氣的原理，以及煙囪是伯努利方程的實際應用、流體的黏性與渦流的產生等。這樣的實際應用提高學生學習興趣的同時也加深了對專業知識的理解。
4.教學與科研相結合
本科的教學與科研有著密切的關系，把教學科研團隊的研究成果與實際的教學進行有機的結合，擴充了學生的視野，豐富了課堂教學的內容，提高了學習的興趣和教學質量。如動量傳輸中流體流量的測量，就是伯努利方程的具體應用，其中對節流裝置的標定是采用實流標定或者風洞試驗，利用相似原理確定相關相似準數，根據相似充要條件，建立試驗模型系統和實際測量系統的相似準數方程，通過確定的相似準數將試驗模型系統與實際流體流量的測量連接起來，由于實際流體流量的測量；為了確定氧氣轉爐吹煉工藝參數而設計的轉爐冷態模擬實驗；以連續鑄鋼過程溫度場的模擬計算，根據結晶器、二冷卻區和空冷區的不同邊界條件，進行連鑄溫度場數值計算，并介紹典型的有限差分法、有限單元法和有限容積法等數值計算方法，介紹計算機在傳輸中的應用，同時介紹在計算流體力學、計算傳熱學的方面有成熟應用的如FLUENT、PHOENICS等商業軟件，使學生了解傳輸原理在數值計算方面的進展情況以及在冶金生產中的應用，如中間包流場的計算、鋼包桶式精煉爐底吹氬時流場的分布等。
5.理論與實踐以及實驗相結合
冶金傳輸原理工程技術基礎課程的特點決定了其實踐環節非常重要。在課堂教學的課時外，安排有6個-8個課時的實驗內容，主要有驗證位能、靜能和動能之和為常數的伯努利方程實驗；通過流速和差壓來進行流體流量測量的實驗；轉爐冷態模擬實驗等。采用教學與實驗相結合的方法，均可使學生對相應的物理過程有一個深刻的認識，強化理論與實踐相結合的過程。
在傳輸原理的教學過程中，要結合冶金工程專業的工藝特點與相關的傳輸原理進行有機的關聯，如埃根公式在高爐煉鐵中的應用、動量傳輸在連鑄中間包流場分布方面的應用以及渣-鋼間反應的傳質模型等，在這方面給學生一個有益的導向。
6.知識的持續更新
為了更好地實施冶金傳輸原理的過程教學，在平時要不斷進行教學方法、專業知識學習以及工程實踐的積累。對于教學方法的學習，一方面要查找教學過程的不足，另一方面要請教教學經驗豐富的教師、專家，通過聽課的方式，取長補短，積累教學經驗。專業知識方面的積累，主要是通過平時的備課以及在教學過程中發現的問題，及時查閱相關資料進行求證，如對流體力學、傳熱學以及數值計算、計算方法等方面知識的學習、積累，通過自學或請教于專家，來加強自己對專業知識的理解，同時，利用帶隊實習、與企業橫向課題合作以及去企業實踐鍛煉的機會，不斷充實自己的工程實踐知識，可以為過程教學提供更多、更豐富的工程實例，并且借助自己所在的教學科研團隊的平臺，把冶金實際以及科研的內容提煉為簡潔明了的課堂語言傳輸給學生，提高過程教學的效果。
結 論
冶金傳輸原理教學過程貫穿于每一個知識點、每一節課教與學的小環節，以及理論與實踐相結合的小環節之中，這樣的環環相扣，提高學生掌握知識的能力和教學質量。教學的關鍵是培養學生解決實踐問題的能力，授之以“漁”使學生在以后的工作中，在所掌握知識的基礎上，能夠繼續得到豐富和提高，培養實用型人才。
參考文獻：
[1]林萬明，王皓，陳津.《冶金傳輸原理》教學改革與實踐[J].科學之友，2006，7：75-76.
[2]王超，楊雙平，袁守謙，魯路.加強冶金傳輸原理課程理論聯系實際的過程教學[J].中國冶金教育，2010，9.
第9篇：對流體力學的認識范文
1工程的概念
目前有關工程的概念很多，但意思相近。普遍認為工程具有造福人類社會的目的，分歧是它究竟屬于科學還是藝術范疇。目前有學者認為，工程既不是單純的藝術，也不是單純的科學，而是溝通藝術與科學的橋梁，存在于科學、藝術與社會的交界點之上，不是三者簡單的疊加[3]。作為一個獨立自主的范疇，工程具有鮮明的社會目的性，即造福人類。
2工程教育的本質
工程教育是根據一定社會要求和受教育者身心發展規律，由工程教育者有目的、有計劃、有組織地對受教育者身心施加全面系統的影響以達到預期培養目的的社會活動過程[3-5]。它除了具有普通教育的特征外，還具有如下屬性。
1）實踐性：工程的社會性決定了工程教育的實踐性。
2）復合性：工程教育應當培養具備復合型知識背景的工程人才。
3）倫理性：工程活動必須符合法律以及倫理道德規范。
4）全球性：工程應具有全球視野，即培養出的人才能滿足全球大環境的需要。
3我國工程教育認證的要求
為了與全球工程教育接軌，我國對工程教育人才培養提出一些要求[6]：1）具備較好的人文科學素養、較強的社會責任感和職業道德；2）具備從事工程工作所需的數學、自然科學以及一定的經濟管理知識；3）具備綜合運用科學理論和技術手段分析和解決工程問題的能力；4）具備運用現代信息技術獲取所需信息的技能；5）了解國家對本專業職業和行業導向，熟悉環境保護和可持續發展等方面的政策和法規，正確認識工程對社會的影響；6）具備一定的組織管理能力、較強的表達能力和人際交往能力以及在團隊中發揮作用的能力；7）具備終身學習的能力；8）具備國際視野和跨文化交流、競爭和合作的能力。從我國對工程教育的要求來看，就一門單獨的課程而言，成功的工程教育必須讓學生具備積極主動學習和思考的能力、良好的溝通能力、優秀的團隊合作精神、對工程過程良好的認知能力和終身學習的能力。這是本文教學方法改革的依據。
2過程流體機械課程的特點
1理論性強，需要良好的基礎知識
要想較好地學習過程流體機械專業課程，學生不僅需具備扎實的力學基礎知識（如流體力學、工程熱力學、傳熱學、理論力學以及材料力學知識），還需具備良好的專業基礎知識（如機械原理、機械設計等）。對于以“講授”為主的傳統的教學方法而言，學生要想在課堂上完全理解教師講授的教學知識點，緊跟教師的備課思路，就必須對這些現行課程有良好的認識和理解。
2專業性強，內容復雜、繁多
過程流體機械專業課程涉及的內容非常廣泛，包括機構原理、熱力學計算、流體力學原理、動力學計算、結構設計、運行維護、故障診斷、總體方案設計與選型等。每一個知識點似乎都涉及一門獨立的基礎課或者專業課程。如果學生沒有充分的準備，聽課時似乎很難對教師講授的知識做出敏捷的反應，極大地影響課堂的互動氣氛。3知識點與工程實踐緊密聯系過程流體機械專業課程涉及的知識點與工程生產實踐緊密聯系，其理論水平遠高于實際，可用于指導流體機械在企業生產應用中的穩定操作和運行，以及機器的技術改造與新機型的開發。課程講授過程中需要注重培養學生的工程意識與理論聯系實際的意識和能力。結合課程的學習，勢必要學生開展一定的工程訓練，以加強學生的工程觀念，讓學生做到實踐與理論相結合，以及理論與實踐相結合。
3過程流體機械課程教學存在的問題
1基礎知識欠缺
不可否認的是，隨著教學改革的推進，一些非常重要的基礎課程（如工程熱力學和傳熱學）由于學時短缺而被逐漸砍掉。有的課程（如流體力學）雖在開設，但由于學時短或為選修課程，得不到足夠的重視，學習效果不理想，導致學習過程流體機械課程時，學生連最基本的概念（如內能、焓、熵等）都不知道，當涉及一些運用基礎課程知識點來理解工程問題時感到非常吃力。這就導致以講授為主的傳統教學方法很難適應目前的教學形勢，而且教學效果不佳，出現死記硬背、不善于理解應用的學習局面。
2實踐教學環節薄弱
實踐教學環節薄弱似乎是工程教學的通病[7]。實踐教學主要包括實驗、實習、實訓、課程設計、畢業論文（設計）等環節，是培養工科專業學生的必備環節，對學生工程意識與能力的培養至關重要。對于工程性極強的過程流體機械課程而言，實踐環節尤為重要。然而目前普遍存在一些問題。1）實習與實驗教學環節需要加強。就本專業的實習而言，目前主要集中于化工設備制造廠和化工產品生產車間的參觀和學習，基本上忽略了有關流體機械制造廠的參觀和學習，導致學生對流體機械沒有感官認識。而且實驗學時在不斷縮減，目前僅開設往復壓縮機示功圖測試和高速轉子靜平衡兩個實驗。離心泵汽蝕實驗被砍掉，導致學生對離心泵主要性能得不到很好的理解。2）畢業設計環節需要加強。鑒于一系列原因（比如工程熱力學知識的欠缺、有關流體機械書籍和標準的缺乏），目前絕大多數畢業課題僅局限于化工設備設計，基本上很少布置有關流體機械課程方面的畢業課題。這嚴重限制了學生對流體機械課程的進一步理解和工程應用能力的鍛煉。
3課程評價存在問題
由于課程學時的縮減，目前過程流體機械課程評價基本上是“一錘定音”——期末考試，忽略了大作業的訓練和熱點研究方向文獻的閱讀和總結。這種考核方式不能實事求是地反映學生對知識點的掌握和理解，更談不上運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。因此，教師也很難及時對教學存在的問題給予修正和彌補。
4過程流體機械課程教法改革思路
眾所周知，教學方法并不是一成不變的，它隨著社會的進步和科技的發展不斷地發展和演變。工程教育也是如此。大約二戰時期，工程教育從工程實際技術教育過渡到工程科學教育，這就要求涉及工程教育的教學方法也必須進行相應的調整和改革。傳統的教學方法是單向性的，類似“學徒式”的教育，即以教師的“教”為主，學生只是被動地接受教學內容。這種教育方式僅適用于以技術教育為主的工程教育，很難適應以科學教育為主的工程教育方式。為此，發展了以學生為中心，積極主動的、學習式的教學方法，即將學生視為教師的角色[8]。學生能夠從教學活動過程中隱性地獲取知識，而教師主要的任務是開展有效的指導。教師和學生的角色界限模糊，二者有效地完成自身的任務，即教師良好的教學任務、學生有效的學習任務。過程流體機械課程教學方法的改革正是沿著該思路進行的。針對過程流體機械課程教學存在的問題，同時為了適應現階段工程教育的目的，下面從課程的準備、課程的講授和課程效果評價三個階段提出相應的改革措施。
1課程準備
首先，為了有效地完成教學任務，教師必須全面深入地理解教學內容。這必然要求教師大量查閱和學習與教學內容相關的資料（如與過程流體機械有關的國內外專著和書籍），彌補所選教材的缺點。查閱資料時，教師必須注意角色的轉換，查閱資料是為了更有效、更準確、更生動地給學生講解，而不是為了個人學習。教師通過大量地閱讀文獻，將教學內容給予重新組織和編排，以最合理的順序將教學內容呈現給學生，便于學生理解接受，而不是照本宣科。其次，教師備課時要充分了解學生前期課程的學習情況，從而合理安排教學內容，彌補存在的問題，避免影響學生對本課程知識點的理解；同時教師要了解學生個體在前期課程學習上存在的差異，這樣分組討論學習時便于優良搭配，學生之間互相學習，克服個人因前期課程學習不足而對本課程知識點理解帶來的障礙。再次，鑒于當前的教學方法，以引導和啟發學生自主學習和討論為主，教師的講解和訂正為輔。這就要求教師在備課時要制訂引導學生開展自主學習的教學方案。對教師備課提出更高的要求，教師課前要告知學生：1）每節課要學的教學知識點；2）理解知識點需具備的基礎知識；3）學生需要查閱的書籍和準備的內容；4）本節課內容在課程中和工程實際中的重要程度。可以說，備課是否充分直接決定了教學是否成功，因此，備課必須要做到備內容、備學生和備方法。
2課堂學習
課堂學習是教學的關鍵環節，直接決定了教學效果的好壞。課堂教學，不是以教師單向傳輸為主的教學，而是教師根據備課時制訂的教學方案，引導學生積極主動地討論教學內容，避免學生消極被動地思考教師到底在講或者要講什么內容。教師通過學生對教學內容積極主動地討論，發現和記錄教學存在的不足，便于課后進一步的思考、改進和反饋。教師上課時應做到：1）上課時，教師首先要給出本節課主要的學習內容、重點和難點；2）教師要給出每節課的“引子”，提出問題，并組織學生討論，評價每組學生給出的討論結果；3）最后教師要給出總結，要評價本節課程內容在工程實際應用中的重要性；4）對于難以理解的、抽象的概念，教師要引導學生與日常生活聯系起來，使之形象化，便于學生理解。比如“余隙容積”這個概念，如果僅是書上給出的解釋“活塞行至終端止點時氣缸剩余的容積”，學生很難理解，很難想象這部分空間是怎么回事；但如果將其與蓋房子用到的“公攤面積”類比的話，就很容易理解：二者對于用戶來講都是有害的，但是必須具備的，只能盡力減小，卻不能避免。
3課程評價
教學活動的最終環節是評價學生的學習效果。通過教學評價，教師一方面可以了解每個學生對知識點的理解程度，發現和思考教學存在的問題，便于及時反饋；另一方面能夠了解學生運用所學知識解決實際問題的情況。為了保證教學質量，及時了解學生對知識點的掌握情況和對所學知識的應用情況，課程的評價應從多個角度出發，絕不能是僅以考試為基準“一錘定音”。為此，教師應從兩個方面對學生的學習效果進行評價。1）對知識點理解的評價。通過課堂上觀察學生的一系列反應，如面部表情、提出的問題，及時了解學生存在的問題，并給予及時的解釋和補充；另一方面通過作業、課程考試來綜合評價學生對知識的掌握程度和理解情況，便于教師在以后的教學中調整和彌補不足的地方和存在的問題。特別是學生提出的問題非常重要，一方面，可以測試教師對內容的理解程度；另一方面，教師可以了解學生存在的困惑，明白師生間對知識點理解存在的偏差和分歧。教師應對學生的問題積極反思，對教學內容給予重新編排和闡釋，以便改進教師本身對基礎知識的理解。2）對學生運用所學知識解決實際問題能力的評價，可以通過實訓、大作業、課程設計乃至畢業設計的形式進行，并將存在的問題匯總和分析，彌補教學存在的問題。總之，教學評價是個連續的過程，合理的教學評價是為了保證教學質量和促進教學改革，而不僅僅是為了給學生一個“成績”。
5教學改革對工程教育的促進
簡單的講，通過上述教學方法的運用和實施，學生獲得的技能基本能滿足工程教育的要求。具體體現在：1）通過對所學內容的思考、提問和討論，學生獲得了良好的交流技術；2）通過對教學內容的準備和講解，學生具備了一定的職業責任感；3）通過對教學內容和大作業的分組準備和討論，教學在團隊內相互進行，學生改進和具備了一定的團隊合作精神；4）通過“教”這一環節，學生對所學內容進行精選和重組，增加了學生對知識的理解程度，拓寬了學生的視野；5）通過一定的工程訓練，學生對待工程的態度和信心發生積極的變化，增加了對工程設計過程的理解；6）通過學生自己對知識的準備和理解，學生掌握了學習方法，具備了終身學習的素養。
6結束語
