流體力學(xué)現(xiàn)象精選(九篇)

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第1篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

[論文摘要]結(jié)合學(xué)習(xí)主體所處的時(shí)代環(huán)境變化和流體力學(xué)知識(shí)體系的學(xué)科跨度大以及對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要求很高的特點(diǎn)，分析了流體力學(xué)教學(xué)中存在的問題和難點(diǎn)，提出大量采用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)例教學(xué)以加強(qiáng)流體流動(dòng)現(xiàn)象的觀察理解對(duì)提高流體力學(xué)教學(xué)效果的必要性和重要性。

前言

流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續(xù)存在，其變形便會(huì)隨時(shí)間持續(xù)增大，不像固體那樣，一定的受力只能產(chǎn)生一定的變形。流體力學(xué)的基本理論非常嚴(yán)密，描述流體流動(dòng)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方程非常復(fù)雜，高度非線性[1]，因此學(xué)生對(duì)流體力學(xué)敬而遠(yuǎn)之的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。此外由于因特網(wǎng)及電子計(jì)算機(jī)的普及，各種虛擬現(xiàn)象泛濫，在這樣的環(huán)境下成長(zhǎng)的學(xué)生接觸和感受實(shí)際發(fā)生的各種流體流動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)會(huì)大大減少，對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和理解能力很弱。很多學(xué)生在接受流體力學(xué)教育之前所受的應(yīng)試教育的影響下[2]，學(xué)習(xí)只是為了在短時(shí)間內(nèi)對(duì)給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學(xué)者從教育學(xué)的角度提出了疑問[2]。只有直面實(shí)際的流體流動(dòng)現(xiàn)象，抓住問題的本質(zhì)，才能誕生真正的學(xué)問和研究。筆者基于對(duì)本科和研究生的流體學(xué)教學(xué)中存在的難點(diǎn)和問題，指出了重視流體流動(dòng)現(xiàn)象的觀察和理解對(duì)提高流體力學(xué)的教學(xué)效果的必要性和重要性。

一、流體力學(xué)教學(xué)面臨的問題

（一）新形勢(shì)下學(xué)生所處的社會(huì)環(huán)境變化

學(xué)生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時(shí)間和機(jī)會(huì)大大超過了自己親自動(dòng)手制作道具及模型的體感玩耍時(shí)間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現(xiàn)象的機(jī)會(huì)大大減少。

因特網(wǎng)的普及使得在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的信息或?qū)崟r(shí)獲得信息成為可能，近年來出現(xiàn)學(xué)生過度依賴因特網(wǎng)的傾向，疏遠(yuǎn)了紙質(zhì)圖書及相關(guān)文獻(xiàn)這些知識(shí)比較系統(tǒng)邏輯性也有保證的傳統(tǒng)信息載體。但因特網(wǎng)上除了正確的信息外，還有很多不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統(tǒng)性，因此學(xué)生僅通過因特網(wǎng)難以建立系統(tǒng)的知識(shí)體系的。

手機(jī)在學(xué)生中的普及也使得學(xué)生們?cè)趯?shí)際問題時(shí)，不是自己獨(dú)立分析問題，找出問題發(fā)生的原因，而是直接利用手機(jī)詢問他人求得答案，這樣很難培養(yǎng)獨(dú)立制定計(jì)劃，對(duì)可能事態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，獨(dú)立進(jìn)行解決問題的能力。這恰恰是對(duì)一個(gè)未來走向社會(huì)成為一個(gè)優(yōu)秀的技術(shù)人員的必經(jīng)的磨礪之道。

（二）流體力學(xué)教學(xué)面臨的問題

流體流動(dòng)的力學(xué)模型及其運(yùn)動(dòng)的物理意義難以理解[3]。流體粘性產(chǎn)生的模型與牛頓粘性定律之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系就是最好的一個(gè)例證。大多數(shù)學(xué)生雖然能夠使用牛頓粘性定律進(jìn)行計(jì)算，但對(duì)運(yùn)動(dòng)的流體為何會(huì)產(chǎn)生粘性卻不能正確的理解。的確，對(duì)于涉及到流體力學(xué)的某些技術(shù)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，只要懂得一定的計(jì)算即可，但是對(duì)于開發(fā)和設(shè)計(jì)全新的產(chǎn)品，如不能準(zhǔn)確把握所涉及到的相關(guān)流體流動(dòng)的物理本質(zhì)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生完全錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)結(jié)果。

流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繁多，流體力學(xué)融合領(lǐng)域廣，要求學(xué)生掌握更多的學(xué)科預(yù)備知識(shí)，尤其對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的要求更高，使部分學(xué)生覺得流體力學(xué)是難以接近的一門課。同一流動(dòng)現(xiàn)象常?？梢詮亩鄠€(gè)角度進(jìn)行解釋，容易使學(xué)生產(chǎn)生混亂。比如對(duì)翼型的流體力學(xué)工作原理，可以從流體流動(dòng)的動(dòng)量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個(gè)方面進(jìn)行解釋，解釋方法之多反而會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個(gè)本質(zhì)，只有完全理解各種解釋方法所依據(jù)的理論，才可以解除認(rèn)識(shí)上的混亂，將學(xué)到的知識(shí)條理化、系統(tǒng)化。

描述流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)方程高度非線性化，數(shù)學(xué)上求解比較困難。描述流體流動(dòng)的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數(shù)學(xué)解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數(shù)學(xué)功底，但近年來學(xué)生的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)存在下降的趨勢(shì)。

學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)前所接受的應(yīng)試教育的影響很大，以考試成績(jī)自評(píng)學(xué)習(xí)效果的認(rèn)識(shí)根深蒂固[4]。實(shí)際的流體流動(dòng)現(xiàn)象往往沒有單純的標(biāo)準(zhǔn)答案，有時(shí)甚至存在多個(gè)解，重要的是抓住流動(dòng)現(xiàn)象的物理本質(zhì)，系統(tǒng)的理解流體力學(xué)的基本原理。

二、教學(xué)方法對(duì)應(yīng)

解決上述問題的根本方法，筆者認(rèn)為只有從流體力學(xué)教學(xué)上，直面涉及流體的各種現(xiàn)象，使學(xué)生準(zhǔn)確的把握物理本質(zhì)。為此在流體力學(xué)課堂上，廣泛采用流體模型教學(xué)和實(shí)例教學(xué)，增加學(xué)生觀察理解各種流動(dòng)現(xiàn)象的機(jī)會(huì)，喚起他們對(duì)本門課的興趣的同時(shí)，讓他們形成為探究流動(dòng)現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)進(jìn)行思考的習(xí)慣，這對(duì)解決流體力學(xué)教學(xué)所面臨的問題至關(guān)重要。

使用電吹風(fēng)斜向上吹一個(gè)讓學(xué)生事先準(zhǔn)備好的氣球模型，沒經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生會(huì)意外的發(fā)現(xiàn)氣球會(huì)向斜上方飄起。這一流體流動(dòng)現(xiàn)象可從風(fēng)從氣球上部通過時(shí)，由于氣球表面的影響風(fēng)的流向會(huì)產(chǎn)生變化，也就是流線產(chǎn)生彎曲，根據(jù)風(fēng)的動(dòng)量變化必然產(chǎn)生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應(yīng)得到解釋。從這一簡(jiǎn)單的模型教學(xué)，還可以解釋飛機(jī)的機(jī)翼通過改變空氣的流向進(jìn)而獲得升力的流體力學(xué)上的工作原理。

在一個(gè)裝滿水的塑料瓶?jī)?nèi)分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個(gè)可移動(dòng)桌面上，使桌面等直線加速運(yùn)動(dòng)，可發(fā)現(xiàn)鋼球運(yùn)動(dòng)較慢留在瓶底，而泡沫球運(yùn)動(dòng)較快停在瓶嘴附近。觀察這一個(gè)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生：泡沫球運(yùn)動(dòng)得較快是因?yàn)榈燃铀龠\(yùn)動(dòng)瓶?jī)?nèi)流體的靜壓在運(yùn)動(dòng)方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進(jìn)方向的壓力大于等加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，因此小球相對(duì)于塑料瓶向前運(yùn)動(dòng)；而作用于鋼球的前進(jìn)方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進(jìn)方向的靜壓力，因此鋼球相對(duì)于塑料瓶向后移動(dòng)。這一模型教學(xué)比一般教科書上關(guān)于流體等加速直線運(yùn)動(dòng)流體的靜壓分布的例題更容易使學(xué)生抓住問題本質(zhì)，且能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考之習(xí)慣，使學(xué)生體會(huì)到透過流體流動(dòng)現(xiàn)象來正確觀察和理解把握流體力學(xué)基本規(guī)律的樂趣。

經(jīng)常使用立式洗衣機(jī)的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會(huì)被掏出來[5]。把這個(gè)實(shí)例在課堂上講出后，學(xué)生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當(dāng)教師根據(jù)伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、力學(xué)家及醫(yī)學(xué)家于一身的瑞士的大科學(xué)家的基本情況后，學(xué)生們頓時(shí)對(duì)這位科學(xué)家充滿了崇敬之情，通過大量這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皩?shí)例教學(xué)，學(xué)生們對(duì)學(xué)習(xí)流體力學(xué)這門課更有了興趣和信心，教學(xué)效果的提高自不待言。

三、結(jié)語(yǔ)

本文詳盡的分析了計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、手機(jī)等現(xiàn)代化通訊工具普及后對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的影響，由于流體力學(xué)課程知識(shí)體系的特點(diǎn)，這種影響產(chǎn)生的負(fù)面問題很多，尤其是教授成長(zhǎng)在應(yīng)試教育體制下走入大學(xué)的學(xué)生，更需要轉(zhuǎn)換認(rèn)識(shí)，改變教學(xué)觀念，在課堂教學(xué)中廣泛植入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒虒W(xué)和實(shí)例教學(xué)，讓學(xué)生直面實(shí)際存在的各種流體流動(dòng)現(xiàn)象，通過實(shí)際的流體流動(dòng)現(xiàn)象的觀察和理解，達(dá)到生動(dòng)及形象的把握這些流動(dòng)現(xiàn)象背后的流體力學(xué)的基本定理，有效提升教學(xué)效果的同時(shí)，通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鬟€可提高學(xué)生的動(dòng)手能力，這對(duì)學(xué)生走向社會(huì)成為一個(gè)具有創(chuàng)造性思維能力、獨(dú)立思考的優(yōu)秀技術(shù)人員也是一個(gè)必不可少的雛形磨礪。

[參考文獻(xiàn)]

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第2篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

本書旨在描述旋轉(zhuǎn)、分層與磁場(chǎng)是如何影響湍流的。

本書共有19章，1：波動(dòng)與湍流的相互聯(lián)系，包括波動(dòng)的三種類型、波與湍流、地球物理與天體物理中的湍流。從第2章開始分為3部分。第1部分為從流體力學(xué)到磁流體力學(xué)，討論了簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)液體、分層流體的基本理論和磁流體力學(xué)，含第2-7章：2.初等流體動(dòng)力學(xué)，包括納維葉-斯托克斯方程、粘性流體中的能量損耗、渦度方程等；3.旋轉(zhuǎn)流體運(yùn)動(dòng)，包括地球自轉(zhuǎn)偏向力、慣性波、波動(dòng)與穩(wěn)定性、羅斯貝波等；4.分層流體運(yùn)動(dòng)，包括波西內(nèi)斯克近似、阻塞高壓、背風(fēng)波、內(nèi)重力波、位勢(shì)渦度、谷風(fēng)；5,電動(dòng)力學(xué)方程，包括麥克斯威方程、安培法拉第定律完整版、洛倫茲力、麥克斯威應(yīng)力、法拉第張力、磁場(chǎng)與速度場(chǎng)的轉(zhuǎn)換；6.導(dǎo)電流體運(yùn)動(dòng)：磁流體力學(xué)，包括磁流體力學(xué)方程、低磁雷諾數(shù)下的磁阻尼、高磁雷諾數(shù)下的動(dòng)力學(xué)等；7.湍流的不穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)換，包括成層切變流的穩(wěn)定性、理想流體磁流體力學(xué)平衡穩(wěn)定性等。

第2部分為沒有體積力作用的湍流，討論了從基本原理中發(fā)展出來的湍流理論，含第8-11章：8.湍流的基本性質(zhì)；9.湍流語(yǔ)言：運(yùn)動(dòng)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)，包括速度關(guān)聯(lián)函數(shù)與結(jié)構(gòu)函數(shù)、傅里葉空間、各向同性的簡(jiǎn)化；10.流體動(dòng)力學(xué)湍流Ⅰ：經(jīng)典理論，包括理查森現(xiàn)象與科莫現(xiàn)象、渦旋伸展與實(shí)質(zhì)線伸展、卡霍二氏方程式等；11.流體力學(xué)湍流Ⅱ：旋轉(zhuǎn)、分層與磁流體力學(xué)湍流，包括各向同性湍流、二維湍流等。

第3部分為有體積力作用下的湍流，這是本文的核心部分，討論了旋轉(zhuǎn)、分層與有磁場(chǎng)作用下的湍流，含第12-19章：12.快速旋轉(zhuǎn)流體，包括波傳播中的結(jié)構(gòu)形成、氣旋反氣旋不對(duì)稱、能量衰減速度；13.地球物理：淺水體，快速旋轉(zhuǎn)湍流，包括控制方程、統(tǒng)計(jì)學(xué)不變量、β平面湍流及其緯向環(huán)流與光譜；14.均勻分層湍流，包括控制方程與無因次群、尺度分析、分層湍流的光譜分析、能量衰減速率等；15.分層切變流與大氣邊界層，包括分層剪切流方程與通量理查森數(shù)、大氣邊界層等；16.小磁雷諾數(shù)磁流體力學(xué)，包括控制方程、角動(dòng)量守恒、渦流的演化等；17.地心處的湍流：地球發(fā)動(dòng)機(jī)，包括地球發(fā)動(dòng)機(jī)理論、地球的結(jié)構(gòu)與磁場(chǎng)分布、數(shù)值模擬、其他行星發(fā)動(dòng)機(jī)；18.高磁雷諾數(shù)磁流體力學(xué)，包括二維磁流體力學(xué)、螺旋氣流與選擇性衰減、阿爾芬湍流的譜理論等；19.天體物理湍流，包括吸積盤、太陽(yáng)渦流、太陽(yáng)風(fēng)。

第3篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)改革；探討

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

流體力學(xué)是一門研究流體運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律以及流體與物體之間的相互作用力的學(xué)科，它作為一門嚴(yán)密的且應(yīng)用面很廣的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，是以數(shù)學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，也是土木、機(jī)械、動(dòng)力、水利、環(huán)境等學(xué)科的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程。改革開放以來，雖然各院校在該課程教學(xué)實(shí)踐中都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)并取得了不少成果，但是在該課程建設(shè)中仍存在著許多問題。論文結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀，從學(xué)生興趣培養(yǎng)、教學(xué)方法改革以及師資隊(duì)伍建設(shè)三方面探討提高流體力學(xué)教學(xué)水平的方法。

一、 流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

流體力學(xué)是一門主要研究流體平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，具有理論性強(qiáng)、工程實(shí)際應(yīng)用廣、概念和方程較多且易混淆、對(duì)學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識(shí)及綜合分析和處理問題能力要求較高等特點(diǎn)。流體力學(xué)建立在理論、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)三大技術(shù)手段之上，是化工、土木、機(jī)械等眾多學(xué)科或?qū)I(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科。另外，流體力學(xué)在環(huán)境工程設(shè)計(jì)和實(shí)際工程中也有著廣泛的應(yīng)用，是水處理設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用的必備知識(shí)，以及生態(tài)分析的重要理論基礎(chǔ)。同時(shí)，流體力學(xué)是環(huán)境工程與其他學(xué)科體系溝通的橋梁，這個(gè)橋梁作用是其他基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課無法替代的，直接影響到環(huán)境工程學(xué)科體系的完善性。因此，提高流體力學(xué)課教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生學(xué)好本門課程，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和創(chuàng)新能力，對(duì)流體力學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行改革以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展顯得十分必要。

目前國(guó)內(nèi)院校的流體力學(xué)課程教學(xué)過程大體可歸納為“課前預(yù)習(xí)、課堂教師講授、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、課后教師評(píng)閱”的四段串行模式。實(shí)踐證明，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式在強(qiáng)化理論教學(xué)成果以及動(dòng)手能力的培養(yǎng)方面效果比較顯著，然而在創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)方面卻收效甚微。原因在于：①理論教學(xué)中注重經(jīng)驗(yàn)理論與公式的講解，而公式多且乏味，導(dǎo)致教師難教，學(xué)生難懂，課堂教學(xué)缺乏生動(dòng)性。另外，本科流體力學(xué)理論教學(xué)模式多為填鴨式教育，對(duì)學(xué)生而言，流體力學(xué)課缺少客觀體驗(yàn)，理論抽象，不易理解，而由此帶來了一系列的問題是現(xiàn)在流體力學(xué)課程教學(xué)的主要障礙；②目前，大部分院校的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多采用傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，每一學(xué)生進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)完全相同，教師由實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)。雖然實(shí)驗(yàn)有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，但此手段不能激發(fā)學(xué)生的積極性，無法體現(xiàn)學(xué)生的主體性，也不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性[1]。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在按既定的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方案實(shí)踐的過程中，學(xué)生所得到的主要是從理論知識(shí)到實(shí)踐成果的收獲，而教師的作用主要是理論知識(shí)的傳授，具體實(shí)驗(yàn)的演示、引導(dǎo)與糾錯(cuò)，甚至有時(shí)會(huì)耳提面命，因此學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的創(chuàng)造性很難有機(jī)會(huì)得到展示。

因此，采用一種有效的教學(xué)方法進(jìn)行流體力學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，以提高流體力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，并對(duì)相關(guān)專業(yè)產(chǎn)生積極的影響，從而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新性的培養(yǎng)非常有必要。

二、 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)邏輯思維的興趣

學(xué)生對(duì)任何概念和公式的形成、理解有一個(gè)過程，而在流體力學(xué)中，這些概念、公式又較為抽象，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的邏輯思維能力，因此，根據(jù)學(xué)生掌握知識(shí)的快慢，耐心引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯思維，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)邏輯思維的興趣，使他們產(chǎn)生對(duì)邏輯推理的愛好，就成為教學(xué)中的關(guān)鍵。例如，流體力學(xué)中的三大方程――連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程需通過輸運(yùn)公式逐步推導(dǎo)而來，如此的教學(xué)安排便使知識(shí)較為系統(tǒng)、連貫、緊湊，并有利于認(rèn)識(shí)各個(gè)方程的物理意義。而輸運(yùn)公式的推導(dǎo)由于邏輯性較強(qiáng)，講授時(shí)就需要花費(fèi)較多的學(xué)時(shí)和精力來理清邏輯思路，理解每一步推導(dǎo)中的物理含義和數(shù)學(xué)要領(lǐng)，使學(xué)生對(duì)輸運(yùn)公式有一個(gè)清晰準(zhǔn)確地理解。最后，將輸運(yùn)公式中的物理量換成質(zhì)量、動(dòng)量、能量即可得出連續(xù)性方程、動(dòng)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(xué)更加清晰明了，而且會(huì)使學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的知識(shí)接受產(chǎn)生極大興趣，具有更加強(qiáng)烈的探索感和求知欲。

三、 教學(xué)方法探討

教學(xué)方法作為聯(lián)結(jié)教師和學(xué)生的重要紐帶，在提高教學(xué)質(zhì)量方面起著重要的保證作用。為了更好地適應(yīng)學(xué)科發(fā)展要求，工科“流體力學(xué)”課程方法的改革勢(shì)在必行，作者結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該課程特點(diǎn)，認(rèn)為應(yīng)該在以下幾個(gè)方面進(jìn)行課程教學(xué)方法改革。

（1）重視緒論課的作用

部分教師認(rèn)為緒論課僅是對(duì)流體力學(xué)的簡(jiǎn)單介紹，作用不大，所以對(duì)緒論的授課過程照本宣科、枯燥無味。其實(shí)緒論課對(duì)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的成功與否起了至關(guān)重要的作用，它不僅是學(xué)生了解流體力學(xué)課程的窗口，也是教師教學(xué)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(xué)的成就、發(fā)展方向、廣闊前景及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用等。教師要注重講解流體力學(xué)知識(shí)在工程中的應(yīng)用，特別是教師自己承擔(dān)的科研項(xiàng)目，以展示流體力學(xué)在科學(xué)和工程技術(shù)中所取得的輝煌成就[2]。例如，通過介紹流體力學(xué)理論在“神舟號(hào)”系列飛船上的廣泛應(yīng)用，使學(xué)生明白流體力學(xué)這門相對(duì)古老的學(xué)科還具有旺盛的生命力；通過介紹美國(guó)華盛頓州的塔科馬懸索橋在1940年秋天的大風(fēng)中倒塌的例子，說明在實(shí)際工程中忽視流體力學(xué)會(huì)造成巨大的災(zāi)難[3]。另外，流體力學(xué)的發(fā)展史對(duì)于激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情也有著非常重要的作用。在上課的同時(shí)，要善于借助互聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)的將一些重要理論的發(fā)展過程、重要研究成果展現(xiàn)在學(xué)生的面前[4]。

（2）從實(shí)例中引出教學(xué)內(nèi)容

流體力學(xué)雖有概念多、邏輯性強(qiáng)、理論上較難理解的特點(diǎn)，但卻與生活和生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)。在具體教學(xué)內(nèi)容的講解過程中，穿插一些生活中的現(xiàn)象，并結(jié)合課本中的理論“雙管齊下”，利用學(xué)生求趣、求新、求知的心理，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握教學(xué)內(nèi)容。例如，在講流體粘性時(shí)，比較水的粘性和油的粘性；在講流體靜力學(xué)知識(shí)時(shí)，可講一些水庫(kù)垮壩事件，主要是設(shè)計(jì)時(shí)有缺陷和施工存在著質(zhì)量問題，不能承受水對(duì)壁面的靜壓力。另外，還可以進(jìn)行一些相關(guān)事例的延伸，如是否建設(shè)三峽工程時(shí)流體力學(xué)專家的爭(zhēng)論，通過分析得到的建設(shè)三峽工程必要性的結(jié)論等，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到學(xué)好流體力學(xué)的重要性[5]。利用這些鮮活的事例，使課堂教學(xué)更生動(dòng)、更有意義。

（3）師生互動(dòng)，培養(yǎng)良好學(xué)風(fēng)

調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)風(fēng)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，是加強(qiáng)流體力學(xué)教學(xué)效果的重要條件。作者在每次講課后都會(huì)對(duì)本次課程的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，然后下次課隨機(jī)抽取部分學(xué)生回顧上次課的內(nèi)容，并讓其他學(xué)生作出補(bǔ)充和建議。在課堂上，多為學(xué)生提供隨堂練習(xí)的機(jī)會(huì)，師生互相之間進(jìn)行探討和思考，針對(duì)練習(xí)中的問題講解做題思路和方法，給予糾正和補(bǔ)充。這種授課模式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，課堂氣氛活躍，有利于拓寬學(xué)生的思維深度，查漏補(bǔ)缺。學(xué)風(fēng)對(duì)于任何一門課程教學(xué)的成功與否都起到了非常關(guān)鍵的作用，所以從第一堂課、第一次作業(yè)就要嚴(yán)格要求學(xué)生，對(duì)作業(yè)的批改做到一絲不茍，指出其作業(yè)中的各種問題并要求其修改。例如，要求學(xué)生對(duì)作業(yè)中的每道題，在解答時(shí)必須寫出已知、求解，并畫出相應(yīng)圖示，這些小細(xì)節(jié)可以幫助學(xué)生以簡(jiǎn)明的方式加深理解題意，取得了較好的效果。

（4）重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

流體力學(xué)按研究方法可以分為理論流體力學(xué)、實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)是理論流體力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，是計(jì)算流體力學(xué)的檢驗(yàn)依據(jù)。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在流體力學(xué)教學(xué)中有著極其重要的地位。流體力學(xué)中的公式繁多，難以記憶，難以理解，通過實(shí)驗(yàn)可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)公式的感性認(rèn)識(shí)，有助于學(xué)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(shí)候，單從公式上講解并不形象，通過能量方程實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生非常直觀的理解伯努利方程中每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)的意義。對(duì)于沒有開的實(shí)驗(yàn)課，通過在網(wǎng)絡(luò)上收集照片、視頻等展示給學(xué)生，也可提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解[6]。

（5）傳統(tǒng)教學(xué)方式和多媒體技術(shù)互補(bǔ)

過去，流體力學(xué)課程在教學(xué)手段上采用板書教學(xué)，這種方式能夠在教師的書寫和同步的講解中促進(jìn)學(xué)生的積極思維與參與意識(shí)，但對(duì)教學(xué)內(nèi)容中比較抽象的概念、復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象和流動(dòng)規(guī)律，很難用語(yǔ)言和文字準(zhǔn)確、形象地描述。多媒體教學(xué)最大的優(yōu)點(diǎn)是形象、生動(dòng)、具體、直觀、易于理解且信息量大，但也有不能突出推導(dǎo)過程和思維、學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握比較膚淺的一些弊端。將傳統(tǒng)教學(xué)方法和多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用于教學(xué)過程是一種很好的方法，在講授偏重于推導(dǎo)過程的內(nèi)容時(shí)采用傳統(tǒng)授課方式，而講授直觀形象的內(nèi)容時(shí)采用多媒體教學(xué)方法，做到取長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)化組合，會(huì)獲得較好的教學(xué)效果[7]。

四、師資隊(duì)伍的建設(shè)

為適應(yīng)素質(zhì)教育的需要，教師不僅要掌握先進(jìn)的教學(xué)手段，而且要努力研究實(shí)施素質(zhì)教育的教學(xué)方法。在實(shí)際教學(xué)過程中，要靈活應(yīng)用各種教學(xué)方法，并且要善于歸納總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，虛心向有經(jīng)驗(yàn)的教師請(qǐng)教，同時(shí)要高度重視學(xué)生的反饋信息，不斷調(diào)整自己的教學(xué)思路，只有這樣才能逐步提高自己的教學(xué)水平。社會(huì)發(fā)展對(duì)教師的自身素質(zhì)提出了更高的要求，教師要明確教學(xué)水平的提高和發(fā)展是一個(gè)畢生的過程，教師應(yīng)該不斷開闊視野，更新知識(shí)體系，才能形成對(duì)流體力學(xué)更深層次的理解和認(rèn)識(shí)。

五、 結(jié)論

論文結(jié)合流體力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，從學(xué)生興趣培養(yǎng)、教學(xué)方法改革及師資隊(duì)伍建設(shè)三方面論述的教學(xué)方法，將教與學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，使枯燥的流體力學(xué)課堂變得生動(dòng)活潑，多方面激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性及創(chuàng)造性。將上述方法運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，該方法能夠有效的提高流體力學(xué)課程的教學(xué)效果。

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第4篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

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

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

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

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

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

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

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

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

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

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

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

二、豐富教學(xué)方法，注重自主學(xué)習(xí)能力

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

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

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

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

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

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

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

三、教學(xué)模式：互動(dòng)式教學(xué)

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

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

四、結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)：

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

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

第5篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

論文關(guān)鍵詞：高職院校；流體力學(xué)；學(xué)習(xí)興趣

“流體力學(xué)”課程是我國(guó)高等院校工科專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及土木、能源、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、化工等許多領(lǐng)域。該課程是聯(lián)系前期“高等數(shù)學(xué)”、“理論力學(xué)”等基礎(chǔ)課程和后續(xù)專業(yè)課程的橋梁和紐帶，在學(xué)生能力培養(yǎng)和知識(shí)體系構(gòu)建過程中起著“承上啟下”的作用。流體力學(xué)因曾經(jīng)在20世紀(jì)五六十年代對(duì)航空航天事業(yè)的巨大推動(dòng)而倍受世人矚目。近年來，流體力學(xué)廣泛深入地向邊緣學(xué)科交叉滲透，這就要求相關(guān)領(lǐng)域的工作者要善于從錯(cuò)綜復(fù)雜的工程實(shí)際中獨(dú)立地提出問題和解決問題。

民辦高職院校的學(xué)生入學(xué)成績(jī)較差、自主學(xué)習(xí)的能力較差。很多學(xué)生對(duì)流體力學(xué)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)模糊，學(xué)生普遍感覺流體力學(xué)概念抽象，難以理解，對(duì)“流體力學(xué)”產(chǎn)生畏難情緒和厭學(xué)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)積極性不高。2011年，江蘇省高職院校招生實(shí)行注冊(cè)入學(xué)，更意味著生源素質(zhì)的良莠不齊，這對(duì)工科專業(yè)的民辦高職院校的“流體力學(xué)”課程教學(xué)是個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

一、民辦高職院校學(xué)生的特點(diǎn)

1.入學(xué)成績(jī)較差

民辦高職院校在高等院校中處于較低的地位，這尤其體現(xiàn)在招生中，往往是錄取批次的最后一批。這就意味著入學(xué)的學(xué)生往往入學(xué)成績(jī)較差，從這幾年金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┑匿浫〕煽?jī)來看，從90分～330分都有，大多是在180分左右。因此民辦高職院校的學(xué)生往往數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)較差，計(jì)算能力較差，影響他們對(duì)工科課程的學(xué)習(xí)。

2.自主學(xué)習(xí)的能力較差

從和學(xué)生的交流情況來看，學(xué)生在課后很少主動(dòng)學(xué)習(xí)、看相關(guān)的書籍，甚至連作業(yè)都有不能按時(shí)保質(zhì)完成的時(shí)候。

二、如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的主觀能動(dòng)性

民辦高職院校和公辦本科院校以及公辦高職院校有很大的區(qū)別，使得在“流體力學(xué)”課程教學(xué)中不能照搬上述公辦院校的方法，而要根據(jù)民辦高職院校的特點(diǎn)來實(shí)行教學(xué)。

陶行知在《中國(guó)教育改造》中指出：“大凡選擇職業(yè)科目之標(biāo)準(zhǔn)，不在適與不適，而在最適與非最適。所謂最適者有二，一曰才能，二曰興味。才能足以樂業(yè)?！睂W(xué)習(xí)最有興趣的專業(yè)，因其興趣，才會(huì)有樂趣，才會(huì)安于學(xué)習(xí)。托爾斯泰說過：“成功的教學(xué)所需要的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生的興趣。”對(duì)民辦高職院校的學(xué)生更應(yīng)注重興趣的培養(yǎng)。

1.教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，降低難度

（1）教學(xué)內(nèi)容精簡(jiǎn)，理論夠用為度。鑒于高職院校學(xué)生的特點(diǎn)，再結(jié)合高職專業(yè)所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)——技能性人才，根據(jù)各專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。理論難度夠用為度，不求理論的系統(tǒng)性和完整性。以給排水工程專業(yè)為例，流體靜力學(xué)經(jīng)優(yōu)化后，保留靜壓強(qiáng)及其特性、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用、平面和曲面的靜水總壓力的內(nèi)容，側(cè)重基本概念、基本定律和方程式，取消了平衡微分方程的內(nèi)容。對(duì)我校學(xué)生而言，難以聽懂，不如加強(qiáng)基本知識(shí)的介紹，如能透徹理解，對(duì)工作和生活更有用。

（2）教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)職業(yè)特點(diǎn)。應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容中體現(xiàn)本專業(yè)的專業(yè)內(nèi)容。對(duì)于面向給排水工程專業(yè)開設(shè)的“流體力學(xué)”課程，其專業(yè)和自來水、污水的運(yùn)輸和輸送緊密相關(guān)，都離不開管、泵的設(shè)計(jì)與使用，這就涉及到流體力學(xué)的許多方面。例如，分析流體在管道內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律、壓力、阻力、流速和輸量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)向?qū)W生指出此處知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)是為了根據(jù)流動(dòng)規(guī)律和各參數(shù)關(guān)系來設(shè)計(jì)管徑、校核管材強(qiáng)度、布置管線以及選擇泵的大小和類型、設(shè)計(jì)泵的安裝位置等，把知識(shí)點(diǎn)融入到職業(yè)特點(diǎn)中，編成例題進(jìn)行講解。有些概念和理論是學(xué)生首次在“流體力學(xué)”里學(xué)到的，并且會(huì)貫穿到整個(gè)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，例如雷諾數(shù)、水頭損失、沿程水損等，所以，對(duì)于此類知識(shí)的反復(fù)強(qiáng)調(diào)也是非常必要的。把“流體力學(xué)”和“泵與風(fēng)機(jī)”、“管道工程”、“水處理工程”等專業(yè)課聯(lián)系在一起，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)能做到心中有數(shù)，為以后專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。優(yōu)化內(nèi)容的同時(shí)，也不同程度地降低了學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度，這在客觀上為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性鋪平了道路。

2.活躍教學(xué)課堂氣氛，營(yíng)造輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境

（1）用重大事件激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的自覺性、主動(dòng)性和積極性。在教學(xué)中適當(dāng)?shù)卮┎逯v述一些有關(guān)的重大事故、重大災(zāi)害和重大建設(shè)項(xiàng)目（統(tǒng)稱“重大事件”），對(duì)于學(xué)生認(rèn)識(shí)現(xiàn)在的學(xué)習(xí)與未來工作之間的關(guān)系、提高學(xué)習(xí)自覺性、培養(yǎng)熱愛專業(yè)的思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)很有幫助，同時(shí)也有助于活躍課堂氣氛。

在講授“流體靜力學(xué)”這一章節(jié)內(nèi)容時(shí)，可舉1993年青海溝后水庫(kù)垮壩事件。1993年8月27日夜間，庫(kù)容為330萬(wàn)m3的青海省海南藏族自治州溝后水庫(kù)在庫(kù)水位低于設(shè)計(jì)水位0.75m3的情況下突然垮壩失事，造成288人死亡，40人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失1.53億元。水利部專家組調(diào)查認(rèn)定，溝后水庫(kù)在設(shè)計(jì)上有缺陷，施工中又存在嚴(yán)重質(zhì)量問題，運(yùn)行管理工作薄弱，這次垮壩屬于重大責(zé)任事故。結(jié)合流體靜力學(xué)講述這一事件時(shí)指出：不管在什么崗位，責(zé)任心和專業(yè)技術(shù)素質(zhì)也許會(huì)關(guān)系到千百人生命財(cái)產(chǎn)的安全。

（2）用工程或生活實(shí)例讓學(xué)生感受到科學(xué)很奇妙，身邊處處有科學(xué)。興趣是學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力，教師應(yīng)該讓學(xué)生直觀形象地了解流體力學(xué)的廣泛應(yīng)用性以及內(nèi)容的趣味性，將與日常生活或生產(chǎn)實(shí)際有關(guān)的例子介紹給學(xué)生?！傲黧w力學(xué)”的理論性較強(qiáng)，公式較多，學(xué)生理解比較困難。如果教師在課程的講解過程中，多穿插一些實(shí)際生活中的現(xiàn)象，與課本中的理論結(jié)合起來講，一定會(huì)大大提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更好地熟記和應(yīng)用知識(shí)。在靜力學(xué)章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中，可舉“人能下潛多深？”的例子，幫助理解靜力學(xué)基本方程。小時(shí)候經(jīng)常玩的一個(gè)游戲——吹紙條。拿出一個(gè)小紙條，讓它自然下垂。沿水平方向在它上面吹氣，紙條就會(huì)飄起，這是由于流動(dòng)氣體的壓強(qiáng)小。而解釋流動(dòng)氣體壓強(qiáng)為什么小，要借助伯努利方程來解釋?！罢九_(tái)安全線的由來”，“神奇的香蕉球”是如何踢出來的？這也要用伯努利方程來解釋。身邊的科學(xué)無處不在，只要仔細(xì)觀察，便能從中領(lǐng)悟到許多道理。

從奇妙的魚缸、小鳥喝水的杯子到飲水機(jī)的原理，介紹靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用及等壓面的概念。簡(jiǎn)單的原理，小小的發(fā)明，卻給生活帶來極大的方便，這就是創(chuàng)造發(fā)明的價(jià)值所在。

（3）增加語(yǔ)言的藝術(shù)性，讓枯燥的流體力學(xué)變得優(yōu)美和富有哲理。子曰：“學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦悅乎？”學(xué)習(xí)應(yīng)該是快樂輕松的事。從幼兒園到小學(xué)，都倡導(dǎo)素質(zhì)教育、快樂教育。高等教育也應(yīng)該貫徹這一思想，學(xué)習(xí)才能持久。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)極容易枯燥乏味，使學(xué)生聽課索然無味，這必將不利于教學(xué)質(zhì)量的提高。如果我們的授課語(yǔ)言優(yōu)美，講述形象生動(dòng)，把美的氣息、哲理的意味注入“流體力學(xué)”的教學(xué)，使學(xué)生學(xué)得輕松、自由，甚至浪漫，營(yíng)造出輕松、快樂的學(xué)習(xí)氛圍。

在緒論中，可以談?wù)劻黧w力學(xué)中的人文文化。水與空氣都是流體的典型代表，是一切生命不可缺少的物質(zhì)，自古至今人們對(duì)它的了解、探索和應(yīng)用創(chuàng)造了豐富的文化物質(zhì)成果?！俺烨Ю锴迩铮S天去秋無際”。秋風(fēng)，天水一色，是大自然的美景，也是流體的流動(dòng)現(xiàn)象。它們賦予我們靈感，承載著我們的喜怒哀樂。古圣人喜歡從哲理上描述水性，歌頌水德。老子說“智者樂水，仁者樂山”。老子的名言是“上善若水”。通過此類講述，使流體力學(xué)增加美的氣息，使力學(xué)融入人文，既說明我們的生活與其息息相關(guān)，又輕松了課堂氣氛。

在講授粘性流體流動(dòng)存在著兩種流態(tài)時(shí)，可以借用古代文學(xué)中相關(guān)的名句，如描述湍流的有李白的“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”，描述層流的則有“半畝方塘一鑒開，天光云影共徘徊”等佳句。這樣可以幫助學(xué)生建立對(duì)流態(tài)十分形象而深刻的印象，從而有助于學(xué)生理解、掌握相關(guān)知識(shí)。

在教學(xué)過程中，還可穿插著向?qū)W生介紹定律知識(shí)背景的形成過程，以及相關(guān)科學(xué)家的工作，讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)思想，輕松接受相關(guān)知識(shí)?！芭ｎD粘性定律”是牛頓對(duì)流體力學(xué)的主要貢獻(xiàn)之一，是流體力學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。我們不僅僅要教給學(xué)生科學(xué)知識(shí)的本身，還應(yīng)重視如何使學(xué)生感悟科學(xué)精神。此時(shí)穿插介紹牛頓的哲學(xué)思想和科學(xué)方法。牛頓用引力理論和運(yùn)動(dòng)三定律把天上行星和它們的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同地上重力下墜的現(xiàn)象統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)了天上人間的統(tǒng)一，這是牛頓在自然哲學(xué)上的偉大貢獻(xiàn)。

3.突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特殊地位，讓學(xué)生樂在其中

突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特殊地位，使教學(xué)貼近實(shí)際，貼近生活。通過演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、競(jìng)賽型的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)錄像、照片、仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)等多種方式貫穿教學(xué)的全過程，讓學(xué)生看到各類實(shí)驗(yàn)最深刻、真實(shí)的一面，從而豐富學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的見識(shí)，培養(yǎng)職業(yè)意識(shí)和實(shí)踐能力。

（1）開發(fā)課堂演示教具和演示實(shí)驗(yàn)。開發(fā)一系列課堂教學(xué)演示教具，可以使學(xué)生耳目一新，課堂氣氛變得活躍起來。課堂演示教具和演示實(shí)驗(yàn)的使用，必須簡(jiǎn)單易行，價(jià)廉物美，且能解決教學(xué)問題，這對(duì)民辦高職院校的教師提出了較高的要求。講授表面張力和毛細(xì)管現(xiàn)象時(shí)，可演示毛巾浸濕的現(xiàn)象，順帶告訴學(xué)生如何在無人時(shí)給花草自動(dòng)滴灌的方法；演示移液管移液凹面的現(xiàn)象時(shí)，告訴學(xué)生如何讀數(shù)，如何避免毛細(xì)管現(xiàn)象引起的誤差，同時(shí)可教學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)。講述“流體靜力學(xué)”章節(jié)時(shí)，演示倒扣水杯的實(shí)驗(yàn)，讓枯燥的方程變得形象，易于理解。從廢棄飲水機(jī)上拆下的“聰明頭”，介紹靜力學(xué)基本方程的實(shí)際應(yīng)用。這些教具都非常簡(jiǎn)單，也易于獲得，甚至無需額外花錢，學(xué)生也非常感興趣。

（2）應(yīng)用多媒體教學(xué)演示。并不是所有的教學(xué)內(nèi)容都能找到適合課堂演示的案例。隨著多媒體在教學(xué)中應(yīng)用的普及，一些復(fù)雜的演示實(shí)驗(yàn)和昂貴的演示教具可以通過多媒體教學(xué)來實(shí)現(xiàn)。如雷諾實(shí)驗(yàn)、水躍實(shí)驗(yàn)、水擊現(xiàn)象，在生產(chǎn)實(shí)踐中所應(yīng)用的各種堰，都可一一演示，遠(yuǎn)勝貧乏的語(yǔ)言描述。

（3）用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生參與其中，樂在其中。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)圍繞職業(yè)特色專題，依據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況而設(shè)，如：“自動(dòng)虹吸管的改進(jìn)與應(yīng)用”。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握及興趣度，將他們分成幾個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)小組，然后指導(dǎo)和協(xié)助學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手組裝，最后依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：激發(fā)學(xué)生的求知欲望和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力；加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解并向外延展；節(jié)省高校實(shí)驗(yàn)室資金投入。

文中所提到的方法，最終需要教師來完成，這對(duì)教師提出了較高要求。雖然高職院校的教師的教學(xué)任務(wù)很繁重，尤其是民辦高職院校的教師，但這些方法都可以在平時(shí)的積累中完成，只需平時(shí)閱報(bào)、聽新聞、上網(wǎng)瀏覽、注意周遭事物，多和同行交流就可以做到。

第6篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；計(jì)算流體力學(xué)；CFD軟件及源程序；教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：G6420；TU 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2015）05015404

一、工程流體力學(xué)與CFD軟件、源程序

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD）軟件通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示后處理，對(duì)包含流體流動(dòng)和有熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象作出系統(tǒng)的分析。目前，CFD 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空、航天、氣象、船舶、水利、化工、建筑、機(jī)械、汽車、海洋、體育、環(huán)境等領(lǐng)域，取得了令人矚目的成就。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，計(jì)算技術(shù)已被引入到流體力學(xué)領(lǐng)域，使以前因計(jì)算過于復(fù)雜而影響進(jìn)一步探討的流體力學(xué)問題逐步得以解決，計(jì)算流體力學(xué)已經(jīng)成為研究流體力學(xué)的重要方法[1-3]。常用的CFD計(jì)算軟件有FLUENT 、CFX、Phoenix等。FLUENT 軟件是目前常用的一套高性能的數(shù)值軟件，是專門針對(duì)流體工程數(shù)值計(jì)算與仿真需求而開發(fā)的一種流體數(shù)值仿真軟件。

工程流體力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容主要分為流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、相似和量綱分析、管中流動(dòng)、孔口出流和縫隙流動(dòng)等[4]。其中，管中流動(dòng)主要研究圓管中的層流及紊流、管路中的沿程阻力、管路中的局部阻力及管路計(jì)算等，涉及到一系列的概念和理論公式，學(xué)生理解起來有點(diǎn)枯燥、困難[4-5]。通過利用FLUENT軟件和源程序進(jìn)行數(shù)值模擬這一環(huán)節(jié)，變枯燥的理論公式計(jì)算為生動(dòng)的計(jì)算機(jī)數(shù)值求解，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也使學(xué)生有了更多的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。在流體力學(xué)課程教學(xué)中， 有意識(shí)地穿插計(jì)算數(shù)學(xué)、Fortran語(yǔ)言編程、CFD知識(shí)，有助于學(xué)生理解流體力學(xué)公式及方程，

也可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)其他學(xué)科知識(shí)的理解和掌握，達(dá)到多學(xué)科之間的融會(huì)貫通， 觸類旁通。為此，筆者對(duì)科研成果中相關(guān)源源程序、部分開源程序和CFD 軟件在工程流體力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用做了一些探索與實(shí)踐。

二、 教學(xué)案例

（一） 圓管中的層流及紊流教學(xué)實(shí)例

在工程流體力學(xué)教學(xué)中，管中流動(dòng)是主要章節(jié)的內(nèi)容，涉及的理論和公式多，不易理解。圓管流動(dòng)有層流和紊流兩種流動(dòng)狀況。雷諾數(shù)是判別流體流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則數(shù)。為加深學(xué)生對(duì)流速分布和壓強(qiáng)分布規(guī)律的理解，在教學(xué)中可安排課外作業(yè)，設(shè)置用FLUENT軟件來模擬研究三維圓管的層流和紊流流動(dòng)狀況，作出驗(yàn)證分析。

圖1為圓管流動(dòng)入口和出口邊界截面的流速分布圖（l=2m， d=0.1m）。取流動(dòng)充分發(fā)展部分，離入流邊界x/D=1.6的截面其流速分布如圖2所示?？梢钥闯隽魉傺匕霃結(jié)方向成拋物線分布，與書中理論公式相符，如式（1）所示。通過數(shù)值模擬，學(xué)生對(duì)圓管內(nèi)流動(dòng)速度分布有了更深刻的認(rèn)識(shí)。

由圖3可以看出圓管內(nèi)部壓強(qiáng)分布從管口處向延伸方向逐漸減小，可知流速相應(yīng)增大，符合流速大、壓強(qiáng)小的流動(dòng)定律，也符合圓管流動(dòng)壓降的原理。另外從入口處的壓強(qiáng)分布可以看出，在圓管任何截面上，其壓強(qiáng)分布也不是均勻的，也有分層現(xiàn)象。＼

圖 3 圓管內(nèi)部壓強(qiáng)分布

圖4為圓管軸線上的速度分布。由圖可以看出，在圓管的軸上，進(jìn)口段流速分布變化較大，從進(jìn)口流速v1=0.005m/s急劇上升到最大流速umax=0.00 848m/s。層流入口段長(zhǎng)度有經(jīng)驗(yàn)公式可以算的，即

L≈0.058 dRe （2）

可算得入口段長(zhǎng)度約為1.18m，由圖4顯示效果可以看出，流速在離入口1.1m到1.2m之間，即入口段長(zhǎng)度約為1.1～1.2m，符合書中理論計(jì)算結(jié)果。

圖 4 圓管軸線上速度分布

圖5為圓管內(nèi)部x軸方向不同截面的流速分布，可看出流速在截面上從入口到出口的變化。水流在圓管內(nèi)部的流速分層很明顯，靠近壁面處流速接近于零。

圖 5 主流方向截面流速分布圖

圖6為圓管紊流充分發(fā)展段某一截面的流速分布圖。從圖中可以看出在紊流充分發(fā)展段，截面流速散點(diǎn)圖最高處幾乎為一條直線，說明圓管內(nèi)大多數(shù)流體流速趨于穩(wěn)定，而是更加平滑。紊流過流斷面的流速對(duì)數(shù)分布比層流的拋物面分布均勻得多，這在理論上符合紊流流速的對(duì)數(shù)分布律，即：

uu=1Klny+C（3）

圖6 Y方向中心軸線的流速分布

（二）管路中的沿程阻力教學(xué)實(shí)例

在流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容管中流動(dòng)一章的教學(xué)實(shí)踐中，筆者利用前期研發(fā)的程序[6]設(shè)置了以半擴(kuò)散角為4o、擴(kuò)散度為3.92的錐形漸擴(kuò)管路內(nèi)的不可壓縮流動(dòng)數(shù)值模擬算例，旨在將對(duì)接科研成果的教學(xué)模式用于輔助工程流體力學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐。已知條件：錐形漸擴(kuò)管路前接管直徑為30 mm，后續(xù)管直徑為50 mm，總長(zhǎng)度為70 mm。管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)為空氣，進(jìn)口速度為1m/s。 網(wǎng)格模型如圖7所示。

圖7 錐形漸擴(kuò)管路系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)網(wǎng)格模型

數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖8所示。從圖中可清晰看出，在突然擴(kuò)大段，壓力逐漸增大，表現(xiàn)擴(kuò)壓效果，但中心線上的速度呈下降趨，若擴(kuò)散角增大時(shí)，在漸擴(kuò)段會(huì)出現(xiàn)局部回流區(qū)，這是造成局部能量損失的重要原因。

圖8 錐形漸擴(kuò)管路內(nèi)壓力場(chǎng)

局部阻力誤差分析：對(duì)于錐形漸擴(kuò)管的局部阻力，可以用包達(dá)定理的形式表示：

hζ=ku1-u222g（4）

其中，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。由式可知，錐形漸擴(kuò)管局部阻力損失理論計(jì)算公式為：

hz = ku1 - u2 22g = k1 - A1 A2 2×u21 2g = k1 - A2 A1 2×u22 2g（5）

其中A1為漸擴(kuò)管上游橫截面積，A2為漸擴(kuò)管下游橫截面積（m2），u1為漸擴(kuò)管上游平均流速（理論值），u2為漸擴(kuò)管下游平均流速（理論值）。A1 = πd21 4 = π×124，A2 = πd22 4 = π×224，u1=1 m/s，g=9.8m/s2 。代入（5）式得：

hζ理=0.004 305 m

實(shí)際流體的伯努利方程為[7]：

Z1 + P1 ρg + u21 2g = Z2 + P2 ρg + u22 2g + hf + hζ （6）

將仿真結(jié)果代入上式，其中Z1=Z2=0 P1=-0.03pa，P2=0.4pa，u1=1.06m/s， u2=0.58 m/s， hf=0， 得 hζ模擬=0.00 435m。誤差率為：

η=hζ模-hζ理hζ?！?00%

=0.00 435-0.004 3050.00 435×100%=1.03%

（三） 后臺(tái)階流動(dòng)教學(xué)實(shí)例

為讓學(xué)生對(duì)雷諾數(shù)有更進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，利用開源CFD程序[8]可設(shè)置后臺(tái)階流動(dòng)教學(xué)實(shí)例，比較不同入流Re數(shù)時(shí)臺(tái)階后渦的大小和長(zhǎng)度，現(xiàn)選擇四種Re數(shù)工況的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，得到如圖9所示的流線圖。從圖中可以看出，隨Re數(shù)的增加，臺(tái)階后方主渦的大小呈增大趨勢(shì)，在Re=1 000時(shí)在上方有次生渦的出現(xiàn)。

圖9 不同雷諾數(shù)下的流線圖

三、 教學(xué)實(shí)踐中的幾點(diǎn)體會(huì)

（一） 理論教學(xué)與數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)的合理利用

在工程流體力學(xué)理論教學(xué)時(shí)可結(jié)合數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)加以輔助，例如在管中流動(dòng)一章教學(xué)時(shí)，可以用上述相關(guān)教學(xué)實(shí)例。由于在進(jìn)行課堂演示教學(xué)時(shí)，依計(jì)算機(jī)性能及不同問題的規(guī)模難易程度，數(shù)值模擬求解的時(shí)間將有不同，要掌握合理數(shù)值模擬時(shí)間。可采取讓學(xué)生安裝CFD程序及軟件，并要求學(xué)生事先自學(xué)使用方法，嘗試數(shù)值預(yù)測(cè)，預(yù)習(xí)理論知識(shí)。然后教師理論教學(xué)時(shí)對(duì)學(xué)生預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行抽樣調(diào)查分析，將理論結(jié)果與計(jì)算結(jié)果比較分析。條件許可的話，也可以通過高性能集群提交計(jì)算作業(yè)，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得計(jì)算結(jié)果。這樣學(xué)生對(duì)復(fù)雜的理論就能有深入的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的科研能力。

（二）適當(dāng)安排精選案例教學(xué)

課堂教學(xué)演示案例的選取應(yīng)做到簡(jiǎn)單且具有代表性。 案例簡(jiǎn)單能夠減少計(jì)算機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，使教學(xué)更加緊湊；而有代表性的案例貼近生活或工程實(shí)際，則有利于提高教學(xué)趣味，開闊學(xué)生的視野。由于課堂教學(xué)時(shí)間有限，因此應(yīng)在簡(jiǎn)單演示教學(xué)案例的基礎(chǔ)上，精心布置較為復(fù)雜的課外任務(wù)。

（三） 源程序和軟件互補(bǔ)

在數(shù)值模擬教學(xué)中結(jié)合利用軟件和程序。軟件不是萬(wàn)能的，商用軟件所能解決的問題是已在學(xué)術(shù)界得到充分研究的問題，對(duì)于科學(xué)研究來說，自己編程是必不可少的。一方面，自編程能更好地理解CFD具體實(shí)施過程，對(duì)商用軟件的理解和使用也是有幫助的。另一方面，自編程序還可以更好地對(duì)接科研成果，用于工程流體力學(xué)課程輔助教學(xué)。

四、結(jié) 語(yǔ)

通過上述幾個(gè)數(shù)值模擬實(shí)例可以看出，數(shù)值模擬過程并不太難，但結(jié)果更形象直觀。借助計(jì)算機(jī)輔助手段，在工程流體力學(xué)課堂教學(xué)中，利用CFD軟件及源程序進(jìn)行數(shù)值模擬輔助理論教學(xué)， 將理論性較強(qiáng)的內(nèi)容形象化，可以開闊學(xué)生的視野， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)， 加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解。此外，通過對(duì)接科研成果，用源程序進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科研能力，豐富數(shù)值實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。參考文獻(xiàn)：

[1]J.H. Ferziger， M.Peric.， Computational Method for Fluid Dynamics[M]. Springer，2002.

[2]張涵信，沈孟育.計(jì)算流體力學(xué)―差分方法的原理和應(yīng)用 [M]. 北京： 國(guó)防工業(yè)出版社，2003.

[3]傅德薰，馬延文.計(jì)算流體力學(xué)[M]. 北京： 高等教育出版社，2000.

[4]張也影.流體力學(xué)[M].2版.高等教育出版社，2009.

[5]鄭捷慶，鄒鋒，張軍，等. CFD軟件在工程流體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)現(xiàn)代教育裝備， 2007（10）：119-121.

[6]何永森，舒適，蔣光彪，等.管路內(nèi)流體數(shù)值計(jì)算與仿真[M]. 湖南 湘潭： 湘潭大學(xué)出版社，2011.

第7篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

《工程流體力學(xué)》是工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)學(xué)科，是力學(xué)的一個(gè)重要分支，主要目的是為了將流體力學(xué)知識(shí)充分運(yùn)用到生產(chǎn)生活當(dāng)中。工程流體力學(xué)的研究方法主要包括實(shí)驗(yàn)研究、理論分析以及數(shù)值計(jì)算等。其中實(shí)驗(yàn)研究主要是利用各種實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)流體現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)分析，總結(jié)出流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)測(cè)，通常采用模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析；理論分析主要是根據(jù)質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒以及能量守恒等定律，加以數(shù)學(xué)分析的手段，對(duì)流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析研究；數(shù)值計(jì)算則是利用數(shù)學(xué)語(yǔ)言將流體運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律表達(dá)出來，從而獲得質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒以及能量守恒的計(jì)算方程，這些方程組合在一起成為流體力學(xué)基本方程組。《工程流體力學(xué)》課程設(shè)置的根本目的是為了讓學(xué)生熟練地掌握流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律，將其運(yùn)用到實(shí)際生活當(dāng)中，以此來解決各種與流體力學(xué)相關(guān)的問題，但是長(zhǎng)久以來我們?cè)谡n堂教學(xué)中所強(qiáng)調(diào)的是知識(shí)點(diǎn)的灌輸，學(xué)生進(jìn)行機(jī)械化的記憶，缺乏創(chuàng)新，因此需要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)理念進(jìn)行徹底改變。

（一）幫助學(xué)生建立流體力學(xué)的思維方式

《工程流體力學(xué)》的教學(xué)大綱要求學(xué)生能夠了解及應(yīng)用流體力學(xué)的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握流體力學(xué)的理論研究方法。在傳統(tǒng)教學(xué)理念中，課堂教學(xué)過分注重基本概念、基本理論和計(jì)算方法的學(xué)習(xí)，學(xué)生在應(yīng)試教育的環(huán)境中對(duì)書本上的知識(shí)進(jìn)行機(jī)械化的記憶，很大一部分學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的記憶僅僅是為了完成考核任務(wù)，因此無法形成系統(tǒng)的知識(shí)體系，也無助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)的思維方式，使其在日后工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到關(guān)于流體力學(xué)相關(guān)的問題時(shí)，無從下手。鑒于此，在現(xiàn)代教育理念下需要教師引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的流體力學(xué)知識(shí)體系，并學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的思維方式對(duì)流體力學(xué)相關(guān)的問題進(jìn)行分析研究。

（二）提高學(xué)生綜合分析應(yīng)用能力

《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)不僅要求學(xué)生建立科學(xué)的思維方式，還需要具備對(duì)流體力學(xué)知識(shí)的綜合分析和應(yīng)用能力。在傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響下，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，嚴(yán)重缺乏學(xué)習(xí)的積極性和熱情，對(duì)知識(shí)和計(jì)算公式的機(jī)械化記憶，無助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。因此需要在《工程流體力學(xué)》課堂教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行自主總結(jié)，通過對(duì)知識(shí)點(diǎn)的歸納總結(jié)，形成鮮明形象的記憶；與此同時(shí)在課后練習(xí)中需要增加綜合性，促進(jìn)學(xué)生對(duì)流體力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力

實(shí)驗(yàn)是《工程流體力學(xué)》教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來檢驗(yàn)一個(gè)理論或證實(shí)一種假設(shè)而進(jìn)行的一系列操作或活動(dòng)，從而更加清晰地理解和認(rèn)識(shí)流體力學(xué)規(guī)律。通常實(shí)驗(yàn)要預(yù)設(shè)“實(shí)驗(yàn)?zāi)康?rdquo;、“實(shí)驗(yàn)環(huán)境”，進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)操作”，最終以“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的新聞形式發(fā)表“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生只能在有限的范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，根本無法鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力，因此需要學(xué)生自主獨(dú)立的進(jìn)行試驗(yàn)操作，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確定實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)踐中不斷提高自己的操作和知識(shí)的運(yùn)用能力。

（四）充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位

傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)理念嚴(yán)重背離之處在于課堂教學(xué)活動(dòng)中，教師往往處于主導(dǎo)地位，而作為教學(xué)活動(dòng)關(guān)鍵核心的學(xué)生群體則成為了知識(shí)的被動(dòng)接受者，單方面機(jī)械地完成課堂教學(xué)任務(wù)，無法真正達(dá)到教學(xué)的目的。這就要求，在課堂教學(xué)過程中，教師必須時(shí)刻關(guān)注教學(xué)同步，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與熱情，通過討論、提問等方式，讓學(xué)生真正參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)當(dāng)中，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的方法。

二、啟發(fā)式教學(xué)的具體應(yīng)用

（一）啟發(fā)式教學(xué)的實(shí)質(zhì)

啟發(fā)式教學(xué)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，歷久彌新，“啟發(fā)”一詞最早源于古代教育家孔丘的“不憤不啟，不悱不發(fā)”。朱熹解釋說“：憤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌。啟，謂開其意；發(fā)，謂達(dá)其辭。”憤與悱是內(nèi)在心理狀態(tài)在外部容色言辭上的表現(xiàn)。就是說在教學(xué)前務(wù)必先讓學(xué)生認(rèn)真思考，已經(jīng)思考相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間但還想不通，然后可以去啟發(fā)他；雖經(jīng)思考并已有所領(lǐng)會(huì)，但未能以適當(dāng)?shù)难赞o表達(dá)出來，此時(shí)可以去開導(dǎo)他。在現(xiàn)代教育理念當(dāng)中，啟發(fā)式教學(xué)主要是指教學(xué)活動(dòng)中教師依據(jù)課程學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)自覺地掌握知識(shí)的教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)可以很好地詮釋教育學(xué)之間的關(guān)系，通過設(shè)置問題情境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性和主動(dòng)性，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力，并且通過教師的適當(dāng)引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和獨(dú)立解決問題的能力。

（二）設(shè)置問題情境

啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問題情境，同時(shí)也是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的一種有效方式。這就要求教師在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)中有目的、有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)各種情境，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生獨(dú)立地進(jìn)行探索分析。在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中，學(xué)生遇到任何疑問都應(yīng)該及時(shí)提出，向同學(xué)和老師進(jìn)行探討。大量的教學(xué)實(shí)踐表明，提問可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)的積極性，通過提問鍛煉學(xué)生的探索欲和邏輯思維能力。學(xué)生在啟發(fā)式教學(xué)模式下還應(yīng)該增加主動(dòng)性，尋找自己的興趣點(diǎn)，去鉆研。這樣學(xué)生才會(huì)有問題意識(shí)，可以提出問題，而不是在別人背后去解答問題。另外，設(shè)置問題情境要與實(shí)際生活相融合?？梢酝ㄟ^創(chuàng)設(shè)生活或工作式的教學(xué)情境，讓學(xué)生真正感受到《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)的多樣性以及前瞻性，通過不斷探索激發(fā)出學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)興趣以及好奇心。

（三）充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性

在啟發(fā)式教學(xué)過程中，需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，讓學(xué)生真正意義上成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主導(dǎo)者?！豆こ塘黧w力學(xué)》課程需要打破傳統(tǒng)應(yīng)試教育的束縛，讓學(xué)生的積極性和主動(dòng)性得到充分釋放。教師組織學(xué)生進(jìn)行討論時(shí)，要注意學(xué)生的反映，激發(fā)起學(xué)生發(fā)的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生通過收集資料了解流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律以及這些規(guī)律在工程實(shí)際中的應(yīng)用，幫助他們對(duì)問題的獨(dú)立思考。例如教師可以列舉一些流體力學(xué)在生活和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的實(shí)例，使學(xué)生了解流體處于平衡及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律，加強(qiáng)理論概念與現(xiàn)實(shí)生活的相互聯(lián)系?？傊挥兄鲃?dòng)參與其中，學(xué)生才能對(duì)問題有一個(gè)深入的了解，并且能夠切身地投入自身全部的精力想方設(shè)法去解決當(dāng)前所面臨的問題，而教師則完全不用花費(fèi)大量的精力進(jìn)行講解，只需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹敢ぷ?，使學(xué)生的自學(xué)能力能夠充分發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)學(xué)生動(dòng)手操作以及對(duì)知識(shí)運(yùn)用的最佳方式，借助實(shí)驗(yàn)也可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。在問題情境環(huán)節(jié)中，學(xué)生大膽假設(shè)和創(chuàng)新提問以后，就需要通過實(shí)驗(yàn)對(duì)問題進(jìn)行模擬分析，并得到結(jié)論。在安全的保障下，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，在教師的引導(dǎo)下，自己動(dòng)手去做，積極探索。這樣會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)更有幫助，而這一過程會(huì)提高學(xué)生的研究熱情，也可以提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力。此外，在《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)過程中，學(xué)生還可以自由組合進(jìn)行某一問題的研究，當(dāng)假設(shè)足夠成立的情況下，通過查詢相關(guān)的文獻(xiàn)資料，并進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室去尋找答案。這樣一來，學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)或者工作中，如果遇到問題，就可以真正獨(dú)立地進(jìn)行思考和研究。

（四）建立輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍

建立輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍是啟發(fā)式教學(xué)實(shí)現(xiàn)的前提。而長(zhǎng)久以的來灌輸式教學(xué)，讓教師成為課堂教學(xué)的主體，其高高在上的形象，讓不少學(xué)生產(chǎn)生畏懼感，這也使得學(xué)習(xí)氛圍過于凝重、刻板甚至拘束。因此在教學(xué)方式上需要打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，改掉以往死氣乏味的課堂教學(xué)，教師應(yīng)該是教學(xué)活動(dòng)的組織者和設(shè)計(jì)者，通過營(yíng)造出民主、和諧、愉悅的課堂氣氛等方式更好地幫助學(xué)生調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性和積極性，鼓勵(lì)學(xué)生親自動(dòng)手，并且給學(xué)生提供更多的進(jìn)行流體力學(xué)討論研究的空間和機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在獨(dú)立思考、互相討論以及動(dòng)手操作中完成問題的發(fā)現(xiàn)與解決過程。此外，教師還需要引導(dǎo)學(xué)生相互尊重、相互理解，課堂氣氛做到張弛有度。讓學(xué)生在合作交流中真正理解和掌握《工程流體力學(xué)》的理論知識(shí)和基本技能，使他們真正成為學(xué)習(xí)的主人。

三、結(jié)語(yǔ)

第8篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

關(guān)鍵詞：地方高校；流體力學(xué)；理論；實(shí)踐

0引言

以航空為特色的濱州學(xué)院的航空專業(yè)學(xué)生，流體力學(xué)是后期學(xué)習(xí)氣體動(dòng)力學(xué)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理等等課程的基礎(chǔ)課程，航空發(fā)動(dòng)機(jī)分為活塞式和噴氣式，目前大型飛機(jī)多采用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)的推力，其原理是從外部大氣中吸入大量的氣體經(jīng)壓氣機(jī)壓縮后部分氣體流入燃燒室和燃油充分混合燃燒后形成高溫高壓的熱氣流入渦輪，最后所有吸進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體由尾噴管噴出，吸入前和排除的氣體發(fā)生了變化變?yōu)楦邏焊邷馗咚贇怏w，根據(jù)力的反作用，由尾噴口噴出的氣體可在發(fā)動(dòng)機(jī)上產(chǎn)生強(qiáng)勁的推力，先進(jìn)的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)階段會(huì)根據(jù)相應(yīng)的流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)不同管徑的流道，設(shè)計(jì)壓氣機(jī)和渦輪的葉片，因此理順流體力學(xué)的知識(shí)點(diǎn)及學(xué)習(xí)思路至關(guān)重要。流體力學(xué)的研究方法可分為理論方法、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值方法[1-2]。因此在教學(xué)時(shí)，可將3種研究方法貫穿流體力學(xué)的教學(xué)過程中。課程學(xué)習(xí)目標(biāo)有如下4項(xiàng)：①了解流體力學(xué)與其他力學(xué)的本質(zhì)的區(qū)別；②掌握最基本的流體力學(xué)理論知識(shí)點(diǎn)，如靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等；③具有應(yīng)用流體力學(xué)的知識(shí)，分析、處理基本流體力學(xué)問題的能力；④利用數(shù)值方法和實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。

1理論方法

理論知識(shí)的學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，而流體力學(xué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，多注重公式的推導(dǎo)。本文以流體力學(xué)的三大方程之一的連續(xù)性方程為例，講解該公式學(xué)習(xí)的具體的過程，連續(xù)性方程式是質(zhì)量守恒在流體力學(xué)中的表達(dá)式。首先學(xué)習(xí)連續(xù)性微分方程。需要建立流體的模型，在空間坐標(biāo)系下選取一個(gè)微小的直角六面體A，并假設(shè)六面體內(nèi)流體的密度ρ有梯度，六面體內(nèi)流體的流動(dòng)沿著x、y、z軸向，速度為ux、uy、uz，如圖1所示。dt時(shí)刻內(nèi)微小的直角六面體A的質(zhì)量流量該變量駐M可分解為在x、y、z方向上質(zhì)量流量的改變量駐Mx、駐My、駐Mz。以x方向?yàn)槔?，dt時(shí)間內(nèi)，流進(jìn)六面體A的流體質(zhì)量流量Mx為ρuxdxdydt，流出六面體A的流體質(zhì)量流量Mx′為。因此，dt時(shí)刻內(nèi)在x方向上的流出的質(zhì)量流量駐Mx可表示為：根據(jù)上述推導(dǎo)，可知dt時(shí)刻內(nèi)在y、z方向上流出的質(zhì)量流量駐My、駐Mz的大小表示為：因此，dt時(shí)刻內(nèi)流出微小的直角六面體A的質(zhì)量流量駐M：結(jié)合質(zhì)量守恒定律，可推出dt時(shí)刻內(nèi)直角六面體A的質(zhì)量流量的變化量的變化關(guān)系。質(zhì)量流量與密度、體積、速度的變量有關(guān)，又因?yàn)轶w積及速度沒有變化，因此只和密度有關(guān)。控制體內(nèi)密度的減小而減少的質(zhì)量流量：然后學(xué)習(xí)恒定總流的連續(xù)性微分方程對(duì)總流的積分。從恒定總流A任意截取出來的細(xì)微的一段管道稱為控制體[3-4]。其控制面如圖2所示。過流斷面截面積為A1、A2，平均流速為u1、u2。在單位時(shí)間內(nèi)，經(jīng)控制面流進(jìn)流出控制體積內(nèi)的液體質(zhì)量流量應(yīng)相等。因此可得：u1A1=u2A2即可知截面處的速度與面積成反比關(guān)系，截面積越大速度越小，反之亦然。

2實(shí)驗(yàn)操作

理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，離不開強(qiáng)力的邏輯思維能力，但是地方高校學(xué)生普遍缺乏此能力。而結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備，適當(dāng)?shù)母M(jìn)實(shí)驗(yàn)，便于學(xué)生理解理論知識(shí)，及時(shí)互動(dòng)。因此設(shè)計(jì)了基于截面積改變，流體流速變化情況的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)室采用了氣體動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)模擬風(fēng)速，斜壓計(jì)測(cè)量截面處的動(dòng)壓強(qiáng)，斜壓計(jì)顧名思義就是液壓管傾斜放置的測(cè)壓儀器，與桌面存在夾角，因壓強(qiáng)變化量相對(duì)較小，傾斜放置可比豎直放置的管路讀取的壓強(qiáng)數(shù)值更為精確。如圖3所示。根據(jù)斜壓計(jì)的讀值，由下列公式計(jì)算流速。試驗(yàn)前先做好準(zhǔn)備工作，如連接好皮托管與斜壓計(jì)的橡膠管，皮托管可感受來流總壓和靜壓，從而得到動(dòng)壓差，皮托管如圖4所示。把斜壓計(jì)根據(jù)基座上的校正氣泡調(diào)成水平放置，在斜壓計(jì)內(nèi)適當(dāng)?shù)姆湃氩糠譄o水乙醇，純度為99.7%，它的密度為0.790*103kg/m3。液面和斜壓計(jì)0點(diǎn)重合。靜止時(shí)斜壓計(jì)讀數(shù)為0mm。實(shí)驗(yàn)過程中，可通過調(diào)整出風(fēng)口截面積的大小，觀測(cè)斜壓計(jì)內(nèi)讀值（流速）與試驗(yàn)段截面積的關(guān)系，截面形狀示意圖如圖5所示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，分析可知，在模擬風(fēng)速不變的情況下，流速與截面積的大小成反比，截面積越大流速越小。而在日常生活中，我們能看到很多的現(xiàn)象和此原理有關(guān)，如河道突然變窄的區(qū)域水流速度很大，山谷里的風(fēng)比平地上的風(fēng)大。

第9篇：流體力學(xué)現(xiàn)象范文

【關(guān)鍵詞】精品課程建設(shè)　工程流體力學(xué)　教學(xué)改革

為了進(jìn)一步深化教學(xué)改革，加強(qiáng)課程建設(shè)，浙江工商大學(xué)建立了校級(jí)預(yù)選精品課程及責(zé)任教師制，為校級(jí)精品課程、省級(jí)精品課程以及國(guó)家級(jí)精品課程奠定良好的基礎(chǔ)。而環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的《工程流體力學(xué)》于2006年即被選為校級(jí)預(yù)選精品課程，目前正以校精品課程的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。

一、課程建設(shè)的指導(dǎo)思想

精品課程建設(shè)是本科教學(xué)的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，代表著學(xué)校的辦學(xué)特色和學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)，是學(xué)校重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)高層次專門人才、開展科學(xué)研究、解決經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展過程中重大問題的重要基礎(chǔ)。各學(xué)院必須充分認(rèn)識(shí)到校級(jí)精品課程建設(shè)的重要性和迫切性，切實(shí)采取措施。加大課程體系優(yōu)化和課程整合的力度，加快教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的改革，抓緊課程教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)，造就一支結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)水平高、教學(xué)效果好的課程教學(xué)隊(duì)伍，努力使這些課程進(jìn)入相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的全省乃至全國(guó)先進(jìn)行列。

二、精品課程建設(shè)的主要任務(wù)

1.圍繞經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中的問題，根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要和學(xué)校課程發(fā)展規(guī)劃，堅(jiān)持優(yōu)化學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

2.利用學(xué)科專業(yè)具備的科研、教學(xué)等基礎(chǔ)條件，以專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革為切入點(diǎn)，以專業(yè)課程建設(shè)為核心，以加強(qiáng)課程教學(xué)基本條件建設(shè)為保障，提高學(xué)校課程的整體教學(xué)質(zhì)量。

三、精品課程建設(shè)的實(shí)施方法

1.強(qiáng)化教師的學(xué)科意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神

在工程流體力學(xué)的教學(xué)改革中，采用多名教師協(xié)作教學(xué)，形成教學(xué)梯隊(duì)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。形成新的教學(xué)模式。針對(duì)課程的結(jié)構(gòu)，學(xué)院成立了課程教學(xué)課題組，聘用不同專業(yè)背景的教師擔(dān)任這門課程的講授任務(wù)，從而形成有專業(yè)特色的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。在團(tuán)隊(duì)建設(shè)中。形成了老中青三個(gè)層次的教學(xué)骨干，共有教師7人，其中3位教師主講，2位小班討論，2位輔導(dǎo)，具有博士學(xué)位教師5人，占教師總數(shù)的71％；副高職以上3人，占教師總數(shù)的43％；40歲以下教師6人，占到教師總數(shù)的85.7％；形成了較為合理的學(xué)歷結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和學(xué)緣結(jié)構(gòu)。課程負(fù)責(zé)人孫培德教授長(zhǎng)期從事工程流體力學(xué)教學(xué)，具備良好的師德和較高的學(xué)術(shù)造詣，人才培養(yǎng)成績(jī)顯著，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，教學(xué)效果良好，同時(shí)言傳身教培養(yǎng)年輕教師開展工程流體力學(xué)課程的教學(xué)工作，使得課程教學(xué)隊(duì)伍教學(xué)水平大幅度提高，教師之間團(tuán)結(jié)協(xié)作精神好。團(tuán)隊(duì)成員承擔(dān)各種教學(xué)研究課題并發(fā)表多篇教改論文，解決學(xué)生的創(chuàng)新能力與工程能力培養(yǎng)問題。對(duì)環(huán)境工程專業(yè)與工程流體力學(xué)課程的教學(xué)改革起到積極引導(dǎo)和促進(jìn)作用。

授課教師分工協(xié)作，分別負(fù)責(zé)基礎(chǔ)理論知識(shí)、能量水力計(jì)算以及工程實(shí)際應(yīng)用三部分的內(nèi)容，突出理論知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，同時(shí)又增加了部分討論內(nèi)容提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過教學(xué)與科研結(jié)合，將任課教師的科研經(jīng)歷及最新學(xué)術(shù)成果溶入教學(xué)中，對(duì)教學(xué)過程起到深化作用。在教學(xué)過程中。根據(jù)每位教師的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)和專業(yè)背景的不同，配合不同的課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講課，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神，避免授課內(nèi)容重復(fù)以及內(nèi)容講授不完全等問題，將課程內(nèi)容完整化，統(tǒng)一化。

2.改革工程流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容

我校是一所以商科為特色，經(jīng)、管、理、工各學(xué)科共同發(fā)展的教學(xué)研究型大學(xué)，以應(yīng)用型專門技術(shù)人才為培養(yǎng)目標(biāo)，生源來自全國(guó)各地，就業(yè)面寬?！豆こ塘黧w力學(xué)》作為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，以研究流體(液體和氣體)平衡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律為核心，通過各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握流體運(yùn)動(dòng)的基本概念和計(jì)算方法，并能應(yīng)用流體力學(xué)的基本理論，加上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及數(shù)值模擬或經(jīng)驗(yàn)公式來解決工程中的實(shí)際問題；培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程，從事工程技術(shù)工作和進(jìn)行科學(xué)研究打下必要的基礎(chǔ)。

從2001年環(huán)境工程00級(jí)學(xué)生首開“流體力學(xué)“課程，采用北京大學(xué)出版社出版的《流體力學(xué)教程》，隨后，為了更適應(yīng)工商管理類大學(xué)工科學(xué)生的授課需求。從2002年環(huán)境工程01級(jí)學(xué)生開始，課程名稱改為“工程流體力學(xué)”，教材采用西南交通大學(xué)出版社出版的《水力學(xué)教程》，隨后幾年至今。課程教材從第一版更新為第三版，增加了邊界層理論簡(jiǎn)介、有壓管路中的水擊現(xiàn)象等內(nèi)容。具體的知識(shí)模塊課時(shí)分配計(jì)劃為：

第一章　緒論

4學(xué)時(shí)

第二章　流體靜力學(xué)

6學(xué)時(shí)

第三章　流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

6學(xué)時(shí)

第四章　水頭損失

6學(xué)時(shí)

第五章　有壓管道的恒定流動(dòng)

8學(xué)時(shí)

水力計(jì)算可視化教學(xué)與討論

2學(xué)時(shí)

3.完善教學(xué)條件和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

(1)可視化教學(xué)

組織力量編制《工程流體力學(xué)》ppt課件、課堂全程實(shí)施多媒體課件教學(xué)，利用水力計(jì)算可視化教學(xué)軟件以動(dòng)畫形式演示本課程部分內(nèi)容。例如，第三章水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)部分流線和跡線、元流和總流、恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流、漸變流與急變流等概念非常抽象、易混淆，在教學(xué)過程中，我們通過可視化仿真軟件，以動(dòng)畫形式將各種的流動(dòng)形態(tài)形象展現(xiàn)在學(xué)生面前，原本抽象的概念變得清晰易懂，深受學(xué)生歡迎。

(2)擴(kuò)充性資料

為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，向?qū)W生推薦了一些與本課程相關(guān)的參考書目、國(guó)內(nèi)外期刊等擴(kuò)充性資料，以便學(xué)生獲取與本課程相關(guān)的知識(shí)信息。包括一些參考書目：①清華大學(xué)水力學(xué)教研室編，水力學(xué)，北京：人民教育出版社，1980 ；②年，水力學(xué)，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社。1998。修訂版，2002；③陳文義，張偉主編，流體力學(xué)，天津：天津大學(xué)出版社，2004；④禹華謙主編，水力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，成都：西南交通大學(xué)出版社，1999。以及一些與環(huán)境工程專業(yè)相關(guān)的外文專業(yè)期刊：EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/，觀看該課程完整的教學(xué)文件和多媒體課件，進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，并可通過在線答疑解決問題，較好地滿足了課程所需。

4.提高課程教學(xué)方法及手段

本課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要在于流體連續(xù)介質(zhì)的理論模型、公式推導(dǎo)應(yīng)用以及實(shí)際環(huán)境工程實(shí)踐中的應(yīng)用，如實(shí)際液體恒定流能量方程式的應(yīng)用、管路沿程阻力系數(shù)變化規(guī)律的確定、管網(wǎng)計(jì)算等。因此，要解決學(xué)生難掌握理解的辦法主要是在實(shí)際教學(xué)中，采用多種教學(xué)方式和手段，突出重點(diǎn)，化解難點(diǎn)，使學(xué)生全面理解與掌握流體力學(xué)的理論與方法。

(1)以課堂講授為主，突出理論知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，同時(shí)根據(jù)本課程特色及在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，本課程組老師正組織力量自編教材，將水力計(jì)算可視化教學(xué)及國(guó)內(nèi)外最新的研究動(dòng)態(tài)整合到新教材體系中，滿足環(huán)境類專業(yè)流體力學(xué)課程的教學(xué)需要。

f2)對(duì)課程的核心概念體系進(jìn)行提煉，理清概念間的邏輯關(guān)聯(lián)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由具體到抽象。讓學(xué)生建立起清晰的理論概念，并通過大量的例題來加深學(xué)生對(duì)基本原理的理解和計(jì)算公式的運(yùn)用。并在課程網(wǎng)站上進(jìn)行試題自測(cè)，考試題目從試題庫(kù)中隨機(jī)抽取，并與人為修正相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教考分離。

(3)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前，我們通過購(gòu)買流體力學(xué)仿真軟件，首先在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)各種流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的模擬操作，包括伯努力方程實(shí)驗(yàn)、雷諾實(shí)驗(yàn)、流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)、畢托管測(cè)速實(shí)驗(yàn)、局部阻力實(shí)驗(yàn)、孔口與管嘴實(shí)驗(yàn)、離心泵性能曲線測(cè)定等等，使學(xué)生了解這些實(shí)驗(yàn)的基本流程、操作步驟、數(shù)據(jù)處理，為今后實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作提供良好的基礎(chǔ)。

(4)教學(xué)結(jié)合科研。將任課教師的科研經(jīng)歷及最新學(xué)術(shù)成果溶入教學(xué)中，對(duì)教學(xué)過程到了很好的深化作用。該教學(xué)方法與手段使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)。能應(yīng)用本課知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

(5)開展“大班教學(xué)，小班討論”教學(xué)模式。不定期舉辦課外講座(如流體力學(xué)與日常生活、流體力學(xué)在環(huán)境工程中的應(yīng)用等)，進(jìn)行小班討論，也可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)及對(duì)話，使教學(xué)手段等豐富，教學(xué)過程更深化。

四、精品課程建設(shè)的近期規(guī)劃

1.建設(shè)新教材體系，編寫與本課程配套的精品教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教材，自主開發(fā)仿真教學(xué)軟件，建設(shè)工程流體力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

2.進(jìn)一步完善豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。提供該課程國(guó)內(nèi)外相關(guān)知識(shí)內(nèi)容、專業(yè)資料，通過現(xiàn)有網(wǎng)站，促進(jìn)國(guó)內(nèi)外同類課程間交流，擴(kuò)大我?！豆こ塘黧w力學(xué)》課程的社會(huì)影響力。

3.力爭(zhēng)成為校級(jí)精品課程。達(dá)到省級(jí)精品課程的水平，并完善成為環(huán)境工程專業(yè)領(lǐng)域的全省乃至全國(guó)精品課程。