流體力學(xué)研究方向精選(九篇)

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第1篇：流體力學(xué)研究方向范文

千百年來，流體力學(xué)以其廣泛的適用性形成了獨(dú)有的科技魅力，隨著時代的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，在一代又一代流體力學(xué)研究者的努力下，流體力學(xué)的世界也越發(fā)精彩。

執(zhí)著之樹必結(jié)黃金之果

邵傳平，中國計(jì)量學(xué)院流體檢測與仿真研究所研究員，多年來，由他負(fù)責(zé)的課題組主要從事鈍體旋渦脫落流動控制研究。

所謂鈍體旋渦脫落流動是指：當(dāng)流體以一定速度流過固定的鈍物體，如風(fēng)掠過橋梁、電視塔、電廠冷卻塔、高樓等等固體時，會在物體兩側(cè)交替地產(chǎn)生旋渦脫落，旋渦的交替脫落使物體表面的流體壓力發(fā)生周期性變化，從而產(chǎn)生作用于物體的交變力。當(dāng)流體動力的變化頻率與物體結(jié)構(gòu)的固有頻率接近時，會發(fā)生共振現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)遭到破壞，除此之外，旋渦脫落還會增大流體阻力，產(chǎn)生噪音。

那么，該如何消減旋渦脫落造成的負(fù)面影響呢？這既是海洋、土木、水利、電力、航空等領(lǐng)域關(guān)注的問題，也是邵傳平及其課題組一直致力于研究的對象。

自1998年以來，邵傳平課題組先后主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“法拉第波與鈍體尾流穩(wěn)定性研究”，“渦激振動控制與減阻減振”、“尾流控制機(jī)理與方法研究”，“流向振蕩柱體尾流不穩(wěn)定性的控制”等的研究，取得了一連串的科研成果。

在靜止鈍體旋渦脫落抑制方面，自1930年代以來，人們針對不同的工程問題，提出了不少控制方法，但是這些方法都有局限性，應(yīng)用范圍小。在1990年，Strykowski-Sreenivasan提出在二維鈍體下游一定位置放置一個很小的圓柱，可以抑制鈍體后面的旋渦脫落，有很好的減阻和減振效果。雖然在當(dāng)時，這個四兩撥千斤的方法在業(yè)界掀起了波瀾，但是很快，就有研究表明這種方法只有在很低雷諾數(shù)（低于一百）流動情況下有效，在工程中缺少應(yīng)用價值。

邵傳平課題組的研究有望彌補(bǔ)這一不足，他們經(jīng)過反復(fù)研究，選擇用小窄條作為控制件，取代小圓柱，對圓柱及方柱、板（各種攻角）等鈍體的旋渦脫落進(jìn)行抑制實(shí)驗(yàn)，證明在雷諾數(shù)高至十萬時對所有這些鈍體都有很好的抑制效果，并對每種鈍體流動情況找出了有效抑制的控制件位置區(qū)域，以便于工程應(yīng)用。

在強(qiáng)迫振蕩柱體繞流的旋渦脫落抑制方面，邵傳平課題組在國內(nèi)外尚無研究先例的情況下，另辟蹊徑，分別采用窄條方法、尾部噴射方法和隔離板方法對高雷諾數(shù)流向振動柱體尾流進(jìn)行抑制研究，取得重要進(jìn)展。研究表明，尾部噴射對非鎖頻和每種鎖頻旋渦都有抑制效果，找出了每種旋渦的有效噴射速度范圍;窄條對非鎖頻和兩種鎖頻旋渦具有抑制效果，最高可減阻30%，減小脈動升力60%以上，找出了各種旋渦脫落下窄條的有效位置區(qū);而隔離板方法對非鎖頻和一種鎖頻旋渦有效果，找出了隔離板的有效位置區(qū)。

旋渦抑制機(jī)理與旋渦脫落生成理論密切相關(guān)。國際上關(guān)于靜止鈍體旋渦脫落的生成，經(jīng)歷了背壓吸引論，到剪切層相互作用論，再到絕對不穩(wěn)定性和尾流整體失穩(wěn)論，正從猜測到理論逐步深化;而關(guān)于振動柱體旋渦脫落的產(chǎn)生機(jī)制，目前還處于探索階段。

對此，邵傳平認(rèn)為，振蕩柱體繞流存在兩種旋渦脫落產(chǎn)生機(jī)制，除了上述的絕對不穩(wěn)定性機(jī)制外，還存在信號放大機(jī)制。他們研究了高雷諾數(shù)湍流尾流中渦粘性對擾動波信號的影響，定義了擾動波的渦粘系數(shù)，并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別求出了未加控制和施加控制以后的渦粘系數(shù)在振動柱體湍流尾流中的分布情況。將渦粘系數(shù)代入擾動波發(fā)展方程（穩(wěn)定性方程）并求解，得到的結(jié)果是：未加控制時擾動放大的頻率區(qū)域很寬，產(chǎn)生旋渦脫落的機(jī)會很大;而控制以后擾動放大的頻率區(qū)域很窄，產(chǎn)生旋渦脫落的機(jī)會很小，從而明確了振動柱體旋渦脫落的產(chǎn)生和抑制機(jī)理。

上述成果發(fā)表在AIAA Journal，Journal of Fluids and Structures， Journal of Fluids Engineering， Journal of Visualization， Acta Mechanica Sinica， 及《中國科學(xué)》，《力學(xué)學(xué)報》，《力學(xué)進(jìn)展》等雜志上，得到國內(nèi)外同行的認(rèn)可。

百尺竿頭須進(jìn)步

十方世界是全身

以往取得的成績非但沒有使邵傳平就此功成身退，這些成果反倒使他對自己的專業(yè)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，甚至為了研究工作不受影響，2008年，他離開了中科院力學(xué)所，進(jìn)入了具有新建低速風(fēng)洞、低速水洞和較好配套實(shí)驗(yàn)儀器的的中國計(jì)量學(xué)院工作，主要從事流動控制與植物流體力學(xué)研究。最近，邵傳平開展了植物空氣動力學(xué)仿生方面的研究，主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“樹葉氣動特性研究”。

近年來，人們越來越意識到風(fēng)災(zāi)是對樹木危害最大的非人為因素，遠(yuǎn)大于森林火災(zāi)造成的損失，因此樹木風(fēng)災(zāi)以及樹木空氣動力學(xué)方面的研究在國際上越來越受到重視。為此，邵傳平把握時代脈搏，申請了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“樹葉氣動特性研究”，希望通過研究可以更加的深入的了解多種常見樹葉氣動特性（包括形狀重構(gòu)）及影響參數(shù)，尋找樹葉氣動失穩(wěn)（突然變形、振動）的臨界條件及產(chǎn)生原因。另一方面，也希望可以了解人造樹葉的氣動特性，探討樹葉氣動仿生的條件。

拿到這一課題，邵傳平靠的不是運(yùn)氣。翻開他的履歷，碩士期間，他的研究方向為水動力學(xué)，從事具有自由表面的粘性繞流研究;博士期間的研究方向?yàn)轱L(fēng)工程，在導(dǎo)師孫天風(fēng)教授指導(dǎo)下，從事多鈍體壓力分布，尾流場測量以及流動顯示研究;博士后期間他從事海洋工程與流動穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究;在中科院力學(xué)所任副研究員期間，他從事生物流體力學(xué)、微重力流體力學(xué)，以及流動控制等方面的研究工作，先后完成3個國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目：“法拉第波及鈍體尾流不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬”，“渦致振動控制方法研究”，“尾流控制機(jī)理與減阻減振”;2008年，進(jìn)入中國計(jì)量學(xué)院后，他主要從事流動控制與植物流體力學(xué)研究，主持在研國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“流向振蕩柱體尾流不穩(wěn)定性的控制”。

這些經(jīng)歷，使他對這一項(xiàng)目研究所需要的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備非常熟悉，積累了豐富的流體實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)。項(xiàng)目組自2009年以來，已先期開展了樹葉氣動特性的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究，取得一些新的發(fā)現(xiàn)，為本項(xiàng)目的順利進(jìn)行打下了良好基礎(chǔ)，同時為本項(xiàng)目研究目標(biāo)指定了方向。

在硬件設(shè)施方面，邵傳平所在的中國計(jì)量學(xué)院全力支持，除標(biāo)配的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備如熱線風(fēng)速儀、PIV、激光多普勒測速儀，電子壓力掃描閥之外，學(xué)院在今年還購買了數(shù)字圖像相關(guān)位移測量儀，定做了一臺測量樹枝和樹葉瞬時升阻力的六分力動態(tài)天平，為流動控制實(shí)驗(yàn)和樹葉氣動特性測試提供設(shè)備。同時，課題組還與一家公司合作研制了煙線發(fā)生器、氫氣炮發(fā)生器，分別用于風(fēng)洞和水洞的流動顯示實(shí)驗(yàn)。

在數(shù)值模擬方面，中國計(jì)量學(xué)院流體研究所已訂購最新型的曙光工作站，能夠滿足流固耦合計(jì)算需要。

一切準(zhǔn)備就緒，科研活動也得以順利展開。

第2篇：流體力學(xué)研究方向范文

University of Oradea, Romania

Global Smoothness and

Shape Preserving

Interpolation by

Classical Operators

2005, 146pp.

Hardcover $ 79.95

ISBN 0-8176-4387-7

Birkhuser

研究經(jīng)典插值算子(如Lagrange插值算子、Grünwald插值算子、Hermite-Fejér插值算子和Shepard插值算子)的整體光滑保存性質(zhì)，即GSPP與這些經(jīng)典插值算子的保形性，也就是SPP在數(shù)據(jù)擬合、流體力學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、曲線和曲面的應(yīng)用中具有重要的意義，它們是計(jì)算數(shù)學(xué)中的重要研究方向。本書系統(tǒng)介紹了這方面的最新研究成果，同時也給出了很多公開性問題。這些問題不僅對從事函數(shù)插值、數(shù)值分析、逼近理論等數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域的科研人員，而且對從事計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)擬合、流體力學(xué)等領(lǐng)域的研究人員都是非常有用的。

全書共分4章。第1章單變量整體光滑保存，分6節(jié)：1.相反的結(jié)論；2.Lagrange算子、Hermite-Fejér算子和Shepard算子的整體光滑保存；3.代數(shù)投影算子及其整體光滑保存性；4.Jackson三角插值多項(xiàng)式的整體光滑保存；5.三角投影算子及其整體光滑保存性；6.文獻(xiàn)與公開性問題。第2章單變量部分保形，分為4節(jié)：1.導(dǎo)論；2.Hermite-Fejér多項(xiàng)式與Grünwald多項(xiàng)式；3.Shepard算子；4.文獻(xiàn)與公開性問題。第3章雙變量整體光滑保存，分5節(jié)：1.導(dǎo)論；2.雙變量整體光滑保存的Hermite-Fejér多項(xiàng)式；3.雙變量整體光滑保存的Shepard算子；4.雙變量整體光滑保存的Lagrange多項(xiàng)式；5.文獻(xiàn)與公開性問題。第4章雙變量部分保形，分為4節(jié)：1.導(dǎo)論；2.雙變量部分保形的Hermite-Fejér多項(xiàng)式；3.雙變量部分保形的Shepard算子；4.文獻(xiàn)與公開性問題。

本書作者深入淺出地闡述了自己最近五年在GSPP和SPP方面所做的最新科研成果，提出了許多公開性問題。本書適合從事數(shù)值分析、函數(shù)逼近、數(shù)據(jù)擬合、計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、流體力學(xué)以及其它相關(guān)應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域的科研人員、工程師和研究生閱讀和參考。

朱永貴，博士

（中國傳媒大學(xué)理學(xué)院）

Tschu Kangkun, Professor

第3篇：流體力學(xué)研究方向范文

【關(guān)鍵詞】同軸旋轉(zhuǎn)圓臺；雷諾數(shù)

1.前言

旋轉(zhuǎn)流體運(yùn)動是流體力學(xué)中一個重要的研究課題， 其中的兩旋轉(zhuǎn)柱體間隙區(qū)域上的流動問題在軍事方面、能源與動力工程方面等方面有著廣泛的應(yīng)用。拉格朗日-歐拉方法（以下簡寫LE）是流體力學(xué)領(lǐng)域中比較常用的計(jì)算方法。LE方法中使用的是多邊形網(wǎng)格，是通過將整個求解區(qū)域按Voronoi規(guī)則劃分得到的，這種劃分流場的方式可確保流動單元在流場中沿流線做連續(xù)、平滑的運(yùn)動。在流動發(fā)生一段時間之后，各流動單元及其相鄰點(diǎn)的位置發(fā)生變化，還要按該規(guī)則重新劃分流場。LE方法在構(gòu)造差分格式時，流動單元的應(yīng)變率、應(yīng)力和壓力都定義在多邊形的中心，而速度分別定義在多邊形的中心和頂點(diǎn)上。

在使用L-E方法時，可以對其中流動網(wǎng)格的生成和邊界條件的處理等內(nèi)容做了進(jìn)一步改進(jìn)，使之能夠處理各種復(fù)雜邊界條件下流體的流動問題。

2.數(shù)值模擬圓臺間流體流動

2.1基本數(shù)學(xué)模型

考慮一個同軸旋轉(zhuǎn)圓臺，圓臺中充滿不可壓縮流體，內(nèi)、外圓臺均以一定的角速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)t=0時，流體由頂面入口處流入，入口和出口是自由面。流體滿足N-S方程：，其中 分別表示流體的速度、密度、壓力和運(yùn)動學(xué)粘性系數(shù)。邊界條件為：，，， ， 其中∑1、∑2、 ∑top和∑base分別表示內(nèi)、外圓臺的壁面，圓臺裝置的頂部和底部表面。

用計(jì)算機(jī)軟件模擬出圓臺間的流體后，將數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到處理器中，然后沿著旋轉(zhuǎn)軸Z軸截面取值，從而得到每一個Z軸值所對應(yīng)的速度和壓力值：

，其中分別為zi面上三個方向的速度矢量值，Pij為zi面上的壓力值， n表示在zi面上總共取到的點(diǎn)的數(shù)目。

2.2畫出圓臺網(wǎng)格

本文中對旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器進(jìn)行模擬，先建立一個外圓臺，然后再建立一個同軸的內(nèi)圓臺作為轉(zhuǎn)子。模型尺寸按照真實(shí)旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器的尺寸進(jìn)行構(gòu)建。

在對指定的問題進(jìn)行圓臺流體模擬之前，首先將要計(jì)算的區(qū)域離散化，即把空間商連續(xù)的區(qū)域劃分成許多個子區(qū)域，并確定每個子區(qū)域中的節(jié)點(diǎn)位置及該節(jié)點(diǎn)所代表的控制容積，從而生成網(wǎng)格。

2.3模擬條件的設(shè)定

（1）根據(jù)雷諾數(shù)公式算出在固定Re值下的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。上部為流體入口，下部為出口，外部圓臺在不同的情況下設(shè)為不同的邊界條件。在低雷諾數(shù)時，采用層流模型。

（2）臨界流量的概念 ：一定間隙與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速條件下的這一固定的流體加入速度為臨界流量。在一定的間隙和轉(zhuǎn)速情況下，流體只能以某一固定的流速加入到反應(yīng)器中間，由于反應(yīng)器上部的入口處是一個開放的體系，與大氣相通，因此當(dāng)流體的加入速度小于這一固定流量時，旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器的反應(yīng)空間中會被帶入大量的空氣，導(dǎo)致圓臺內(nèi)部的流體不再為單一流體，使研究的流體運(yùn)動不準(zhǔn)確；而當(dāng)流體的加入速度大于此值時，流體會從反應(yīng)器的入口處溢流出反應(yīng)器外界。在本次模擬中，將初始速度設(shè)為0.015m/s.

（3）計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格化以后，用有限數(shù)目的離散點(diǎn)的值來表示連續(xù)的計(jì)算域，微分方程即可以轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程組。本文數(shù)值模擬采用有限體積法、分離式穩(wěn)態(tài)算法對控制方程進(jìn)行離散，它在每個控制容積中對控制方程進(jìn)行積分，導(dǎo)出離散方程，采用二階迎風(fēng)格式進(jìn)行離散。將控制方程離散變?yōu)榇鷶?shù)方程后，即可開始求解。

3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本次模擬均是低雷諾數(shù)條件下，對圓臺間流體流動進(jìn)行的數(shù)值模擬計(jì)算。內(nèi)圓臺到外圓臺之間的流動非常規(guī)則和均勻，同時側(cè)面的流動亦是如此，由此我們可以斷定在Re=50時，流動是穩(wěn)定的層流。

3.1內(nèi)、外圓臺同向旋轉(zhuǎn)

根據(jù)基本模型： 。當(dāng)內(nèi)、外圓臺同向旋轉(zhuǎn)時，雷諾數(shù)為：。如同2.3的模擬計(jì)算流程，其中外圓臺的雷諾數(shù)設(shè)置的數(shù)值是100，內(nèi)圓臺設(shè)置的數(shù)值是50，因此這次模擬的雷諾數(shù)值是50。下面是所得到的結(jié)果圖：

左圖是內(nèi)圓臺的速度等值線，右圖是外圓臺的速度等值線。從圖中可以看出：內(nèi)圓臺的速度等值線整體小于外圓臺的值。

下面再來研究壓力、速度和Z軸的關(guān)系。

從圖中可以看出：在內(nèi)、外圓臺同向旋轉(zhuǎn)的情況下，壓力和速度與Z軸的近似線性關(guān)系仍是很好。與內(nèi)圓臺旋轉(zhuǎn)、外圓臺固定情況不同的是，速度和壓力的值都有所增大。雖然兩種情況的整體雷諾數(shù)值是相同的，但是在外圓臺也旋轉(zhuǎn)情況下，流體的速度和壓力的值都改變了，值變大了。

3.2內(nèi)、外圓臺異向旋轉(zhuǎn)

根據(jù)基本數(shù)學(xué)模型：。當(dāng)內(nèi)、外圓臺異向旋轉(zhuǎn)時，雷諾數(shù)為： 。其中外圓臺的雷諾數(shù)設(shè)置的數(shù)值是50，內(nèi)圓臺設(shè)置的數(shù)值是50，因此這次模擬的雷諾數(shù)值是100。

當(dāng)內(nèi)、外圓筒異向旋轉(zhuǎn)時，存在一個區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)流體的流動狀態(tài)是穩(wěn)定的層流。對于圓臺裝置，經(jīng)過模擬分析，我們發(fā)現(xiàn)在低雷諾數(shù)時，圓臺間的流體的流動狀態(tài)也是穩(wěn)定的層流。

經(jīng)由處理得到的壓力、速度和Z軸關(guān)系圖如下：

3.3三種模擬情況的對比

我們將上述兩種模擬結(jié)果與“內(nèi)圓臺旋轉(zhuǎn)，外圓臺固定”的情況作對比。

從上圖可以看出：三種情況下的速度遞減斜率幾乎相同。壓力的遞減斜率變化則比較大。

3.4展望

我們已經(jīng)知道流體的臨界流量對流體流動模擬的重要性，因此可以研究圓臺入口給出流體的入口速度。雷諾數(shù)Re、圓臺半徑R1、R2的關(guān)系，可以經(jīng)過一定數(shù)量的數(shù)值模擬，得到流速與以上幾個參數(shù)的無量綱化后給出。這對現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)研究有著很重要的應(yīng)用意義。

4.結(jié)論

通過對同軸旋轉(zhuǎn)圓臺間流體的運(yùn)動做數(shù)值模擬，將模擬的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行處理后，畫出流體壓力和流速等關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸Z軸的關(guān)系圖。結(jié)果表明：在低雷諾數(shù)時，內(nèi)圓臺旋轉(zhuǎn)、外圓臺固定，流體的流動狀態(tài)是穩(wěn)定的層流；當(dāng)內(nèi)、外圓臺同向或者異向旋轉(zhuǎn)時，只要保持低雷諾數(shù)，流體就也仍是穩(wěn)定的層流；并且當(dāng)內(nèi)外圓臺同向旋轉(zhuǎn)時，壓力和速度的值變化斜率較大，外圓臺固定時的壓力和速度的值變化斜率較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]Arne Schulz， Gerd Pfister. Bifurcation and structure of flow between counter-roating cylinders. Institute of Experimental and Applied Physics[J].

[2]郭盛昌.旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器對沉淀反應(yīng)的強(qiáng)化作用研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2009.

[3]王賀元，李開泰.Couette-Taylor流的譜Galerkin逼近[J].應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)，2004，10（25）：1083-1092.

第4篇：流體力學(xué)研究方向范文

[關(guān)鍵詞]跨專業(yè)選修課 液壓與氣壓傳動 紡織工程 教學(xué) 實(shí)踐與體會

[中圖分類號] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）06-0138-03

隨著不同學(xué)科之間的相互交叉、融合、滲透而出現(xiàn)了交叉學(xué)科，而科學(xué)上的新理論、新發(fā)明的產(chǎn)生，新的工程技術(shù)的出現(xiàn)，經(jīng)常是在學(xué)科的邊緣或交叉點(diǎn)上。因此，作為以人才培養(yǎng)為首要任務(wù)的高等院校應(yīng)重視交叉學(xué)科將使學(xué)科本身向著更深層次和更高水平發(fā)展。交叉學(xué)科人才培養(yǎng)要求學(xué)生選修與本專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)課程即跨專業(yè)選修課程，以使學(xué)生具備交叉學(xué)科及專業(yè)發(fā)展的必要基礎(chǔ)理論知識。紡織機(jī)械是一種集機(jī)、電、光、液、氣等于一體的裝備，其本身就要求相關(guān)學(xué)科交叉與融合。

本文以紡機(jī)液壓與氣壓傳動課程為例，分析了學(xué)生專業(yè)與跨專業(yè)選修課的特點(diǎn)，指出開設(shè)跨專業(yè)選修課程的必要性，重點(diǎn)闡述跨專業(yè)選修課程教學(xué)中遇到的問題及解決措施，對跨專業(yè)選修課程的教學(xué)和進(jìn)一步實(shí)踐與探索具有普遍而又重要的意義。

一、學(xué)生專業(yè)與跨專業(yè)課程特點(diǎn)分析

現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展是在多學(xué)科交叉、融合、滲透中不斷發(fā)展的，對于人才能力的需求是多元化的、綜合性的。2008年11月11日，在2008諾貝爾獎獲得者北京論壇上，華人圖靈獎得主姚期智指出，多學(xué)科交叉融合是信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵：當(dāng)不同的學(xué)科、理論相互交叉結(jié)合，同時一種新技術(shù)達(dá)到成熟的時候，往往就會出現(xiàn)理論上的突破和技術(shù)上的創(chuàng)新。在高等院校，開設(shè)跨專業(yè)選修課目的就在于讓學(xué)生掌握與自己專業(yè)相關(guān)的交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識，為學(xué)生進(jìn)一步全面綜合發(fā)展提供后勁。

（一）學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)分析

紡織工程專業(yè)培養(yǎng)具備紡織工程方面的知識和能力，能在紡織企業(yè)、科研、教學(xué)等部門從事紡織品設(shè)計(jì)開發(fā)、紡織工藝設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)與工程、紡織生產(chǎn)質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)改造以及具有經(jīng)營管理初步能力的高級工程技術(shù)人才。畢業(yè)生可在紡織行業(yè)、高等院校、科研院所、商檢等單位從事紡織品生產(chǎn)、紡織品貿(mào)易、教學(xué)、科研、開發(fā)及市場營銷等工作。紡織工程主要課程包括機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用、紡織化學(xué)、紡織材料學(xué)、紡紗學(xué)、織造學(xué)、紡織品設(shè)計(jì)學(xué)、企業(yè)經(jīng)營與管理、生物工程在紡織上的應(yīng)用等。[1]

紡織工程是一個有關(guān)紡織產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)等的系統(tǒng)工程。紡織機(jī)械是一種科技含量高，品種繁多，性能各異，批量中等，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，集機(jī)、電、光、液、氣等于一體的裝備。[2]紡織機(jī)械是紡織工業(yè)的生產(chǎn)手段和物質(zhì)基礎(chǔ)，其技術(shù)水平、質(zhì)量和制造成本，直接關(guān)系到紡織工業(yè)的發(fā)展。為提高紡織機(jī)械的高效化和自動化，一般紡織機(jī)械動力部分普遍采用液壓與氣壓傳動系統(tǒng)。比如DT-4C紡絲機(jī)液壓系統(tǒng)、ZTE型漿紗機(jī)液壓系統(tǒng)、清棉機(jī)氣動系統(tǒng)[3]等。學(xué)生在學(xué)習(xí)本專業(yè)的過程中，一個中心環(huán)節(jié)就是對于紡織機(jī)械本身構(gòu)造與工作原理的了解和掌握，這對于學(xué)生后續(xù)就業(yè)、深造具有重要意義。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)紡機(jī)液壓與氣壓傳動課程是自身專業(yè)屬性所決定的。

（二）跨專業(yè)選修課程與學(xué)生專業(yè)相關(guān)性

紡機(jī)液壓與氣壓傳動屬機(jī)電及機(jī)械類（非熱能與動力工程專業(yè)流體傳動與控制方向）專業(yè)的一門技術(shù)選修專業(yè)課，主要講解液壓氣壓元件及系統(tǒng)的基本原理、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。要求學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之后，能夠掌握液壓及氣壓傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本概念;熟悉各種液壓泵、液壓執(zhí)行元件、液壓閥、液壓輔件和氣源裝置、氣動輔助元件、氣動執(zhí)行元件、氣動控制元件;了解液壓和氣動基本回路，初步具有閱讀簡單液壓、氣動系統(tǒng)圖的能力。[4]這對于紡織工程專業(yè)學(xué)生來講，正是從事紡織工程專業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)的要求，尤其是在生產(chǎn)技術(shù)、質(zhì)量控制方面，也是實(shí)現(xiàn)自身全面、綜合發(fā)展的需要。

二、跨專業(yè)選修課教學(xué)過程中的問題及解決措施

在從事跨專業(yè)選修課程紡機(jī)液壓與氣壓傳動教學(xué)中，筆者遇到學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱、重視程度低及興趣不濃、適用教材參考資料少、實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺、考核方式選擇等普遍而又實(shí)際問題，現(xiàn)逐一分析并提出探索性的解決措施。

（一）學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱

紡機(jī)液壓與氣壓傳動是一門主講液壓氣壓元件及系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)課，它除要求學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)等基礎(chǔ)知識外，更重要的是要求學(xué)生具備流體力學(xué)基礎(chǔ)知識。流體力學(xué)是理解和掌握好液壓氣壓元件及系統(tǒng)的核心專業(yè)基礎(chǔ)知識。而紡織工程專業(yè)學(xué)生沒有先修流體力學(xué)相關(guān)課程，這給學(xué)生理解相關(guān)問題比如液動力、氣穴現(xiàn)象等造成先天不足和困難。

因此，在進(jìn)行液壓氣壓元件及其系統(tǒng)教學(xué)之前，對學(xué)生進(jìn)行流體力學(xué)基礎(chǔ)部分的補(bǔ)充教學(xué)十分必要。在本課程中主要講解流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)基礎(chǔ)知識，讓學(xué)生了解液壓與氣壓傳動中工作介質(zhì)――液壓油和空氣的基本屬性比如黏性等，連續(xù)性方程、動量方程及伯努利方程等基本定律，雷諾數(shù)及流態(tài)等流體流動規(guī)律。這對于學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)和掌握液壓氣壓元件基本工作原理及性能分析提供有力保證，也使得教學(xué)過程更加順暢、高效。

（二）學(xué)生重視程度低及興趣不濃

選修課在學(xué)生看來，一般認(rèn)為是不重要的、與自身專業(yè)關(guān)系不大的課程。尤其在學(xué)分制下，學(xué)生的主要目的在于拿學(xué)分。因此，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生重視程度及興趣遠(yuǎn)不如必修課程和專業(yè)課程，他們通常有這樣的表現(xiàn)形式――不專心聽講。這對選修課程的教與學(xué)造成一定的不良影響。

“興趣是最好的老師”，只有學(xué)生對課程產(chǎn)生濃厚的興趣，才能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情與主動性。在紡機(jī)液壓與氣壓傳動教學(xué)中筆者始終貫穿紡織機(jī)械與液壓氣壓傳動相結(jié)合的思想，使液壓氣壓傳動扎根于紡織機(jī)械土壤中，讓液壓氣壓傳動烙上紡織工程的專業(yè)特色。在一開始的緒論教學(xué)中，除了介紹液壓氣壓傳動在國防、工業(yè)生產(chǎn)及生活中的應(yīng)用，更重要的是介紹其在紡織機(jī)械中的廣泛應(yīng)用，比如簡介液壓式壓輥加壓系統(tǒng)、GA331漿紗機(jī)液壓無極變速器控制牽引輥傳動系統(tǒng)等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。在平時教學(xué)中，比如講解液壓泵、液壓閥及液壓執(zhí)行元件時，有意識地介紹其在相關(guān)紡織機(jī)械中的應(yīng)用及舉例，播放紡機(jī)液壓氣壓系統(tǒng)實(shí)際工作過程錄像。另外，結(jié)合時事新聞講解相關(guān)知識，比如在講液壓換向閥及液壓基本回路及系統(tǒng)時，結(jié)合最近（2014年10月17日）為紀(jì)念中法建交50周年，法國設(shè)計(jì)制造的巨型機(jī)械神獸“龍馬”和“蜘蛛”在北京奧林匹克公園蘇醒，進(jìn)行巡游表演的新聞，其中巨型機(jī)械神獸“龍馬”和“蜘蛛”使用最先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)和電子設(shè)備控制，它可以行走、騰躍，[5]其動力及執(zhí)行部分就是液壓系統(tǒng)，從相關(guān)新聞報道圖片中可以直接看到液壓多路換向閥及液壓缸。這對于激發(fā)學(xué)生對紡機(jī)液壓與氣壓傳動課程的學(xué)習(xí)十分有利，可以極大地促使他們產(chǎn)生興趣，進(jìn)行主動學(xué)習(xí)，也有力地促進(jìn)課堂教學(xué)的順利開展。

（三）適用教學(xué)參考資料少

目前，熱能與動力工程專業(yè)流體傳動與控制方向?qū)I(yè)（即液壓專業(yè)）對于液壓氣壓傳動有一個系統(tǒng)的學(xué)習(xí)體系，主要課程包括流體力學(xué)、自動控制原理、液壓元件、液壓傳動系統(tǒng)、氣壓傳動系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、液壓技術(shù)進(jìn)展等專業(yè)課程，其知識模塊之間具有一定的內(nèi)在邏輯關(guān)系，使用的教學(xué)參考書籍比較模塊化、專業(yè)化。這對于紡織工程學(xué)生來講，在有限的學(xué)時內(nèi)學(xué)習(xí)，有較大的困難。而且，目前還沒發(fā)現(xiàn)一本既有機(jī)結(jié)合相關(guān)課程核心知識“流體力學(xué)――液壓元件――液壓氣壓傳動系統(tǒng)――液壓控制系統(tǒng)”又結(jié)合紡織機(jī)械專業(yè)背景的適用教學(xué)參考書目。

筆者在現(xiàn)有的液壓教材中找到兩本比較適合的書籍：《紡織機(jī)械液壓與氣動技術(shù)》（魏俊民主編），《液壓氣壓傳動與控制》（冀宏主編）。前者特點(diǎn)是在講液壓與氣壓系統(tǒng)時很好地結(jié)合紡織機(jī)械中的液壓與氣壓傳動系統(tǒng)進(jìn)行分析和講解;后者則從最基礎(chǔ)的流體力學(xué)基礎(chǔ)――液壓元件――液壓系統(tǒng)――氣壓元件――氣壓系統(tǒng)，全面系統(tǒng)地介紹了液壓氣壓傳動的基本原理。[6]在講授過程中，筆者結(jié)合兩本書，一方面補(bǔ)充學(xué)生欠缺的流體力學(xué)基礎(chǔ)，另一方面結(jié)合學(xué)生的紡織機(jī)械專業(yè)知識，講解液壓氣壓元件及系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用，收到了較好的教學(xué)效果。

（四）實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺

紡機(jī)液壓與氣壓傳動作為一門講解液壓氣壓元件及系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)課，本身具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。但在跨專業(yè)選修課中教學(xué)大綱并沒有安排相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生缺乏對于液壓元件及系統(tǒng)的直觀認(rèn)識和感受，這也可導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、熱情不夠，實(shí)踐動手能力不足。

在課堂教學(xué)中對重要液壓元件比如液壓泵、液壓閥等進(jìn)行實(shí)物拆裝，讓學(xué)生直觀認(rèn)識元件結(jié)構(gòu)，這對于其理解相關(guān)工作原理有很大好處。另外，可選擇性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，如液壓泵性能實(shí)驗(yàn)、液壓閥性能實(shí)驗(yàn)、液壓氣壓回路及系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)等。對學(xué)有余力或者感興趣的學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)，讓他們自己動手操作，這對于學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和理解會更加深刻到位。

（五）考核方式的選擇

在紡機(jī)液壓與氣壓傳動的教學(xué)大綱中規(guī)定考核方式為綜合測評。一般的選修課大多采用“出勤成績+答辯（或大作業(yè)）”的形式進(jìn)行綜合測評。但我們認(rèn)為，作為一門技術(shù)型的專業(yè)選修課程不應(yīng)該是技術(shù)概論型的課程，要實(shí)實(shí)在在地在學(xué)生的腦海中留下一些印象，就要對學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)、就業(yè)、深造等提供一些支撐。而答辯或大作業(yè)往往只側(cè)重于某一塊知識的考查，對于學(xué)生的整個液壓氣壓傳動知識體系的構(gòu)建意義不大，同時也對教師掌握教學(xué)效果以及后續(xù)教學(xué)改進(jìn)提供不了太多的有效信息。

參考必修課程和專業(yè)課程的考核方式，提出并采用“出勤成績×30%+‘測試1’×40%+‘測試2’×30%”的考核方式。其中將測試部分分為測試1和測試2（均為閉卷考試），測試1側(cè)重于液壓氣壓元件基本原理、符號識別的考查，測試2側(cè)重于液壓氣壓基本回路及系統(tǒng)的識別與分析。通過批閱試卷，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于液壓氣壓傳動基本原理及元件符號識別掌握得不錯，但是對于液壓氣壓基本回路及系統(tǒng)的分析能力欠缺，因此，教師可以根據(jù)這些信息，在結(jié)課時，再次重點(diǎn)講解相關(guān)知識，可以有力填補(bǔ)學(xué)生的知識漏洞，同時也為后續(xù)教學(xué)活動的進(jìn)一步改善提供有力信息，比如教學(xué)中加強(qiáng)和提升學(xué)生液壓基本回路及系統(tǒng)的分析能力。

三、總結(jié)

紡機(jī)液壓與氣壓傳動是紡織工程專業(yè)一門十分必要的跨專業(yè)選修課程，其講授的有關(guān)紡織機(jī)械的液壓氣壓傳動知識直接關(guān)系到紡織產(chǎn)品質(zhì)量控制和制造成本以及紡織工業(yè)的發(fā)展，同時也是培養(yǎng)交叉綜合型紡織工程人才的需要。作者以跨專業(yè)選修課程紡機(jī)液壓與氣壓傳動的教學(xué)為例，重點(diǎn)闡述跨專業(yè)選修課程教學(xué)中遇到的學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱、重視程度低及興趣不濃，適用教材參考資料少，實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺，考核方式的單一等大多數(shù)跨專業(yè)選修課程所面臨的普遍而實(shí)際的問題，并逐一進(jìn)行分析，提出探索性的解決措施。這對跨專業(yè)選修課程的教學(xué)和進(jìn)一步實(shí)踐與探索具有普遍而又重要的意義。

[ 注 釋 ]

[1] 蘭州理工大學(xué)紡織工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃[M].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2010.

[2] 陳革，楊建成.紡織機(jī)械概論[M].北京：中國紡織出版社出版，2011.5.

[3] 魏俊民.紡織機(jī)械液壓與氣動技術(shù)[M].北京：紡織工業(yè)出版社，1986.

[4] 蘭州理工大學(xué)液壓氣壓傳動課程教學(xué)大綱[M].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2013.

[5] 中國網(wǎng)，法國巨型機(jī)械“神獸”將在京演繹“龍馬精神”（高清組圖），2014.10.10.

[6] 冀宏主編.液壓氣壓傳動與控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

第5篇：流體力學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞：化工裝備；課程體系；工作任務(wù)；技能；背景知識

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）41-0215-02

一、構(gòu)建基于工作任務(wù)的課程體系思路

“高職化工裝備技術(shù)專業(yè)綜合改革”是四川省教育廳2011年高等教育質(zhì)量工程立項(xiàng)建設(shè)項(xiàng)目，化工裝備技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)是化工裝備技術(shù)專業(yè)綜合改革的重要部分之一，本文介紹的課程體系已經(jīng)在我院2010級開始試行。機(jī)械工程系邀請化工裝備技術(shù)行業(yè)企業(yè)專家、人力資源部門負(fù)責(zé)人、生產(chǎn)一線技術(shù)人員和管理人員組成專業(yè)建設(shè)委員會，課題組通過市場調(diào)研，召開專業(yè)建設(shè)會議，并廣泛征求教師、行業(yè)企業(yè)專家和技術(shù)人員意見，指導(dǎo)化工裝備技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)，提出了基于工作任務(wù)的核心課程體系建設(shè)的方案。通過對化工裝備技術(shù)專業(yè)所對應(yīng)的職業(yè)崗位進(jìn)行分析，提煉出適合教學(xué)的主要49個工作任務(wù)，對崗位的工作任務(wù)進(jìn)行組合，將崗位背景知識、工作過程的相同或相近知識點(diǎn)、技能點(diǎn)進(jìn)行歸納分類，以化工裝備為載體、化工裝備維修為核心，將化工裝備的構(gòu)造、原理、基本故障診斷和維修等融為一體構(gòu)建一門課程，遵循由簡單到復(fù)雜、由單一到綜合的認(rèn)知規(guī)律，形成專業(yè)核心課程體系。打破傳統(tǒng)的以學(xué)科體系為基礎(chǔ)的課程體系。在這一課程體系中把工程力學(xué)相關(guān)理論融入到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配中，化工原理、流體密封的相關(guān)知識融入到流體機(jī)械結(jié)構(gòu)與維護(hù)、化工設(shè)備結(jié)構(gòu)與維護(hù)等課程中，構(gòu)建基于工作任務(wù)的核心課程體系。

二、化工裝備技術(shù)專業(yè)核心課程體系構(gòu)建

1.化工裝備技術(shù)專業(yè)崗位工作任務(wù)的確定。成立由專業(yè)帶頭人、骨干教師、企業(yè)專家、能工巧匠、行業(yè)專家組成的專業(yè)建設(shè)委員會，指導(dǎo)專業(yè)建設(shè)工作。通過對典型企業(yè)調(diào)研，確定本專業(yè)職業(yè)崗位的工作任務(wù)，這些任務(wù)包括機(jī)械零件圖閱讀、機(jī)械零件測繪、加工、熱處理，通用零部件的選擇、裝配與維修，液壓系統(tǒng)維護(hù)、各種化工設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)、安裝修理，各種化工機(jī)器的運(yùn)行、安裝修理、設(shè)備管理等49個主要工作任務(wù)。羅列完成工作任務(wù)所需知識和能力，對工作任務(wù)進(jìn)行分解、組合，以典型化工裝備為載體，將化工裝備的構(gòu)造、原理、基本故障診斷和維修等融為一體，構(gòu)建一門課程。

2.課程體系的構(gòu)建方法。遵循由簡單到復(fù)雜，由單一到綜合的認(rèn)知規(guī)律，形成基于工作任務(wù)的核心課程體系。加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，將實(shí)踐進(jìn)一步的具體到位，以任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)目導(dǎo)向法進(jìn)行課程內(nèi)容重組，按照理論夠用為度、突出實(shí)踐的原則，融合職業(yè)資格證書所需的能力內(nèi)容，將工作領(lǐng)域的工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)為學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程教學(xué)內(nèi)容。進(jìn)一步的完善，使課程體系、教學(xué)的內(nèi)容更加貼近科學(xué)化，實(shí)際現(xiàn)實(shí)化，使形成完整的可執(zhí)行的課程體系方案。

3.化工裝備技術(shù)主要核心課程的構(gòu)建。第一，機(jī)械制圖。所對應(yīng)的工作任務(wù)為零件圖閱讀和零部件圖的繪制；所需技能和背景知識為制圖的基本知識、零件的表達(dá)方法、零件圖、裝配圖繪制與閱讀。第二，互換性及技術(shù)測量。所對應(yīng)的工作任務(wù)為零部件的加工，所需技能和背景知識為尺寸幾何精度及測量。第三，工程材料及成型。所對應(yīng)的工作任務(wù)為零部件的熱處理，所需的技能和背景知識為材料的基本知識、熱處理、熱成型、普通機(jī)械加工方法及設(shè)備、數(shù)控加工技術(shù)及設(shè)備與特種加工技術(shù)及設(shè)備。第四，鉗工操作訓(xùn)練。所對應(yīng)的工作任務(wù)為鉗工操作，按照鉗工基本進(jìn)行訓(xùn)練。第五，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配。所對應(yīng)的工作任務(wù)為通用零部件的選擇、裝配與維修。所需的技能和背景知識為常用構(gòu)建、聯(lián)接件、機(jī)械傳動、周、軸承、彈簧等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、選型與安裝。第六，液壓傳動。所對應(yīng)的工作任務(wù)為液壓系統(tǒng)維護(hù)，所需的技能和背景知識為液壓傳動的工作原理及組成、流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓元件、典型液壓回路、傳動系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)。第七，化工生產(chǎn)基礎(chǔ)。所對應(yīng)的工作任務(wù)為化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)，所需的技能和背景知識為常見化工生產(chǎn)工藝、工作過程知識，管道、閥門的標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、安裝維護(hù)等。第八，化工設(shè)備結(jié)構(gòu)與維護(hù)。所對應(yīng)的工作任務(wù)為化工設(shè)備的保溫、隔熱，換熱器的故障判斷與維護(hù)；塔設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)與檢修；反應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)與檢修。所需的技能和背景知識為傳熱學(xué)原理、換熱器的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行、維護(hù)、檢修知識；氣體的吸收、精餾原理，塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、維護(hù)與檢修等；反應(yīng)設(shè)備工作原理，反應(yīng)釜密封、攪拌類型，反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行及維護(hù)檢修等。第九，壓力容器結(jié)構(gòu)與制造。所對應(yīng)的工作任務(wù)為壓力容器設(shè)計(jì)與制造，所需的技能和背景知識為壓力容器分類、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計(jì)算，主要零部件、壓力試驗(yàn)和氣密性實(shí)驗(yàn)的操作方法，壓力容器制造工藝及無損檢測。第十，流體機(jī)械結(jié)構(gòu)與維護(hù)。所對應(yīng)的工作任務(wù)為離心泵及其他類型泵的運(yùn)行與維護(hù)、離心式壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)、活塞式壓縮機(jī)運(yùn)行與維護(hù)，所需的技能和背景知識為流體力學(xué)基礎(chǔ)知識、工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識、流體密封與結(jié)構(gòu)，泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行與維護(hù)、選型、檢修與安裝。第十一，分離機(jī)械結(jié)構(gòu)與維護(hù)。所對應(yīng)的工作任務(wù)為分離機(jī)械的運(yùn)行、故障診斷、安裝修理，所需要的技能和背景知識為介質(zhì)特性、沉降、過濾、萃取、離心分離原理、分離機(jī)械原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、維護(hù)、檢修與安裝。第十二，化工機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測。所對應(yīng)的工作任務(wù)為化工機(jī)器振動監(jiān)測與處理，所需的技能和背景知識信號處理、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷與處理。

化工裝備技術(shù)專業(yè)基于工作任務(wù)的核心課程體系建設(shè)項(xiàng)目，已經(jīng)在我院2010級開始試行，相應(yīng)的校本教材已編寫完成，我們將在今后的教學(xué)實(shí)踐中，不斷的完善和提高，根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況來不斷的完善校本教材，根據(jù)規(guī)范的校本教材來具體實(shí)施，用以取得良好的效果，為化工行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供高素質(zhì)高技能的專門技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)：

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第6篇：流體力學(xué)研究方向范文

【關(guān)鍵詞】interFoam;OpenFOAM;兩相流;計(jì)算流體力學(xué)

The Application of Two-phase Flow Solver interFoam in Numerical Simulation

ZHANG En-zhen

（Bridge Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China）

【Abstract】The numerical simulation of two-phase flow become one of the focus in CFD lately，interFoam is a solver in CFD software，OpenFOAM.It can simulate the two-phase flow and deduce the interaction between fluid and air brilliantly. Inheriting the object-oriented feature from C++，it is becoming more and more popular.

【Key words】interFoam; OpenFOAM; Two-phase flow; Computational fluid dynamics

0 引言

計(jì)算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。與實(shí)驗(yàn)研究相比，CFD計(jì)算具有速度快、成本低、資料完備等優(yōu)點(diǎn)。

目前流行的CFD計(jì)算軟件有Fluent、OpenFOAM等，其中penFOAM是Open Field Operation And Manipulation的英文縮寫，很形象的概括了這款軟件（嚴(yán)格的說，應(yīng)該是開源的C++代碼包）的特點(diǎn)：開源、直接對場操作、運(yùn)算和處理。由于代碼是開源的，所有代碼均用戶可見、可改、可重用，該軟件具有非常大靈活性，幾乎可以實(shí)現(xiàn)所有的用戶自定義邊界條件（時間相關(guān)、空間相關(guān)均可）、所有的來流條件，用戶可以任意修改的N-S方程表達(dá)式（包括添加源項(xiàng)，添加新的場量，如溫度），支持幾乎所有的網(wǎng)格形式（包括結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格）。

兩相流的數(shù)值模擬是近年來的CFD領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿課題之一，目前流行的CFD計(jì)算軟件都有各自的兩相流求解器，interFoam是OpenFOAM中最基礎(chǔ)最完善的兩相流求解器。

1 interFoam及其特點(diǎn)

OpenFOAM有許多兩相流求解器，interFoam是其中之一，用來求解不摻混的兩相流（摻混指的是一種流體分布在另一種流體當(dāng)中，如氣泡在液體中的運(yùn)動）。InterFoam求解器中對于兩相流自由界面的捕捉即是使用的流體體積法（VOF），而對于空間離散則是采用的有限體積法（FVM）。

interFoam是當(dāng)下眾多用于模擬兩相流動是數(shù)值方法和代碼中的一個流體體積法（VOF）數(shù)值工具，其正越來越受到更廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，Trujillo.M.F [1]等（2011）的文章中也說明了這一點(diǎn)。這個VOF求解器最早是被Ubbink用在FOAM框架中的，其從最初的版本到現(xiàn)在經(jīng)歷了不斷的改進(jìn)。其如今的代碼格式是OpenFOAM軟件下的C++庫中的一部分，通常用來對一系列與計(jì)算方法有關(guān)的偏微分方程作有限體積離散。C++語言面向?qū)ο蟮募夹g(shù)特點(diǎn)使其能與眾多同類數(shù)學(xué)工具相競爭，也使得在其拓展和改進(jìn)時，對高階矩陣的操作更加容易。除此之外，還有其他一些優(yōu)良的特點(diǎn)使得這一工具更具競爭力，如很容易實(shí)現(xiàn)并行、支持前處理和后處理工具、錯誤檢查機(jī)制、可選的時間和空間離散化方法等等。

2 數(shù)值計(jì)算方法

N-S方程是公認(rèn)的適用于所有流體的普適性偏微分方程，時間控制的三維可壓縮牛頓流體運(yùn)動及熱量傳遞控制方程為：

■（1）

方程存在極少的解析解，而通常工程問題應(yīng)用中都是以取得偏微分方程的數(shù)值解為目標(biāo)。大多數(shù)情況下計(jì)算N-S方程的精確解所需的計(jì)算量是巨大的，對工程問題是不可行的。這時候就需要一些簡化的假設(shè)及模型使實(shí)際計(jì)算問題變得經(jīng)濟(jì)上可行。在interFoam求解其中假設(shè)流體是非粘性的，采用的控制方程為歐拉方程。

OpenFOAM采用有限體積法對偏微分方程進(jìn)行空間離散。計(jì)算區(qū)域被分解成各個控制體，即離散的體積元。偏微分方程的通量形式在不同體積元之間相互聯(lián)系。因?yàn)橥ǔＧ闆r下流出體積元的通量是等于流入其的通量，所以一般有限體積法是守恒的。所涉及的量值（速度、壓力等）是計(jì)算在體積元的質(zhì)心的。相鄰質(zhì)心之間的數(shù)值可以通過差值來確定。

interFoam求解器是使用流體體積法（VOF）來進(jìn)行界面捕捉的。其使用一個稱為相參數(shù)（phase fraction，同上節(jié)的體積分?jǐn)?shù)F）的特性數(shù)來捕捉自由流體界面。在OpenFOAM 1.5dev版本中，這個相參數(shù)是用字母γ來表示的，更新的版本則是用α來表示。這個參數(shù)是通過流場中對流來運(yùn)輸?shù)?，參?shù)輸運(yùn)方程如下：

■（2）

在只含有氣體的體積元中此參數(shù)值為0，在充滿液體的體積元中此參數(shù)值為1。在含有氣體和液體接觸的自由界面的體積元中，此參數(shù)值介于0和1之間。

interFoam中所使用的VOF方法有人為分散水汽接觸界面的趨向，保持接觸面形狀清晰的一個方法是在垂直于接觸面出施加人工壓力梯度。在OpenFOAM中，人工體積力梯度可以通過cGamma設(shè)置來進(jìn)行控制。

3 interFoam的應(yīng)用

表1對interFoam求解器最新的應(yīng)用實(shí)例做了一個列舉。

表1 最新應(yīng)用interFoam的相關(guān)研究

Jonas Andersson（2011）曾利用OpenFOAM軟件中的interFoam求解器對波浪及波浪引起的應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比以驗(yàn)證此求解器的準(zhǔn)確度。

blockMesh是OpenFOAM附帶的工具之一，可以用來生成簡單幾何形狀的網(wǎng)格。同OpenFOAM其他工具一樣，blockMesh也是通過路徑文件夾（dictionary）控制的，這使得參數(shù)化網(wǎng)格更加方便。輸入若干關(guān)鍵參數(shù)便可以生成復(fù)雜網(wǎng)格，在原來參數(shù)上改動少許數(shù)據(jù)，則可以生成完全不同的復(fù)雜網(wǎng)格。這讓blockMesh工具非常適合用于有幾何相似性的一族網(wǎng)格的分析研究，比如參數(shù)最優(yōu)化對網(wǎng)格的影響的研究。

ParaView是一個開源的數(shù)據(jù)分析及可視化后處理的工具。通過語句分析接口（Message Parsing Interface，MPI）ParaView可以并行運(yùn)行，使得大量數(shù)據(jù)可以快速分析。同其他大部分后處理軟件一樣，ParaView可以交互地3D化地運(yùn)行。

Suraj S Deshpande [14]等（2012）曾對OpenFOAM中的interFoam求解器在求解兩相流的性能方面做過評估。通過不同的確定性指標(biāo)測試，他們對此求解器做了一個全面的整體評估，這些測試內(nèi)容包括：（1）（動力學(xué)）純對流確認(rèn)性測試;（2）高韋伯?dāng)?shù)限制的動力學(xué)性能;（3）表面壓力驅(qū)動流動的動力學(xué)性能。相對應(yīng)于（1），在此測試中，interFoam求解器的性能表現(xiàn)能夠與已有的代數(shù)算法――流體體積法（VOF）相比對;然而，值得注意的是，其同那些幾何重建算法（geometric reconstruction scheme）還是不可比的。在（2）中，對于高密度比（θ～103）慣性驅(qū)動流動的模擬，其余理論值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出了高度的一致性。在（3）中，表面張力的影響十分重要，壓力表面張力演變的連續(xù)性和曲率的準(zhǔn)確性是也是十分重要的，這也與Francois等（2006）的結(jié)論相符。與此同時，他們也作了其他的一些測試，主要結(jié)論有：（a）interFoam的算法能夠保證壓力和表面張力變化的連續(xù)性;（b）此求解器計(jì)算的曲率值與理論值有微少差異（10%左右），而且在此過程中略有變動。為了減少假性流動的擾動影響，他們在Galusinski和Vigneauxd（2008）的研究上更進(jìn)一步，提出來一下interFoam毛細(xì)流動模擬穩(wěn)定性的準(zhǔn)則：

Δt≤max（10τμ，0.1τρ）（3）

其中τμ=μΔx/σ，τρ=■;他們還對于霧化有關(guān)的一些毛細(xì)流動做了模擬，得到的結(jié)果與已有文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)也較為符合。

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第7篇：流體力學(xué)研究方向范文

[關(guān)鍵詞]環(huán)境控制；自然通風(fēng)；熱舒適度

一、前言

在現(xiàn)代博物館設(shè)計(jì)和建設(shè)中，建筑師不只是要考慮如何設(shè)計(jì)、創(chuàng)造一個良好的室內(nèi)參觀和工作環(huán)境，也要對相關(guān)室內(nèi)空間空氣質(zhì)量控制提供有效的解決辦法，因?yàn)椴┪镳^空氣質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到文物的安全保藏。室內(nèi)環(huán)境控制主要通過通風(fēng)、污染源控制和凈化處理三種手段實(shí)現(xiàn)。

由于通風(fēng)控制具有節(jié)能、便于操作等優(yōu)勢，在大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的時代背景下，現(xiàn)代建筑的環(huán)境控制設(shè)計(jì)中，通風(fēng)控制仍占有不可替代的重要位置。特別是自然通風(fēng)，在計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、計(jì)算流體力學(xué)、數(shù)值數(shù)學(xué)等現(xiàn)代科技手段的支撐下正煥發(fā)出新的活力，自然通風(fēng)在綠色建筑設(shè)計(jì)中被大量采用，設(shè)計(jì)合理的自然通風(fēng)比機(jī)械式通風(fēng)的環(huán)境控制效果更具有優(yōu)越性。

通風(fēng)模擬計(jì)算，通過物理的基本定律，利用流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)相關(guān)理論和技術(shù)，對環(huán)境的熱交換、介質(zhì)流動等過程進(jìn)行模擬預(yù)測，從而為環(huán)境分析及控制技術(shù)改造提供輔助評價和指導(dǎo)方案。

結(jié)合國內(nèi)某博物館的大型室內(nèi)展廳環(huán)境控制技術(shù)升級改造計(jì)劃，簡要介紹通風(fēng)模擬計(jì)算相關(guān)技術(shù)，提出改造方案，并對方案的效果進(jìn)行分析。

二、現(xiàn)場環(huán)境

該博物館位于海濱沙灘之上，與海岸線的直線距離不足500米，高溫季節(jié)長，光照充足。所要進(jìn)行環(huán)境控制改造的展廳是該館最大的主體建筑，展廳全長88米，寬40米，地面距弧形穹頂?shù)淖罡咛帪?5米，整個的室內(nèi)空間體積達(dá)4萬立方米，屬于超大建筑空間。該展廳分為上下兩個功能區(qū)，下層功能區(qū)是一個巨大的水池，幾何尺寸約40米*20米，深12米，上層為觀眾參觀通道和工作平臺。展廳能夠和外界進(jìn)行空氣交換的地方是位于上層功能區(qū)參觀通道和工作通道的四扇們，尺寸為1.5米*2米。其余部分，為全部密封的空間，最上層的弧形穹頂覆蓋有大面積的采光玻璃，由于室內(nèi)配備的空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)不足，特別是夏季，由于光照的作用，展廳內(nèi)潮熱嚴(yán)重，光照加熱后的穹頂與室內(nèi)水池相對的低溫區(qū)域，極易形成逆向溫差，富含養(yǎng)分的水體及現(xiàn)場文物發(fā)掘作業(yè)面淤泥中釋放出來的有害氣體（硫化氫、氨、氮氧化物、硫化物等），會積聚在展廳的底層，很難擴(kuò)散稀釋，給人員健康和文物的安全保藏帶來隱患風(fēng)險。

三、物理模型網(wǎng)格的建立與劃分

空間網(wǎng)格的建立與劃分是數(shù)值模擬計(jì)算的重要準(zhǔn)備工作，數(shù)值模擬的準(zhǔn)備性取決于網(wǎng)格的質(zhì)量，網(wǎng)格的數(shù)量又會影響數(shù)值計(jì)算的工作效率，所以在網(wǎng)格數(shù)量劃分和質(zhì)量之間要相互協(xié)調(diào)、合理分布。對于該案例來說，具有空間大、幾何形狀較復(fù)雜的特點(diǎn)，可以適當(dāng)采用比較稀疏的網(wǎng)格；而另一方面，該室內(nèi)空間氣流流動性較差，特別是梯度大的污染源、門、墻等處，在這些區(qū)域又要適當(dāng)增加網(wǎng)格的密度。因?yàn)檫吔鐚樱ňW(wǎng)格靠近墻面處）對計(jì)算壁面剪切力和熱傳導(dǎo)系數(shù)具有重要意義，所以在此處的網(wǎng)格劃分時，將網(wǎng)格厚度設(shè)為1mm。

（一）通風(fēng)模擬計(jì)算的理論基礎(chǔ)

模擬計(jì)算的主要理論來源于計(jì)算流體力學(xué)，計(jì)算所用的基本控制方程有能量守恒方程、動量守恒方程、質(zhì)量守恒方程。在具體的計(jì)算中，可以運(yùn)用如下三個湍流模型：雷諾時均法、大渦模擬、直接數(shù)值模擬技術(shù)。

本研究采用的是雷諾時均法，這也是目前在工程中應(yīng)用比較廣泛的計(jì)算方法，它對模擬的具體場景要求較高，需要給出比較具體的場景信息獲得相應(yīng)的湍流模型，優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量較小?？刂品匠探M包括：連續(xù)性方程、動能方程、能量方程（方程式略）

（二）數(shù)值模擬分析

X=16是具有特征性的代表性截面，Z=1m、Z=-4m截面是在pmv分析中使用的，其高度距離行人行走平面1米

四、展廳基本條件設(shè)置

在進(jìn)行模擬計(jì)算前，要對模擬計(jì)算的大氣環(huán)境進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)這些事先設(shè)定好的基本參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬計(jì)算，作為標(biāo)準(zhǔn)值，再此基礎(chǔ)上，再輸入動態(tài)的數(shù)值指標(biāo)，完成一系列的模擬運(yùn)算，得出模擬結(jié)果并加以分析。

內(nèi)部濕度70%；屋頂曲面WALL，溫度T=38℃；室內(nèi)底面（水體表面）WALL，溫度T=20℃；墻體、玻璃等，設(shè)定為絕熱；四扇門設(shè)為唯一通風(fēng)口；回流溫度設(shè)為T=25℃

五、展廳模擬結(jié)果及分析

通過對模擬結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)展廳門口附近區(qū)域有一定的氣流流動，而其它區(qū)域流動性很差。展廳的溫度為層狀分布，上部溫度高，下部溫度低，呈典型的逆溫特征。在X=16截面上，PMV指標(biāo)均超過1以上，PPD均在40%以上，整個展廳的熱環(huán)境較差，熱舒適度不佳。特別是參觀平臺和工作平臺，PMV指標(biāo)均和PPD極不理想，觀眾及工作人員處于比較惡劣的熱環(huán)境之中。對上述結(jié)果總結(jié)，得到如下幾個特征性結(jié)論：

1.根據(jù)速度填色圖，可以發(fā)現(xiàn)門附近處的速度較大，而且它區(qū)域的速度接近0，現(xiàn)實(shí)整個室內(nèi)空間的氣流流動狀態(tài)較差。

2.由于室內(nèi)垂直空間尺度較大，熱力自然對流作用明顯，沿著屋頂壁面處有向頂部流動的氣流，并可觀察到有明顯的熱邊界層。

3.門后的溫度低于門內(nèi)溫度，熱空氣由門的上部流出，而門下部有冷空氣流入室內(nèi)。

六、展廳自然通風(fēng)的數(shù)值模擬

在設(shè)計(jì)大型室內(nèi)空間的建筑中，出于節(jié)能減排的角度，自然通風(fēng)往往是首先考慮的技術(shù)手段。因?yàn)椴捎每照{(diào)系統(tǒng)對大型室內(nèi)空間進(jìn)行人工環(huán)境干預(yù)，其能耗是巨大的，如果能夠合理利用自然通風(fēng)等手段，將大大降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，節(jié)省開支。

根據(jù)流體力學(xué)原理，高開口的自然通風(fēng)口設(shè)置，更有助于氣流的流動，可以帶走室內(nèi)大量的高溫氣體，同時又不會給空調(diào)系統(tǒng)帶來過多的額外能耗損失。

該博物館坐落于距海邊不足300米處，可以利用海風(fēng)對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行改善控制，由于博物館主體建筑在已經(jīng)完成，各個功能區(qū)已經(jīng)固定下來（文物區(qū)位于展廳的最底層），人員和觀眾活動區(qū)也位于展廳的中、下部空間，設(shè)置高開口的通風(fēng)控制方式，對改善室內(nèi)空氣質(zhì)量和環(huán)境舒適度影響不大。經(jīng)過多方權(quán)衡論證，選定了在展廳較低的位置開口建立自然通風(fēng)數(shù)值模型進(jìn)行模擬。

（一）自然通風(fēng)基本條件設(shè)置

通風(fēng)口設(shè)置在展廳前后兩端的墻體上，海風(fēng)速度v=3m/s，溫度t=26℃，濕度RH=80%。

（二）自然通風(fēng)模擬結(jié)果及分析

由模型多截面風(fēng)速圖可以看出，在x=0.1m處，大值區(qū)在海風(fēng)入口處；在x=16m、x=35m處，觀眾所在的通道依然可以保持較大的風(fēng)速，而中間的大值區(qū)呈不斷升高的趨勢直到屋頂；在x=87m處，大值區(qū)在出口處。自然通風(fēng)狀態(tài)下，觀眾通道、實(shí)驗(yàn)工作平臺的空氣交換獲得了較大的改善，PMV在±1之間，PPD

七、結(jié)語

該模擬研究，利用數(shù)值模擬模型，通過對室內(nèi)的溫度場、空氣流場、污染物濃度場、PMV-PPD的分析，為展廳的通風(fēng)改造提供輔助依據(jù)，獲得如下結(jié)論：

1.展廳在改造之前，室內(nèi)溫度呈逆向的層狀分布，整個室內(nèi)空間氣流流動較差，不利于污染氣體的擴(kuò)散和排出。

2.原展廳通風(fēng)通道（門）不利于空氣交換，熱量郁積嚴(yán)重，特別是觀眾通道和發(fā)掘工作區(qū)的熱舒適度差。

3.對展廳自然通風(fēng)進(jìn)行“改造”之后，展廳內(nèi)觀眾通道和實(shí)驗(yàn)工作平臺氣流流動狀態(tài)、污染物濃度和熱舒適度獲得了較大的改善；發(fā)掘工作區(qū)的氣流流動狀態(tài)改善不大，污染物濃度不會有較大的降低，而熱舒適度可以獲得一定的改善。

根據(jù)展廳數(shù)值模擬模型研究，可以為展廳的通風(fēng)改造提供指導(dǎo)，能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測設(shè)計(jì)方案的實(shí)施效果。通過該模擬模型的研究提出，如果在利用機(jī)械通風(fēng)的同時，能夠借助周邊的自然環(huán)境，利用海風(fēng)對展廳進(jìn)行輔助自然通風(fēng)，這對降低能耗有較大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王昕，黃晨，曹偉武.自然通風(fēng)在大空間建筑空調(diào)系統(tǒng)下室內(nèi)熱環(huán)境中應(yīng)用的理論分析及實(shí)測研究[J].暖通空調(diào)，2009，39（5）：62-66

第8篇：流體力學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞：燃油噴嘴；調(diào)試技術(shù)；噴嘴結(jié)構(gòu)；噴嘴流量

中圖分類號：V233 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0027-03

1 概述

燃油噴嘴是航空發(fā)動機(jī)的重要零件之一，它的主要功用是按照發(fā)動機(jī)不同的工作狀態(tài)，供給燃燒室合適數(shù)量的、具有良好霧化質(zhì)量的燃油。其中噴嘴的供油量是保證發(fā)動機(jī)推力要求、影響燃燒效率和性能的一個主要指標(biāo)。所以，發(fā)動機(jī)在裝配試車之前，必須將單個噴嘴的流量調(diào)試到符合設(shè)計(jì)要求，且每臺發(fā)動機(jī)必須裝用同一組流量的噴嘴，以保證出口溫度場的均勻。

本文根據(jù)流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識以及加工過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，對某型發(fā)動機(jī)燃油噴嘴流量的調(diào)試進(jìn)行了較為全面的分析和探討。

2 燃油噴嘴結(jié)構(gòu)及工作原理

某型發(fā)動機(jī)燃油噴嘴屬單油路離心式噴嘴，工作時，來自總管的燃油經(jīng)支管進(jìn)入殼體和油濾形成的環(huán)形空間，油濾體內(nèi)設(shè)有縱向銑切槽，其中的兩條將燃油引入油濾，燃油沿著油濾的螺旋槽進(jìn)入噴嘴殼體的通道，過濾后的燃油沿殼體的通道輸送到由分流桿、渦流器、噴口組成的霧化組件，然后由噴口噴出。

燃油經(jīng)過渦流器上的四個切向槽時得到很大的扭矩，并以較高的切向速度進(jìn)入渦流室，燃油受噴嘴圓形壁面作用形成了旋轉(zhuǎn)流動，同時，以較小的徑向速度和軸向速度向噴嘴內(nèi)中心孔流動，燃油到達(dá)噴口邊緣時，開始以較高的軸向速度從噴口噴出。

3 影響燃油噴嘴流量的因素分析

上面對燃油噴嘴的工作原理進(jìn)行了說明，下面對影響噴嘴流量的因素進(jìn)行分析：

3.1 燃油噴嘴幾何特性與流量的關(guān)系

基本假設(shè)：燃油為理想流體；不考慮摩擦；零件質(zhì)量符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

根據(jù)該噴嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理可知：燃油在渦流室中的流動可看作是軸向運(yùn)動與自由旋渦表面合成的螺旋運(yùn)動。燃油在噴口中心形成一個空氣渦，且這個空氣渦的尺寸能保證噴嘴穩(wěn)定工作時流量

最大。

切向進(jìn)口通道面積增加，噴嘴幾何特性參數(shù)K增加（呈線性關(guān)系），從而使流量系數(shù)μ增加，流量增加；渦流室面積增加，噴嘴幾何特性參數(shù)K減小（呈方根關(guān)系），從而使流量系數(shù)μ減小，流量減小；噴口出口中心孔面積增加，噴嘴幾何特性參數(shù)K減小（呈方根關(guān)系），流量系數(shù)μ減??；但由公式（1）可知，流量與中心孔面積呈線性關(guān)系增加，因此最終流量仍將增加，不過不是呈線性關(guān)系。

對某型發(fā)動機(jī)燃油噴嘴而言：=4BH（B、H分別為切向槽的寬度和深度尺寸），=π，=π。

所以，渦流器切向槽寬度B、深度H、渦流室半徑R及噴口中心孔半徑rc都直接影響噴嘴的流量。

3.2 零件表面質(zhì)量對流量的影響

上面介紹了噴嘴結(jié)構(gòu)對流量的影響，而實(shí)際調(diào)試過程中，零件表面粗糙度及噴嘴內(nèi)局部狀態(tài)對流量的影響也不容忽視。

零件表面粗糙度對流量的影響：當(dāng)渦流器與噴口結(jié)合處表面有拉溝、劃傷或有缺口時，燃油除從4個切向槽進(jìn)入渦流室中外，同時也從拉溝、劃傷或缺口處滲入，也就等于增大了進(jìn)口通道面積，從而使流量變大。

噴嘴內(nèi)局部狀態(tài)對流量的影響：上面的分析考慮的是理想流體，而實(shí)際流體因粘度的變化，對噴嘴流量的影響也不容忽視。噴嘴內(nèi)局部狀態(tài)不同，因燃油粘性產(chǎn)生的局部損失不同，所以使噴嘴前后壓降不一樣，即噴嘴流量發(fā)生改變。

噴口的狀態(tài)直接影響了燃油在噴嘴內(nèi)流動時產(chǎn)生的局部損失的大小。由流體力學(xué)知識可知：當(dāng)B處為銳邊時，局部損失系數(shù)較大，因而流量較小，而B處呈光滑圓角時，局部損失系數(shù)較小，近似為零，流量就增大。

另外，渦流器4個切向槽的表面質(zhì)量對流量的影響也很大，由于沒有這么小的銑刀，這4個槽只能用電火花加工，而電火花加工的表面不光滑，所以流量局部損失較大。

3.3 噴口、渦流器加工的形位誤差對流量的影響

燃油經(jīng)渦流器的4個切向槽進(jìn)入圓形壁面內(nèi)，如果渦流器的大外圓對端面的垂直度Φ0.015達(dá)不到，那么渦流器與噴口就不能很好地貼合，此時燃油除從4個切向槽進(jìn)入外，同時也從結(jié)合面進(jìn)入，也就增大了進(jìn)口通道面積，從而使流量值變得很大。

另外，燃油在圓形壁面作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，然后從Φ1.35孔噴出。如果Φ1.35孔為橢圓，則A2

變大，從而也會使流量值變大。

4 某型發(fā)動機(jī)燃油噴嘴流量調(diào)試方法

在實(shí)際工作中，應(yīng)該具體情況具體分析，并采取相應(yīng)的調(diào)試方法。在保證供油壓力和試驗(yàn)溫度符合要求的前提下，按前面分析的尺寸B、H、R、rc的大小對流量的影響，在進(jìn)行流量調(diào)試時，改變上述幾何參數(shù)來達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的流量要求。

4.1 燃油噴嘴流量偏大時的調(diào)試

4.2 燃油噴嘴流量偏小時的調(diào)試

另一種增大流量值的方法是：因噴口轉(zhuǎn)接處為銳邊或近似銳邊，若將轉(zhuǎn)接處修成光滑圓角，則可使流量增大。當(dāng)對流量為1210mL/min的噴嘴修研噴口轉(zhuǎn)接處后，流量可達(dá)到1270mL/min。

為了減少流量調(diào)試的難度，更好地保證零件的加工質(zhì)量，我們在加工渦流器的4個切向槽時，將槽寬和槽深的尺寸加工至上差，且尺寸公差盡量控制在0.01mm范圍內(nèi)，以保證流量試驗(yàn)時流量值偏上差，又不至于超過太多。

4.3 燃油噴嘴流量值出現(xiàn)異常時的調(diào)試

當(dāng)燃油噴嘴流量值出現(xiàn)異常時（與合格流量相差幾百毫升每分鐘），此時切不可盲目地按照上述方法進(jìn)行修理，而應(yīng)該仔細(xì)地分析其產(chǎn)生原因。

若比合格流量大幾百毫升每分鐘，則需將噴嘴分解，目視檢查渦流器與噴口相結(jié)合表面的質(zhì)量，檢查表面是否有拉溝、劃傷或缺口等，如果有，則必須研磨渦流器或噴口的表面；如果沒有，則可能是渦流器未裝到底引起，重新裝到底即可；如果確信已裝到底，則可能是渦流器端面與大外圓不垂直造成，必須采用專用工裝校正。

若比合格流量小幾百毫升每分鐘，則可能是零件組合時支管與油濾的縱向銑切槽未對準(zhǔn)造成，此時只需重新組合好就可以了。

5 結(jié)語

通過前面的討論，我們對某型發(fā)動機(jī)燃油噴嘴流量的調(diào)試有了比較全面的認(rèn)識。加工者調(diào)試時只需針對不同的情況進(jìn)行修磨就可以了，這樣就大大地提高了生產(chǎn)效率，同時也杜絕了因盲目修理而造成零件報廢，節(jié)省了生產(chǎn)成本。在實(shí)際調(diào)試過程中，在保證噴嘴流量的同時，還要保證噴嘴的霧化質(zhì)量，這也就使得噴嘴的調(diào)試工作更加復(fù)雜。

參考文獻(xiàn)

[1] 張春霞.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)噴嘴制造工藝[M].

[2] 西北工業(yè)大學(xué)，南京航空學(xué)院.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)原理[M].

第9篇：流體力學(xué)研究方向范文

關(guān)鍵詞:EHD;離子風(fēng);電暈放電;電流體泵

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代人對家居環(huán)境質(zhì)量的要求日益提高,高噪音的風(fēng)扇空氣壓縮機(jī)等設(shè)備的噪音成為一大困擾,同時由于全球能源危機(jī)的加劇,特別是在我國建設(shè)節(jié)約型社會的倡導(dǎo)下,摒除傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇做功的新型裝置日益受到研究者關(guān)注。研究表明在電暈放電時會產(chǎn)生高速離子射流流動,這種離子射流對周圍流體流動產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動,形成附加的流體運(yùn)動,即所謂的電誘導(dǎo)二次流。離子的高速運(yùn)動將會催動空氣的流動。這為我們研究新興空氣傳輸裝置提供了思路。特別是近年來,隨著電流體動力學(xué)的發(fā)展,在EHD領(lǐng)域的電流體泵機(jī)理成為高壓直流下空氣流動的研究基礎(chǔ)。本文將從電流體泵驅(qū)動機(jī)理方面定性闡述裝置的理論基礎(chǔ),并提出一種簡單的實(shí)現(xiàn)裝置,即利用單片機(jī)控制的高壓直流電源驅(qū)動電暈放電,結(jié)合線板式電極設(shè)計(jì),形成一個完整的空氣傳輸裝置。

一、EHD原理實(shí)現(xiàn)空氣傳輸?shù)亩ㄐ苑治?/p>

(一)機(jī)理簡介。EHD(Electrohydrodynamics,電流體動力學(xué))作為流體力學(xué) 的一個重要分支,其研究方向?yàn)殡妶鰧α黧w介質(zhì)的作用,也被看做是在運(yùn)動電介質(zhì)中的電場力學(xué)。介于此,在電場中,空氣作為一種特殊的電介質(zhì)會產(chǎn)生很多重要的現(xiàn)象,其中在強(qiáng)化傳熱方面、電流體泵方面漸漸為各方所重視。本文結(jié)合EHD領(lǐng)域電流體泵機(jī)理,著重討論EHD在空氣傳輸方面的應(yīng)用,其中涉及直流高壓放電下空氣流動的數(shù)學(xué)建模計(jì)算。電流體泵有兩種驅(qū)動機(jī)理,一是利用高壓直流電場驅(qū)動流體,即離子泵拖拽,另一種是高壓行波驅(qū)動流體;其介質(zhì)中電荷來源于高壓電極發(fā)射的單極性離子或是電解質(zhì)分子受電擊所產(chǎn)生的離子。本文正是討論在直流高壓下,由線―線電極放電促成“離子雪崩”效應(yīng),大量離子帶動空氣流動,從而實(shí)現(xiàn)空氣傳輸?shù)男?yīng)。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示,它由電暈極、直流高壓電源、收集極和氣流通道組成。 其基本原理為,空氣中的電子和離子在強(qiáng)電場的加速下,碰撞空氣中的中性分子。使空氣分子電離產(chǎn)生電子和正離子,能量足夠大的電子繼續(xù)撞擊中性空氣分子又使其電離產(chǎn)生電子和離子,與此同時有些能量不夠大的電子吸附在空氣中性分子中產(chǎn)生負(fù)離子,誘導(dǎo)其發(fā)生電子雪崩?？罩械恼x子在電場的作用加速,于此同時正離子將所獲得的動能傳遞給空氣分子,使其向前運(yùn)動產(chǎn)生空氣流。電暈放電以電暈為特點(diǎn)的一種放電,本裝置是依據(jù)電暈放電而產(chǎn)生離子風(fēng)。在電極制作上,吸取國內(nèi)外在電暈放電領(lǐng)域的研究成果,通過大實(shí)驗(yàn)確定電極形狀及間距。電源上,運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)保證脈沖頻率及其波形以利于最大限度的電離空氣。

三、電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(一)電暈放電原理。本作品電極的設(shè)計(jì)基于脈沖電暈放電原理。脈沖電暈放電法脈沖放電產(chǎn)生等離子體的基本物理過程如下:在前沿陡峭、脈寬窄的脈沖高電壓作用下,放電電極間的氣體擊穿,形成不均勻的很細(xì)的火花通道。電離產(chǎn)生的電子在電場作用下,以很高的速度向陽極運(yùn)動,使氣體進(jìn)一步電離,形成電子流,電子流逐步擴(kuò)大以致溝通整個放電通道,使儲存在電容器上的電能通過放電通道迅速地釋放。由于電容器釋放出較大的能量,脈沖電流很大,可達(dá)每平方厘米數(shù)千安培,因而會在電極間形成等離子體。

(二)線板式電極結(jié)構(gòu)。常見的脈沖放電等離子體反應(yīng)容器有三種:線――筒(應(yīng)該把―都改成――),線――板和針――板。本裝置中將采用線――板式電極結(jié)構(gòu),線板型電極特性。放電線數(shù)一定時,線板電極間距增加,脈沖電壓峰值和直流偏壓增加,單次放電能量減小。線板電極間距一定時,隨著線線間距變化,反應(yīng)器上放電電壓的峰值、流光能量有一最大值范圍,直流偏壓隨著線線間距的增加而降低并漸趨穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)中線線與線板間距大致相當(dāng)時,流光能量較大。線板電極間距一定時,隨放電線間距增加,放電線數(shù)減少,峰值電壓、直流偏壓和流光消耗的能量逐漸減小并趨于平緩。但直流偏壓在放電線數(shù)少到一定值時有增加趨勢。

此為我們設(shè)計(jì)同性電極間距與異性電極間距及整個電極排布布局的依據(jù)。

四、驅(qū)動電源設(shè)計(jì)

電源作為本裝置重要的工作元件,要求具有高頻高壓,穩(wěn)定高效,低成本等優(yōu)點(diǎn)。針對本裝置的要求――產(chǎn)生電子雪崩效應(yīng)應(yīng)滿足以下要求。

首先,鑒于上文所述脈沖電暈放電的相對直流電暈的優(yōu)點(diǎn),我們選用脈沖電暈放電,即要求脈沖頻率可調(diào),脈沖頻率頻率在1KHz到100KHz可調(diào),電壓上升時間

結(jié)束語:本裝置立意新穎,目前國內(nèi)在這一領(lǐng)域還未有應(yīng)用實(shí)例,其關(guān)鍵在于裝置的實(shí)現(xiàn)難度較大,具體體現(xiàn)在電暈放電分為暗流放電、輝光放電、刷狀放電、流注放電、火花放電等情況,而電暈放電較不穩(wěn)定,研究表明電暈放電最穩(wěn)定狀態(tài)為其輝光放電階段。因此,為得到穩(wěn)定的離子風(fēng),將設(shè)法使設(shè)備工作在輝光放電狀態(tài)。要將設(shè)備控制在輝光放電狀態(tài),且使設(shè)備產(chǎn)生的離子風(fēng)最大化,其對外部電壓及極間距離有相當(dāng)高的要求,而這則是該裝置研究的核心難點(diǎn)所在。

作者單位:浙江理工大學(xué)

參考文獻(xiàn):