與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象精選(九篇)

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第1篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

李家春院士2003年當選為中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員，擔(dān)任《力學(xué)與實踐》主編。曾任科技部“九五”攀登項目“流體和空氣動力學(xué)關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”首席科學(xué)家。李院士長期從事流體力學(xué)研究，在流動的非線性問題和力學(xué)中數(shù)學(xué)方法領(lǐng)域做出了理論成果。他提出了攝動級數(shù)多對復(fù)奇點的判別準則；最早用剪切解釋風(fēng)浪頻譜下移機理，并且得到弱風(fēng)時不穩(wěn)定加強，強風(fēng)時不穩(wěn)定抑制的新結(jié)論；對自然環(huán)境中的波、流、渦、湍流進行了深入研究，解決了與流體力學(xué)有關(guān)的諸如陸面過程、海氣相互作用、臺風(fēng)異常路徑和土壤侵蝕等環(huán)境科學(xué)問題。

李家春院士的講座用通俗的語言、生動的實例詳細介紹了流體力學(xué)的相關(guān)情況。講座內(nèi)容共分為四個部分：流體現(xiàn)象就在身邊，淺談現(xiàn)代流體力學(xué)，流體力學(xué)發(fā)展歷程，未來的機遇與挑戰(zhàn)。李院士首先從我們身邊存在的很多流體現(xiàn)象開始講起，他說：“流體也許看不見、摸不著，然而它們就像空氣和水，是一種重要的存在，對我們的生活和發(fā)展起著重要的作用?！彼ㄟ^唐代詩人李白和張繼的名詩“朝辭白帝城”和“楓橋夜泊”解釋古人觀察到的流動現(xiàn)象；講述日本3.11海嘯與福島核泄漏、2011年極端氣象災(zāi)害和美國航天飛機退役等事件當中的流體力學(xué)的原理，使聽眾了解從古至今身邊的流體現(xiàn)象。李院士還向聽眾們解釋了什么是流體介質(zhì)、什么是流體力學(xué)，回顧了流體力學(xué)發(fā)展的四個階段。

提及近代力學(xué)時，李院士告訴聽眾，“如果沒有普朗特的邊界層理論，到現(xiàn)在為止，我們不可能坐十個小時飛機到達紐約?！闭沁@個理論的提出，解決了阻力和飛機設(shè)計問題， 推動了人類文明的進步。在談到現(xiàn)代流體力學(xué)發(fā)展的挑戰(zhàn)時，李院士特別列舉了大家都比較關(guān)心的航空航天、海洋工程、環(huán)境能源、生物醫(yī)學(xué)和材料信息五個方面。當?shù)弥黧w力學(xué)除了在航空、航天工程中發(fā)揮作用外，還在海洋工程、能源工程、環(huán)境工程和生物醫(yī)學(xué)工程也有用武之地時，聽眾們都倍感欣喜。

第2篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

論文關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；制冷與低溫工程；教學(xué)改革

目前，鄭州輕工業(yè)學(xué)院（以下簡稱“我院”）的制冷與低溫工程專業(yè)已被評為國家級特色專業(yè)。為了加強制冷與低溫工程專業(yè)學(xué)生能力的培養(yǎng)，造就人才，有必要對制冷與低溫工程專業(yè)的教學(xué)進行全面的改革。

“流體力學(xué)”是制冷與低溫工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要分為流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，研究流體平衡、運動規(guī)律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應(yīng)用的科學(xué)。由于流動現(xiàn)象和流動規(guī)律及其影響因素十分復(fù)雜，故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應(yīng)用廣、對學(xué)生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。加上學(xué)生對流體流動機理普遍缺乏感性認識，導(dǎo)致“流體力學(xué)”課程歷來被公認為是教師難教、學(xué)生難學(xué)難懂的課程之一。因此，迫切需要進行“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革，使學(xué)生學(xué)好本門課程，提高課程教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生能更深刻地理解和掌握專業(yè)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，全面提高專業(yè)素質(zhì)。

分析目前我院制冷與低溫工程專業(yè)“流體力學(xué)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題：首先，“流體力學(xué)”理論性強，概念多而抽象，難以理解，學(xué)生普遍缺乏對流體力學(xué)問題的感性認識，學(xué)習(xí)興趣不高；其次，課程中公式繁多，推導(dǎo)過程復(fù)雜，且大多涉及到“高等數(shù)學(xué)”的偏微分方程，另還涉及到“大學(xué)物理”、“理論力學(xué)”、“材料力學(xué)”等方面的知識，學(xué)生理解困難；另外，學(xué)生對所學(xué)的知識不能靈活應(yīng)用。因此怎樣激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，選擇合適的教學(xué)模式組織教學(xué)，全面實現(xiàn)該課程教學(xué)目標，提高教學(xué)質(zhì)量，是該課程教學(xué)亟待解決的問題。

一、改革教學(xué)方法

學(xué)好“流體力學(xué)”這門課對于制冷與低溫工程專業(yè)的學(xué)生來說至關(guān)重要。讓學(xué)生理解流體靜止和運動的規(guī)律及其影響因素，不僅能為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程提供必要的理論基礎(chǔ)，也能為學(xué)生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導(dǎo)。怎樣才能讓學(xué)生學(xué)好這門課，筆者結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，認為可以從以下幾方面著手。

1.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，而“流體力學(xué)”又是大家公認難學(xué)的課程，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性高低決定著“流體力學(xué)”這門課教學(xué)的成敗。

要提高學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的積極性，首先要上好“緒論”課?！熬w論”課是學(xué)生接觸和了解“流體力學(xué)”這門課的窗口，也是教師的教學(xué)水平和教學(xué)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(xué)”課程教學(xué)的成功與否。通過“緒論”課讓學(xué)生對“流體力學(xué)”的發(fā)展及其廣泛的工程實際應(yīng)用有一個大致的了解，使他們充分意識到“流體力學(xué)”知識和我們的生活及國家的建設(shè)密切相關(guān)，深刻理解“流體力學(xué)”知識在今后的學(xué)習(xí)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(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極地思考。例如在講液體的粘性之前，可以先問學(xué)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(xué)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(xué)生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，讓學(xué)生親身感受到參與教學(xué)活動是一件樂事、趣事，由愿學(xué)到愛學(xué)再到樂學(xué)。實踐表明：列舉事例或提問的方式可以避免學(xué)生學(xué)習(xí)的枯燥感，活躍課堂氣氛，不僅可以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，還可以使學(xué)生充分意識到本課程對今后學(xué)習(xí)和工作的重要意義，并且能加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和記憶，使學(xué)生分析問題和解決問題的能力得以提高。

另外，還應(yīng)充分利用多媒體，通過圖片、動畫讓學(xué)生直觀了解各種流動現(xiàn)象，而不是停留在抽象層面，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)“流體力學(xué)”的興趣。

2.巧妙講解公式

為了定量地描述流動現(xiàn)象和分析流動機理，需要應(yīng)用數(shù)學(xué)工具。學(xué)生要真正理解基本概念、重要公式，首先就要讀懂數(shù)學(xué)，然而讀懂了數(shù)學(xué)不一定意味著明白了數(shù)學(xué)符號背后所代表的物理意義?！傲黧w力學(xué)”教學(xué)實踐表明，學(xué)生從讀懂數(shù)學(xué)到理解流動問題的物理本質(zhì)有一個過程。教師的一個重要任務(wù)就是做好各方面的工作，幫助學(xué)生完成從讀懂數(shù)學(xué)到理解流動的物理本質(zhì)這一過程的轉(zhuǎn)變，進一步建立起科學(xué)的思維方式。

“流體力學(xué)”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續(xù)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(shù)、物理、力學(xué)方面的知識，特別是大量的偏微分方程，加上“流體力學(xué)”的公式推導(dǎo)采用歐拉法，與物理及其他力學(xué)不同，學(xué)生的觀念不易改變，而且推導(dǎo)過程復(fù)雜，學(xué)生理解掌握很困難。如果過分強調(diào)“流體力學(xué)”知識的嚴密性和完整性，對每個公式的每個推導(dǎo)細節(jié)都逐一介紹，推導(dǎo)過程將會枯燥無味，學(xué)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(xué)生死記硬背，只能讓學(xué)生不知其所以然，當然也就不能真正用所學(xué)知識來解決實際問題了。

根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，筆者認為：“流體力學(xué)”中公式的講解應(yīng)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(yīng)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(xué)生明確公式的物理意義及公式中各項參數(shù)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(yīng)強調(diào)公式的應(yīng)用范圍及應(yīng)用注意事項。由于流動的多樣性，“流體力學(xué)”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(jù)具體情況選用正確的形式。

3.充分利用作業(yè)

學(xué)習(xí)的最終目的是讓學(xué)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(yè)是檢查學(xué)生對所學(xué)知識理解、掌握程度的一種手段，同時也是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的一種方法。

首先應(yīng)由學(xué)生獨立地完成一定量的課后練習(xí)題，這是“流體力學(xué)”學(xué)習(xí)過程的重要組成部分，解題過程實質(zhì)就是利用“流體力學(xué)”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓(xùn)練過程，課后習(xí)題可以幫助學(xué)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(xí)題課的方式，利用具有代表性的習(xí)題和一些學(xué)生普遍認為困難、出錯多的習(xí)題，講述流體力學(xué)原理在工程實例中的應(yīng)用。在講解習(xí)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(xué)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(xué)習(xí)工作中舉一反三、觸類旁通、學(xué)以致用。這一過程增強了學(xué)生對流動過程物理本質(zhì)的理解，將物理問題與數(shù)學(xué)工具有機地結(jié)合起來，有助于學(xué)生對與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的實際工程問題進行認真思考，有效的增強了學(xué)生分析并解決實際問題的能力。

二、改革教學(xué)手段

多媒體教學(xué)以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學(xué)特點，豐富的教學(xué)內(nèi)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(xué)在“流體力學(xué)”教學(xué)過程中發(fā)揮著重要的作用。利用多媒體，可將“流體力學(xué)”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(xiàn)給學(xué)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(guān)內(nèi)容，并使學(xué)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(nèi)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(xí)題等。采用多媒體教學(xué)，授課的信息量增多了，教學(xué)內(nèi)容更豐富了，學(xué)生在有限的時間內(nèi)接收的知識更多了，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了，學(xué)生的思路拓寬了，教學(xué)質(zhì)量也提高了。

多媒體教學(xué)的發(fā)展并不意味著要摒棄傳統(tǒng)的板書教學(xué)。有很多學(xué)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(chǔ)知識的理解和掌握。根據(jù)“流體力學(xué)”既有抽象復(fù)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(xué)過程中應(yīng)將多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合，揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，為教學(xué)工作更好地服務(wù)。如對某些特定的流動現(xiàn)象，可以通過多媒體教學(xué)，加深學(xué)生對流動現(xiàn)象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內(nèi)容還是采用板書教學(xué)，例如流體力學(xué)基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學(xué)中的板書，有利于學(xué)生集中注意力，讓學(xué)生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學(xué)生足夠的思考時間，又可加深學(xué)生對重要知識的理解，從而獲得良好的教學(xué)效果。

第3篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型大學(xué) 流體力學(xué) 教學(xué)改 革CFD

應(yīng)用型教育是以培養(yǎng)知識和能力全面發(fā)展，面向生產(chǎn)實踐一線的應(yīng)用型人才為目標的高等教育。流體力學(xué)作為我校理論與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，非常廣泛地應(yīng)用在實際工程中，如管道水力計算以及城市管網(wǎng)設(shè)計等。流體力學(xué)基本概念多、公式復(fù)雜、內(nèi)容抽象，有較強理論性和較強工程實際意義。然而作者在多年的流體力學(xué)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍感覺該課程比較枯燥難學(xué)，學(xué)習(xí)積極性不高，期末考試及格率較低，應(yīng)用性不。因此，在我校向“應(yīng)用型特色科技大學(xué)”轉(zhuǎn)型的大背景下，如何適應(yīng)“應(yīng)用型本科教育”的要求，是流體力學(xué)教學(xué)及實踐中必須面對的問題。

1目前，我校流體力學(xué)課程教學(xué)存在的問題

（1）教材內(nèi)容設(shè)計偏重理論推導(dǎo)。目前我校使用的流體力學(xué)教材主要強調(diào)課程的完整性和系統(tǒng)性，偏重于理論推導(dǎo)，選用的例題和練習(xí)題的設(shè)計過于理想化，與實際應(yīng)用相脫離，應(yīng)用性設(shè)計不夠突出，偏重于介紹流體力學(xué)可以解決工程問題這一點，造成學(xué)生剛接觸工程問題時就手足無措，這與應(yīng)用型大學(xué)的培養(yǎng)要求不相適應(yīng)。

（2）課堂教學(xué)效果不好。作者在流體力學(xué)課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，通過緒論課的大量工程實例以及視頻教學(xué)能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，開學(xué)初期，教學(xué)效果相對較好，而隨著課程的進行、課程難度的加深，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性越來越低。主要原因有：①學(xué)生對流體力學(xué)涉及的高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)等課程的知識掌握不盡如意；②流體力學(xué)理論性較強，公式推導(dǎo)多，與實際應(yīng)用相脫節(jié)。

（3）缺乏計算流體力學(xué)仿真軟件實踐教學(xué)。計算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)作為一種數(shù)值模擬方法，在實際工程中的應(yīng)用越來越廣泛，借助CFD技術(shù)，可以得到流動細節(jié)，如速度、壓力、能量損失、湍動量、漩渦等，從而在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化方面發(fā)揮重要的作用。這就要求技術(shù)人員掌握流體力學(xué)分析、數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計的能力。而現(xiàn)階段我校的流體力學(xué)教學(xué)中并未引入CFD技術(shù)，僅安排了一次課來介紹計算流體力學(xué)的內(nèi)容，且完全進行理論教學(xué)，學(xué)生學(xué)了一大堆理論公式，但拿到實際工程問題卻無從下手。

2教學(xué)目標和內(nèi)容設(shè)計

針對上述問題，作者在結(jié)合本?！皯?yīng)用型特色科技大學(xué)”的發(fā)展方向下對流體力學(xué)課程課堂教學(xué)方式及實踐環(huán)節(jié)進行改革。從課程教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方式方法，實踐環(huán)節(jié)等方面進行設(shè)計，解決學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，課堂教學(xué)效果較差，理論與應(yīng)用相脫離的問題。同時，通過借助CFD豐富教學(xué)內(nèi)容，增強實用性，使學(xué)生會用仿真軟件求解工程問題。具體改革內(nèi)容：

2.1突出應(yīng)用性教學(xué)

以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為教學(xué)目標，結(jié)合流體力學(xué)的課程特點，將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)理論教學(xué)部分和考慮應(yīng)用的專題教學(xué)部分。

基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容包括流體力學(xué)基本概念、基本原理和基本方程，這是應(yīng)用的基礎(chǔ)，要求學(xué)生重點掌握。授課過程中強調(diào)對基本概念的理解和基本理論的應(yīng)用，而弱化對方程的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，但應(yīng)明確方程的意義、適用條件以及如何應(yīng)用方程解決實際問題。專題教學(xué)以實際工程問題為切入點，例如以均質(zhì)液體對平壁和曲壁的總壓力為例，從為什么對平壁和曲壁總壓力進行計算（壓力容器，水壩，潛艇等結(jié)構(gòu)安全），引申出相關(guān)知識點（平壁和曲壁總壓力的大小、作用點、壓力體等）和基本理論（流體靜力學(xué)基本方程、歐拉平衡方程等），以此加強學(xué)生解決實際工程問題的能力。

2.2課堂教學(xué)方法設(shè)計具有針對性

課堂教學(xué)方法也是影響教學(xué)效果的重要因素。傳統(tǒng)教學(xué)方法以教師主講為主，缺乏與學(xué)生的有效互動和交流，教學(xué)效果較差。本課程采用師生互動的方式進行教學(xué)，對理論教學(xué)部分采用教師主講和提問、學(xué)生回答的方式；對專題教學(xué)的課后練習(xí)，集中安排一次課進行分組上講臺匯報，學(xué)生自己當評委，自己打分，鍛煉學(xué)生主動思考和動手能力，增強對課程應(yīng)用性的理解。同時，采用多媒體授課，圖片和視頻能形象直觀地表現(xiàn)文字和語言不能描述的現(xiàn)象，如雷諾實驗、卡門渦街等。在成績的構(gòu)成上除課后作業(yè)和專題匯報外，還布置一個課外小任務(wù)一觀察生活中的流體力學(xué)，例如空調(diào)掛機安裝位置問題，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的流體力學(xué)現(xiàn)象，并結(jié)合課堂所學(xué)理論知識進行分析，增強學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

2.3將CFD技術(shù)引入課堂教學(xué)

在理論教學(xué)和專題教學(xué)完成后將CFD技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)之中，做到數(shù)值仿真計算與理論推導(dǎo)相結(jié)合，增強流體力學(xué)的應(yīng)用性。

（1）授課時對流體力學(xué)商用數(shù)值仿真軟件Fluent的操作步驟做簡要介紹，結(jié)合我校的數(shù)值仿真中心，完成代表性例題的數(shù)值分析計算，將數(shù)值仿真結(jié)果與理論解進行對比。

（2）將工程實際問題引入流體力學(xué)教學(xué)，提高學(xué)生面對具體問題的實際操作能力。每學(xué)期邀請兩位具有豐富工程實際問題經(jīng)驗的校外人員來校給學(xué)生做一次報告，向?qū)W生介紹其建立工程問題的簡化模型和簡化過程，以及采用Fluent求解過程和結(jié)果，讓學(xué)生學(xué)會面對工程問題時準確建立力學(xué)模型的能力，同時開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)習(xí)積極性。

3主要特色

（1）突出實用性。在流體力學(xué)課程教育中調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，添加CFD技術(shù)的實踐，同時邀請經(jīng)驗豐富的校外人員進課堂，為學(xué)生講解企業(yè)中的實際問題，教會學(xué)生學(xué)以致用，學(xué)生通過課程教學(xué)掌握該工具之后能更好地跟進企業(yè)工作并提高就業(yè)質(zhì)量。（2）主次明確。強調(diào)實用性的同時，也不完全放棄對公式推導(dǎo)能力的教學(xué)，采取理論聯(lián)與工程實際相結(jié)合的方式，在提高學(xué)習(xí)主動性的同時，增強對基礎(chǔ)理論的認知。

第4篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

一、上好緒論課，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

緒論是流體力學(xué)的第一部分內(nèi)容，是學(xué)生了解該課程的窗口，也是教師教學(xué)水平的第一次展示，學(xué)生對一門課程的興趣和認識都是從緒論的講解中得到的。多講一些自然界與工程實際中的流體力學(xué)現(xiàn)象，而一般的流體力學(xué)教材忽視了這一點，或涉及很少。如：大氣與海洋相互作用、相互影響形成龐大的流體系，如龍卷風(fēng)、海嘯等現(xiàn)象都屬于流體力學(xué)的范疇；化工與石油工業(yè)上的應(yīng)用，如石油的運輸；流體機械上的應(yīng)用，如水輪機、汽輪機等；航空和航天中飛行器的某些部件能提供升力如機翼；環(huán)境保護上的應(yīng)用，如泥石流、沙塵暴、熔巖流；土木與建筑上的應(yīng)用，講解1 940年美國華盛頓州的塔科馬峽谷吊橋被颶風(fēng)破壞等都涉及流體力學(xué)問題，高樓群、冷卻塔群等建筑容易發(fā)生風(fēng)的震動渦旋，如與建筑物的結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，造成嚴重破壞；交通運輸，如輪船、潛艇、高速列車的設(shè)計都涉及流體力學(xué)問題。流體力學(xué)的應(yīng)用如此廣泛，使學(xué)生了解到學(xué)習(xí)流體力學(xué)的重要性，學(xué)生自然就產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)好流體力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

二、在講解理論知識時，做到重點突出，避免降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

數(shù)學(xué)和力學(xué)之間的緊密關(guān)系在流體力學(xué)這一力學(xué)分支中得以充分體現(xiàn)，無論是連續(xù)性方程還是能量方程的推導(dǎo)，沒有扎實的數(shù)學(xué)功底，流體力學(xué)不可能得到很好的提高。只有掌握扎實的數(shù)學(xué)知識，在公式的推導(dǎo)過程中才不會感到枯燥；對于數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)差的同學(xué)很容易在老師的推導(dǎo)過程中產(chǎn)生厭煩心理，而漸漸失去學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，所以在學(xué)習(xí)流體力學(xué)時應(yīng)備一本高等數(shù)學(xué)書。

有的教師過分強調(diào)知識的嚴密性和完整性，而忽略了學(xué)生的接受能力，把每個推導(dǎo)細節(jié)都逐一介紹，學(xué)生被弄得糊里糊涂、知難而退。有的教師直接給出公式，讓學(xué)生直接照背。筆者每次在講解理論公式之前，首先應(yīng)強調(diào)本次公式推導(dǎo)的一般步驟和重點，用到了哪些數(shù)學(xué)知識，哪些推導(dǎo)步驟需要掌握的，哪些推導(dǎo)步驟是不太重要的，是只需要記住結(jié)論的。如果步驟不重要為什么還要講呢，因為講的是理論研究的方法――如何用數(shù)學(xué)等方法解決流體力學(xué)問題，目的是讓學(xué)生掌握一種處理問題的方法，拓寬學(xué)生思路，通過這些方法的介紹掌握定理的產(chǎn)生和適用條件，加深對定理的理解和記憶以及應(yīng)用。比如說在講相對平衡的流體的壓強分布規(guī)律時，我首先告訴學(xué)生這個推導(dǎo)應(yīng)該會，因為這個推導(dǎo)步驟在解決一般平衡流體內(nèi)部的壓強分布規(guī)律和平衡流體對固體邊壁的作用力問題時非常有用；而在講動量方程時，強調(diào)記住結(jié)論并理解公式中各個物理量的含義。這樣做到重點突出，學(xué)生就會有的放矢的選擇性的集中注意力，避免了一個公式推導(dǎo)不理解而導(dǎo)致對整堂課的學(xué)習(xí)興趣的喪失。

三、多講一些實際生活中熟知的例子或重大事件，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

采用直觀有趣的實例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在初等教育和中等教育中用得較多，而在高等教育中則較為少見，一方面大學(xué)的課程專業(yè)性較強，對許多課程來講，列舉出與我們?nèi)粘Ｉ钣嘘P(guān)的具有一定深度的一些有趣實例來，并不是一件十分容易的事；另一方面，各門課程均存在著學(xué)習(xí)內(nèi)容不斷加大而授課時數(shù)不斷減少的情況，很多教師不愿將寶貴的課堂時間用在列舉實例上來。

流體力學(xué)雖理論上比較難，卻與生活和生產(chǎn)實際密切相關(guān)，在課程的講解過程中，多穿插一些實際生活中的現(xiàn)象，與課本中的理論結(jié)合起來講，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如講流體的粘性時，比較水的粘性和糖漿的粘性，在講有旋運動時先講龍卷風(fēng)的例子，通過分析現(xiàn)象，理解本質(zhì)。可以講一些重大事件，如在講流體靜力學(xué)的知識前講解1 993年青海溝后水庫垮壩事件，造成288入死亡和40人失蹤，溝后水庫突然垮壩失事是由于在設(shè)計上有缺陷和施工存在質(zhì)量問題造成的。還有三峽工程建還是不建所引起的爭論，流體力學(xué)專家的分析和參與討論決定三峽工程還是要建。這樣使學(xué)生感到學(xué)好流體力學(xué)的重要性和作為一個專業(yè)設(shè)計人員的應(yīng)有的責(zé)任心。

四、采用多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的授課方法相結(jié)合的手段

多媒體教學(xué)越來越得到廣泛的應(yīng)用，其最大優(yōu)點是形象、生動、具體、直觀、易于理解并可加強記憶。在流體力學(xué)課程中引入多媒體教學(xué)，為這門古老學(xué)科開創(chuàng)了新的教學(xué)環(huán)境，注入了新的活力。

第5篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

【關(guān)鍵詞】流體力學(xué)；教學(xué)研究；多媒體；啟發(fā)式教學(xué)；教學(xué)實驗

一、現(xiàn)狀及問題

流體力學(xué)課程具有非常強的科學(xué)性和系統(tǒng)性，有極強的理論性與實踐性，作為專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)提供理論基礎(chǔ)，這決定了這門課的教學(xué)目的既要使學(xué)生掌握基本理論知識， 又要使學(xué)生學(xué)會應(yīng)用這些知識解決實際問題。

目前流體力學(xué)課程教學(xué)存在兩個極端：一是偏重于數(shù)學(xué)推導(dǎo)，忽視理論的物理意義闡述和工程實例的引入，教學(xué)內(nèi)容枯燥無味，理論與實際脫鉤，學(xué)生只為學(xué)而學(xué)，沒有學(xué)習(xí)欲望； 二是偏重強調(diào)課程為專業(yè)服務(wù)，過多泛泛地講述案例，不深究理論基礎(chǔ)，沒有達到培養(yǎng)人才的教學(xué)目的。在教學(xué)課時一再壓縮情況下，

如何將流體力學(xué)課程內(nèi)涵貫穿于理論學(xué)習(xí)、實踐訓(xùn)練、創(chuàng)新精神、實際動手能力的培養(yǎng)整個學(xué)習(xí)過程，本文提出幾點看法。

二、教學(xué)研究

在教與學(xué)的關(guān)系上，最終目標是能真正調(diào)動學(xué)生、老師的積極性，保證教學(xué)的有效實施。

大學(xué)的流體力學(xué)課程進程快、信息量大，一環(huán)緊扣一環(huán)，有的知識點偏重基礎(chǔ)理論，有的偏重生活常識，還有的偏重工程應(yīng)用。如何將枯燥的理論內(nèi)容和實驗過程轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦用枋觯箤W(xué)生便于記憶、掌握，作者認為基于教師對教學(xué)內(nèi)容深刻理解和深厚語言技巧，對于不同類型的知識點可采用相應(yīng)方法進行教學(xué)。

1.用形象的教學(xué)方法，加深基礎(chǔ)理論的理解

流體力學(xué)是一門基礎(chǔ)課程，是后續(xù)許多專業(yè)課程的基礎(chǔ)，所以教學(xué)中要重視奠定扎實基礎(chǔ)，重視學(xué)生對物理現(xiàn)象的認識、物理概念的建立及規(guī)律分析，借助先進的教學(xué)手段，對加深基本理論的理解和掌握意義重大。

多媒體教學(xué)因其形象、生動、具體、直觀，越來越得到廣泛的使用，在流體力學(xué)課程中引入多媒體教學(xué)，可以將很難用語言描述的物理現(xiàn)象，如渦量和紊流等搬上屏幕，幫助學(xué)生建立清晰的物理概念，縮短認識過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望，為教學(xué)質(zhì)量提高提供了保障。如湍流這個流體力學(xué)中100多年來公認的難題，授課老師可以利用高速攝像儀拍攝的各種流體流動圖像和利用熱線風(fēng)速儀采集的湍流脈動信號，向?qū)W生展示湍流的基本概念和理論。

2.用啟發(fā)式教學(xué)形式，加深與生活常識密切相關(guān)的知識點的理解

高等教育中采用直觀有趣的事例參與教學(xué)過程，較為少見，因為對于像流體力學(xué)這樣的基礎(chǔ)理論課，要列舉出與日常生活密切相關(guān)，且有一定深度的有趣事例，并不是一件容易的事。這就要求授課老師有深厚的理論基礎(chǔ)和責(zé)任心，采用啟發(fā)教學(xué)形式，依據(jù)學(xué)習(xí)過程的客觀規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生主動、積極、自覺地掌握知識，通過具體事例，使學(xué)生能充分意識到本課程對今后工作和學(xué)習(xí)的重要意義，激發(fā)其學(xué)習(xí)欲望。如講述某一理論時，可由日常生活中的有趣事例或歷史上的重大事件慢慢引入到理論機理。

另一方面，為了提高大學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，授課老師可根據(jù)課程進度，開展各種級別的趣味課題。這些課題分為兩種類型：一種是修完流體力學(xué)課程的學(xué)生根據(jù)興趣，通過查閱相關(guān)資料后自擬研究課題，寫讀書筆記，采用頭腦風(fēng)暴式課堂討論，并不斷解答分析問題，最終形成研究結(jié)論；另一類課題是授課老師自擬題目，供學(xué)生選擇，其討論過程與上面相同。學(xué)生通過參加這些趣味課題，鞏固了書本知識，實踐能力和創(chuàng)新能力得到了較大提高。

3.加強教學(xué)過程中的實驗環(huán)節(jié)

實驗是理論的搖籃，作為工科學(xué)校的大學(xué)生，其實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)為其成為創(chuàng)新人才起著舉足輕重的作用。

在實驗過程中實現(xiàn)基本理論與工程應(yīng)用有機結(jié)合，豐富了教學(xué)內(nèi)容， 提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強了學(xué)生的感性認識，大大提高學(xué)生對本門課程的興趣。實驗課要注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生獨立操作能力。

另一方面，改革實驗課考核的方法，考核過程中增加師生間互動，由原來只看實驗結(jié)果，變成由授課老師和實驗教師共同對學(xué)生的操作能力、理解能力、創(chuàng)新能力進行全面考核。

流體力學(xué)作為一門給排水專業(yè)、環(huán)境專業(yè)、水利水電工程專業(yè)、港口及航道工程專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其日常教學(xué)工作任重道遠，為適應(yīng)流體力學(xué)的學(xué)科發(fā)展需要，提高教學(xué)效果，教師只要多花時間，多動腦筋，因材施教，教學(xué)與實驗、管理各部門緊密配合，一定能取得好的教育效果，教育的最終目的才能實現(xiàn)。

第6篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

[關(guān)鍵詞]流體力學(xué) 教學(xué)方法 生活常識

一、前言

《工程流體力學(xué)》是機械類各專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程主要講述流體力學(xué)的基本原理及其在工程中的應(yīng)用。它是為學(xué)生后面專業(yè)課的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對學(xué)生的要求較高，但由于該課程對學(xué)生的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)以及綜合分析和處理問題的能力的要求較高，因此學(xué)生普遍反映是一門難學(xué)的課程。為了讓學(xué)生較好地學(xué)習(xí)這門課程，任課應(yīng)該做到以下幾點。

二、方法

1.上好緒論課

緒論課不僅僅是指《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)的開始，同時也應(yīng)該是每一章的前言介紹。

在緒論課的教學(xué)上，教師應(yīng)該把握以下三點：(1)樹立學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的信心。由于上新課的學(xué)生可能從各種渠道了解的流體力學(xué)是一門難學(xué)的課程，從而對該課程產(chǎn)生畏懼感，學(xué)生就會帶著一種逃避心理去學(xué)習(xí)，僅僅接受課堂上的知識，而自己不去鉆研思考，這樣是學(xué)不好該課程的。教師要讓學(xué)生感覺到，這門課程并不難學(xué)，其實我們在中學(xué)的時候已經(jīng)接觸到了其中的很多內(nèi)容，只是現(xiàn)在表述發(fā)生了變化或者增添了新的內(nèi)容，使該學(xué)科體系更加完善、合理；(2)教師需要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是學(xué)習(xí)的最大動力，教師應(yīng)該讓學(xué)生直觀形象地了解工程流體力學(xué)的廣泛應(yīng)用性以及內(nèi)容的趣味性，將一些學(xué)生感興趣的與日常生活或生產(chǎn)實際有關(guān)的例子介紹給學(xué)生；(3)突出課程的重要意義和實踐價值。教師應(yīng)在緒論課中做到精心組織策劃，讓學(xué)生了解該學(xué)科體系的研究對象和研究方法，讓學(xué)生知道為什么要學(xué)習(xí)該課程，在今后的學(xué)習(xí)中應(yīng)該用什么樣的方法去學(xué)習(xí)。

在大多數(shù)的教材中，在每一章之前，都會有一段比較簡短的文字介紹，告訴學(xué)生本章的知識點以及相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法，這是比較重要的一個部分，能夠使學(xué)生站在一定的高度把握整章的內(nèi)容，知道各知識體系之間的相互結(jié)構(gòu)，但是學(xué)生在閱讀的時候往往會忽略的，以至于學(xué)完課程之后，只能對簡單的問題進行分析處理，遇到復(fù)雜的問題就不知道從哪個地方著手，因此需要教師在講課時加以強調(diào)。

2.及時對所學(xué)內(nèi)容進行總結(jié)

工程流體力學(xué)是以流體作為研究對象的，所涉及的概念比較多，容易讓學(xué)生產(chǎn)生混淆。如果及時的對所學(xué)內(nèi)容進行總結(jié)，就會加深學(xué)生對概念的理解和記憶。例如，流體力學(xué)中有幾個比較重要概念，理想流體、定常流動、不可壓縮、平面流動、無旋運動等等，在任何一本教材中，這些概念都不是同時出現(xiàn)的，學(xué)生可能會對某些概念產(chǎn)生遺忘，或者是知道概念，但不知道具體該如何去應(yīng)用，因此在相關(guān)概念介紹完之后，可以建立如下的表1，使個概念的物理含義，數(shù)學(xué)表達式一目了然。由于目前流體力學(xué)教材大多按照由淺入深的原則編寫，即先講靜力學(xué)后講動力學(xué)；先講一元流動后講平面流動；先講理想流體后講粘性流體。各章的內(nèi)容分得比較細，每一章都有許多公式和理論，各公式的得出也分別采取了不同的方法，給人以流體力學(xué)的理論模型和公式非常之多難于掌握的感覺。實際上，這些理論和公式大多是交叉重復(fù)的，因此對于教材中出現(xiàn)的流體靜止的微分方程、理想流體的運動方程以及N-S方程也可以放在一起加以總結(jié)。

另外，在有些時候，學(xué)生學(xué)完了一章的內(nèi)容，卻不清楚這一章到底在研究一個什么問題，這就更需要教師在上課時進行總結(jié)。以文獻[1]的第四章為例，在前面的及格小節(jié)中介紹了流體運動狀態(tài)、紊流的分布狀況等等，學(xué)生學(xué)完之后往往會產(chǎn)生疑惑：為什么要研究這些東西?其中哪些是重點?作為教師應(yīng)該及時告訴學(xué)生，這一章研究的是如何計算粘性流體的流動損失，其中關(guān)鍵的是沿程阻力系數(shù)的計算，而沿程阻力系數(shù)與流體流動的狀態(tài)有關(guān)，層流可以有定解，而紊流中影響沿程阻力系數(shù)的因素過多，大多數(shù)用半理論半試驗的方法求解，前面的內(nèi)容是為后面做鋪墊的，主要講述了研究流體的一種思路，這樣學(xué)生才能夠站在一定的高度去學(xué)習(xí)和思考。

表1 物理概念和表達式的對應(yīng)關(guān)系表

3.將流體力學(xué)知識與中學(xué)知識和生活聯(lián)系起來

學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候，往往會把自己新學(xué)到的知識和原有知識進行聯(lián)系，同時做出比較。教師應(yīng)該掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，積極引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)。例如在講解伯努力方程時，為了加深學(xué)生對公式的記憶和理解，可以將方程兩邊同乘以mg，所得到的結(jié)果類似于中學(xué)所學(xué)到的機械能守衡，首先使學(xué)生了解到伯努力方程的實質(zhì)是能量守衡；但是與機械能守衡相比多出來pm/ρ=pV一項，可以解釋成因為流體的流動性，整個流體不是一個整體，流體之間還存在壓力能的作用，讓學(xué)生進一步理解的流體的流動性所產(chǎn)生的影響；最后可以使學(xué)生清楚地理解每一項的含義：位置水頭、速度水頭以及壓力水頭。同樣的，在學(xué)習(xí)靜止液體的壓強分布是可以和中學(xué)的壓強計算公式聯(lián)系起來，學(xué)習(xí)動量方程的時候可以和中學(xué)的沖量定律聯(lián)系起來等等。

流體力學(xué)的理論性較強，公式較多，學(xué)生的理解比較困難，也缺乏相應(yīng)的學(xué)習(xí)興趣，需要教師在講課過程中不斷和生活相聯(lián)系。需要教師在課程的講解過程中，多穿插一些實際生活中的現(xiàn)象，與課本中的理論結(jié)合起來講，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講流體的粘性時，可以讓學(xué)生比較水的粘性和糖漿的粘性；在講解流體流動的兩種狀態(tài)的時候，可以讓學(xué)生回想輕輕打開水龍頭時的現(xiàn)象：開始水流是一非常細的層流細流，隨著水流下降，在重力加速度作用下，速度逐漸加快，水滴開始飄動，水流由層流轉(zhuǎn)化為紊流；在在講解因邊界層分離而產(chǎn)生的壓差阻力，可以談?wù)劕F(xiàn)實中的克服壓差阻力的方法，一是將物體表面做成流線型(如汽車)，二是增大物體表面的粗糙度，增大紊流度(如壘球)，從而推遲邊界層的分離。

4.注重對學(xué)生學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)

“授人以魚，不如授人以漁”?！豆こ塘黧w力學(xué)》不同于其它力學(xué)，所用的研究方法――歐拉法――是學(xué)生首次遇到的，讓學(xué)生掌握方法顯得尤為重要。另外，由于課堂教學(xué)時間的限制，教師不可能把每一個問題都講透徹，就需要學(xué)生自己課后去領(lǐng)悟。例如，在講解水擊的形成、音速以及激波的時候，為了滿足定常的條件，都用到了相同的坐標建立方法和分析方法，教師在課程上只需要講清楚一個問題，剩下的只需要強調(diào)幾個物理現(xiàn)象之間的區(qū)別以及由此產(chǎn)生不同的結(jié)論就可以了，這樣既提高了了學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法的能力，又節(jié)約了課堂教學(xué)時間。同樣的還有流體運動方程的推導(dǎo)、相似準則數(shù)表達式的推導(dǎo)等等。

三、結(jié)束語

綜上所述，上好緒論課、及時對所學(xué)內(nèi)容進行總結(jié)、將流體力學(xué)知識與中學(xué)知識和生活聯(lián)系起來以及讓學(xué)生注重對學(xué)習(xí)方法的學(xué)習(xí)是教師在講授《工程流體力學(xué)》課程中需要注意的幾個方面，這四個方面在實際講課中并沒有明顯的界線，是相互聯(lián)系的：上好緒論課是課程前的準備，及時對所學(xué)內(nèi)容進行總結(jié)是課程后的復(fù)習(xí)，而將流體力學(xué)知識與中學(xué)知識和生活聯(lián)系起來以及讓學(xué)生注重對學(xué)習(xí)方法的學(xué)習(xí)是方法和手段。如何提高《工程流體力學(xué)》課程的教學(xué)水平是一個十分廣泛而復(fù)雜的課題，以上只是筆者在教學(xué)改革中的一些體會和認識，其中許多問題尚需進一步探索和研究。

參考文獻：

[1]莫乃榕. 工程流體力學(xué)[M].華中科技大學(xué)出版社，2000.

[2]高殿榮，吳曉明.工程流體力學(xué)[M].機械工業(yè)出版社，1999.

[3]W.F.休斯， J.A.布賴頓.流體動力學(xué)[M].科學(xué)出版社，2002.

[4]李文科.流體力學(xué)與流體機械課程教學(xué)改革與實踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版).

第7篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；環(huán)境工程；教學(xué)方法；教學(xué)效果

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）43-0095-03

環(huán)境工程專業(yè)中關(guān)于污染物的遷移和擴散問題、流體在管路中的輸運問題均離不開流體力學(xué)的基本知識，因此，《工程流體力學(xué)》是該專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)效果的好壞也直接影響了后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。筆者對近十年的教學(xué)進行思考和總結(jié)，并就如何提高環(huán)境工程專業(yè)《工程流體力學(xué)》的教學(xué)效果做一些探討。

一、認真?zhèn)湔n，形成自己的教學(xué)風(fēng)格

流體力學(xué)課程的特點是系統(tǒng)性強、公式多，并對物理和高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)要求高，這就要求教師對這門課的內(nèi)容要熟練掌握，所以筆者在課下花了很多時間把講課的內(nèi)容熟記于心，找到課程講解中的關(guān)鍵點，經(jīng)過自己消化和提煉，建立起自己的教學(xué)體系和風(fēng)格。通常，課堂內(nèi)容被分成四個部分：（1）復(fù)習(xí)上堂課的知識點；（2）提出新的工程和應(yīng)用問題；（3）在黑板上給出新問題所涉及的公式的推導(dǎo)過程；（4）應(yīng)用和總結(jié)。工程和應(yīng)用問題的引入可結(jié)合專業(yè)背景，多講實際的案例。如學(xué)生宿舍或教學(xué)樓的給水壓力應(yīng)該如何計算，以此引出水頭損失的概念；高爾夫球表面的蜂窩狀設(shè)計會使其運動的阻力如何變化，由此引出曲面邊界層分離的概念。還可以在教學(xué)中適當介紹流體力學(xué)在實際生活中的應(yīng)用，學(xué)生會被這些問題吸引，覺得流體力學(xué)不僅僅是速度和壓力的偏導(dǎo)公式，而是鮮活、有用而又有趣的，因而重視并逐漸喜歡這門課程的學(xué)習(xí)。在公式講解時要注重融會貫通，比如在講Navier-Stokes方程時，筆者會引導(dǎo)學(xué)生三步走：第一步，這個方程并不深奧難懂，就是牛頓力學(xué)中的F=ma；第二步，F(xiàn)在流體問題上的具體體現(xiàn)有哪些力？無非是質(zhì)量力和表面力，而表面力又分壓應(yīng)力和切應(yīng)力，而加速度則是一個多元函數(shù)的求導(dǎo)問題，包括時變和位變加速度，這樣方程的形式就有了；第三步，如果流體處于靜止或相對靜止，方程變成歐拉平衡微分方程，如果流體無黏性，方程又變成歐拉運動微分方程。通過這樣一個由低到高再到低，由簡到繁再化簡的過程，學(xué)生就能深入理解前后學(xué)習(xí)的公式，消除學(xué)生的畏懼感。在課堂教學(xué)中，要不斷地對學(xué)生提問，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。只要提問恰到好處，切中要害，發(fā)人深思，學(xué)生的思維就會活躍起來。在講解均勻流動斷面的壓強分布問題時，筆者會問學(xué)生，這是巧合嗎？為什么會有這樣的巧合？然后引導(dǎo)學(xué)生從過流斷面的受力入手分析壓強分布，學(xué)生豁然開朗。筆者也會引導(dǎo)學(xué)生發(fā)表自己的看法，這也無形中培養(yǎng)了學(xué)生的自信心，學(xué)生聽課的積極性更高，而這也有助于激發(fā)教師的教學(xué)熱情。

二、選擇合適的教學(xué)手段

隨著現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段的出現(xiàn)，現(xiàn)在課堂大多以教學(xué)課件為中心展開教學(xué)，由于節(jié)約了大量板書時間，課件中又可插入圖形、圖像、動畫和錄像等多種媒介，從而使得多媒體教學(xué)具有信息量大、教學(xué)內(nèi)容形象直觀等優(yōu)點，這些都有助于引發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣。然而，筆者在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)，如果對流體力學(xué)中公式推導(dǎo)和習(xí)題講解也采用多媒體方式，其教學(xué)效果卻不如板書理想。因此，對于流體力學(xué)課程的主體教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以傳統(tǒng)的教學(xué)手段為基礎(chǔ)，而在復(fù)習(xí)上堂課的知識點、提出新的工程和應(yīng)用問題以及公式的應(yīng)用和總結(jié)上，多媒體的教學(xué)手段更為合適。在緒論課上有關(guān)流體力學(xué)在專業(yè)中的應(yīng)用、流體力學(xué)學(xué)科發(fā)展歷史，以及后續(xù)課程中壓力體畫法、雷諾試驗、曲面邊界層分離等內(nèi)容則可充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，通過動畫、圖片以及錄像等內(nèi)容向?qū)W生進行介紹?？傊?，在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，教師應(yīng)以提高教學(xué)效果為目的，對各種教學(xué)手段揚長避短，綜合利用，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點靈活選擇合適的教學(xué)方式。

三、及時與學(xué)生溝通，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與進度

學(xué)生反饋是評價教學(xué)效果的重要一環(huán)，因此筆者經(jīng)常利用課后時間與學(xué)生進行溝通，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)生的反饋信息，實時動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進度。筆者在平時與學(xué)生的溝通中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生認為流體力學(xué)難學(xué)，其難點主要是相關(guān)的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理和理論力學(xué)的知識點較多，并且已有所遺忘造成。因此，如果在上課中直接引入，學(xué)生必然會有陌生感，也就影響了相關(guān)的流體力學(xué)知識點的學(xué)習(xí)效果。針對上述情況，筆者在靜力學(xué)的流體平衡微分方程推導(dǎo)前，先給學(xué)生復(fù)習(xí)泰勒級數(shù)的相關(guān)內(nèi)容，在液體作用在平面上的總壓力的教學(xué)前，先復(fù)習(xí)靜面矩、慣性矩等相關(guān)內(nèi)容，在流體運動學(xué)內(nèi)容的教學(xué)前，先給學(xué)生復(fù)習(xí)梯度、旋度和散度的概念。通過上述措施，教學(xué)效果有明顯改善。在學(xué)習(xí)不可壓流體動力學(xué)基礎(chǔ)時，由于相關(guān)概念較抽象，涉及較多高等數(shù)學(xué)的知識點，因此學(xué)生感到吃力，上課的互動效果也變差，這時，教師應(yīng)適當放慢教學(xué)進度，同時也可根據(jù)學(xué)生掌握的實際情況，適當降低教學(xué)要求和難度，將教學(xué)重點放在對概念的理解上。畢竟，在目前各專業(yè)及其基礎(chǔ)課程學(xué)時數(shù)減少的背景下，適當?shù)貙δ承┲R點的教學(xué)要求進行調(diào)整是有必要的。

四、注重作業(yè)批改，上好習(xí)題課

作業(yè)是流體力學(xué)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過獨立完成作業(yè)，可深化對課堂所學(xué)知識的理解，提高對實際工程問題的分析能力和解決能力，并進一步檢驗課堂教學(xué)的實際效果。學(xué)生的作業(yè)布置應(yīng)該做到“少而精”，并力求習(xí)題具有典型性，能涵蓋主要的教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)緊扣基本概念和基本方法精選題目，同一類型的題目一般控制在2道以內(nèi)[1]。在作業(yè)的批改過程中，教師不應(yīng)只是給出對或錯的評判，而是應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的解題過程，給出求解出錯的關(guān)鍵點，并在作業(yè)本上明確標示出，筆者還會在學(xué)生的作業(yè)本上寫上批語，對于完成情況較好的學(xué)生，針對其解題思路和書寫情況等給出肯定的評價，而對于完成情況較差的學(xué)生，也會指出其應(yīng)注意的地方，并提出改正的要求，最后再根據(jù)學(xué)生的完成情況給出成績等級。通過上述方法，使學(xué)生自覺意識到作業(yè)的重要性，同時也感受到教師對其學(xué)習(xí)行為的尊重，上述措施也能促使學(xué)生認真完成作業(yè)，減少抄襲現(xiàn)象。為了能深刻理解流體力學(xué)的理論知識并能加以靈活運用，需要求解各類典型題目來獲得經(jīng)驗并不斷消化各知識點并達到觸類旁通的效果[2]，習(xí)題課正是實現(xiàn)上述目的的有效手段。習(xí)題講解不能只給解答過程，而是要站在學(xué)生的角度，以學(xué)生為主體和他們一起討論問題、研究問題、解決問題，體現(xiàn)互動式教學(xué)；對于某些問題的求解，也力求能從不同的方法入手，開闊學(xué)生思路，例如對于平面和曲面在液體中的受壓大小問題，教材分別給出了這兩個問題的求解公式，教師可引導(dǎo)學(xué)生：既然平面是曲面的一種特殊情況，那么能不能用曲面的壓力體概念去求解平面在鉛垂方向的受力大小呢？結(jié)果證明是可以的。習(xí)題的講解還應(yīng)反映學(xué)生對課程的掌握情況，因此不僅要講正確的分析過程，還要講作業(yè)中出現(xiàn)的錯誤的分析過程，并通過對比分析，找到出錯的原因，進一步厘清和深化概念。教學(xué)工作是一項繁重而又細致的任務(wù)，需要教師有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，“學(xué)而不厭，誨人不倦”，因此教師也要在教學(xué)過程中不斷地學(xué)習(xí)，從掌握學(xué)科知識的深度和廣度上不斷要求自己，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面做有心人，只有這樣，才能不斷改善教學(xué)效果，為環(huán)境工程專業(yè)的人才培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]張羽，張仙娥.環(huán)境工程專業(yè)《流體力學(xué)》的教學(xué)探討[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報（社科版），2010，26（4）：156-157.

第8篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

[關(guān)鍵詞] 流體力學(xué)課程；創(chuàng)新性實驗；科研訓(xùn)練；實踐教學(xué)

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-893X（2013）01?0072?02

流體力學(xué)作為理工科院校的專業(yè)基礎(chǔ)課，國內(nèi)的高等院校都十分重視。大部分院校在開出能量方程實驗、雷諾實驗等基礎(chǔ)型實驗以外，還開設(shè)了研究創(chuàng)新性實驗。如浙江大學(xué)國家力學(xué)實驗教學(xué)示范中心開設(shè)有西湖流場電擬實驗、沖排沙旋流器實驗設(shè)計與試驗、流量檢測與控制實驗、新型滲流實驗等，新開發(fā)綜合型、研究型和設(shè)計型教學(xué)實驗20多項。[1]哈工大依托力學(xué)學(xué)科的國防與航天特色，利用科研成果研制開發(fā)具有較高水準、融合多門基礎(chǔ)力學(xué)課程的綜合性、研究性實驗，形成了高起點、實踐性與設(shè)計性強、突出綜合能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗教學(xué)體系，為培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力提供了良好的平臺，建設(shè)了具有哈工大特色的力學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)體系，研制開發(fā)研究性實驗項目3個[2]。同濟大學(xué)力學(xué)實驗中心有13 個全天開放的設(shè)計性、創(chuàng)新性開放性實驗項目，如：塔桅結(jié)構(gòu)動、靜測試創(chuàng)新實驗，結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷檢測開放實驗等[3]。河海大學(xué)力學(xué)實驗教學(xué)中心在學(xué)校支持下，從硬條件和軟資源兩方面為大學(xué)生創(chuàng)新活動提供服務(wù)平臺。其專門設(shè)有大學(xué)生力學(xué)創(chuàng)新制作室，為大學(xué)生課外制作活動提供工作用房，添置必要加工機械設(shè)備，如車床、銑床和鉗工臺等，為學(xué)生的模型制作提供條件[4]。

南京理工大學(xué)（簡稱南理工）流體力學(xué)實驗室結(jié)合本校的專業(yè)特點和現(xiàn)有資源，在開展研究創(chuàng)新性實踐教學(xué)方面也做了大量的工作。

一、基本情況

流體力學(xué)是南理工工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，開設(shè)該課程的專業(yè)有工程力學(xué)、安全工程、特種能源工程與煙火技術(shù)、熱能與動力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、新能源技術(shù)、機械工程及自動化、交通工程、車輛工程等。課程大綱要求學(xué)生從實驗中觀察流體力學(xué)現(xiàn)象，驗證能量方程等，并掌握一些基本的流體力學(xué)測試技能，并對武器系統(tǒng)與發(fā)射工程等專業(yè)的學(xué)生提出了開展研究創(chuàng)新性實驗的要求。實驗室利用現(xiàn)有資源面向全校開出了大部分流體力學(xué)基礎(chǔ)性實驗，如流體靜力學(xué)實驗、伯努利方程實驗、動量定律實驗、畢托管測速實驗、雷諾實驗、文丘里流量計實驗、沿程水頭損失實驗、局部阻力系數(shù)實驗、孔口與管嘴出流實驗、流動演示實驗、流譜流線顯示、水擊綜合實驗、靜壓傳遞自動揚水實驗、虹吸原理實驗、空化機理實驗、紊動機理實驗和風(fēng)洞測力實驗。這些實驗增強了學(xué)生對流體力學(xué)知識的理解和培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。同時開出了部分綜合性、設(shè)計性實驗項目，如低速翼型繞流流動特性實驗、風(fēng)洞模型設(shè)計實驗等。同時，還積極開展本科生科研訓(xùn)練與課外科技活動，開出一定比例的創(chuàng)新性實驗項目。如某飛行器外流場的并行數(shù)值仿真、某型有翼彈箭氣動特性計算、PXI總線在風(fēng)洞測控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究、空壓機電氣控制設(shè)計等科研訓(xùn)練項目。另外，實驗室還承擔(dān)了部分本科生和研究生的畢業(yè)設(shè)計實驗教學(xué)任務(wù)。

二、主要項目

南理工流體力學(xué)實驗室是江蘇省力學(xué)實驗教學(xué)示范中心的重要實驗室，師資力量雄厚，流體力學(xué)設(shè)備先進、齊全。設(shè)備主要有低速風(fēng)洞、自由射流超跨音速風(fēng)洞、亞跨超音速風(fēng)洞、集群計算機和完整配套的流體力學(xué)試驗教學(xué)設(shè)備等。作為江蘇省首批力學(xué)實驗教學(xué)示范中心重點建設(shè)單位，經(jīng)過學(xué)校本科一期、二期、三期建設(shè)后，實驗室在開出大量基礎(chǔ)型實驗、提高性實驗的基礎(chǔ)上，開出了部分前沿性創(chuàng)新性實驗項目。如某彈箭氣動布局與設(shè)計、翼型繞流流動特性實驗、高速風(fēng)洞流場觀測與參數(shù)測試、高速風(fēng)洞壓力分布實驗、某型彈箭氣動力測試實驗等。這些實驗項目充分利用現(xiàn)有資源優(yōu)勢，并與科研工作緊密結(jié)合，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識有十分積極的意義。這些實驗要求有一定的空氣動力學(xué)知識，武器類專業(yè)的學(xué)生對這些實驗興趣濃厚。盡管由于加工經(jīng)費較多，風(fēng)洞運行成本較高，實驗開展受到一定影響，且由于風(fēng)洞是大型科研貴重儀器設(shè)備，只有專職教師才能進行風(fēng)洞運行操作，學(xué)生的動手能力培養(yǎng)方面受到一定制約，但是，在模型設(shè)計、氣動布局設(shè)計等方面，學(xué)生的設(shè)計能力和創(chuàng)新意識等能夠得到提高。所以，實驗室克服困難，充分利用風(fēng)洞資源優(yōu)勢，堅持積極開展流體力學(xué)研究創(chuàng)新性實踐教學(xué)活動。學(xué)校在流體力學(xué)研究創(chuàng)新性實驗項目建設(shè)中充分利用現(xiàn)有資源優(yōu)勢，在現(xiàn)有實驗項目基礎(chǔ)上，結(jié)合科研任務(wù)，利用低速風(fēng)洞和超音速風(fēng)洞已經(jīng)開出或計劃開出的研究創(chuàng)新性項目有：

① 風(fēng)機翼型氣動特性研究。該實驗是為了適應(yīng)南理工新能源專業(yè)教學(xué)需要而新開設(shè)的研究創(chuàng)新性實驗，目的在于研究不同翼型的氣動特性，為風(fēng)機翼型選擇提供依據(jù)。

② 激光煙流法流動顯示實驗。該實驗主要用于低速繞流流譜分析、繞流流動機理研究，對學(xué)生觀察復(fù)雜流動現(xiàn)象、分析流動機理、理解深奧的流體力學(xué)理論知識有較大幫助。

③ 彩色紋影流動顯示實驗。該實驗用彩色紋影技術(shù)顯示復(fù)雜流場，讓學(xué)生了解超音速流場建立過程、超音速流場建立的條件和流場波系構(gòu)成，學(xué)生運用光學(xué)知識進行流場顯示，提高其綜合實驗技能和分析能力。通過該實驗對看不見、摸不著的流場有了全新的認識。

④ PIV三維速度場測量與非定常復(fù)雜流動研究。該實驗?zāi)康脑谟谧寣W(xué)生了解先進的流體力學(xué)測量儀器，掌握三維速度場測量方法，開展非定常復(fù)雜流動研究工作。

⑤ 風(fēng)洞天平校準技術(shù)研究。風(fēng)洞天平是風(fēng)洞實驗最重要的測量儀器之一，其精度直接影響到測量數(shù)據(jù)的可靠性、有效性。因此，對其進行高精度的校準十分重要，開展該研究有助于學(xué)生更好地了解風(fēng)洞天平工作原理、掌握先進的校準技術(shù)，并提高學(xué)生軟件設(shè)計能力和開發(fā)能力。

⑥ 彈箭氣動布局設(shè)計實驗。該實驗的目的是提高學(xué)生氣動設(shè)計水平，培養(yǎng)學(xué)生彈箭氣動設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。

⑦ 翼型氣動特性遙測與分析。該項目要求學(xué)生采用遙測技術(shù)對翼型氣動特性進行研究、設(shè)計。

三、教學(xué)效果

流體力學(xué)研究創(chuàng)新性實驗和教師科研任務(wù)結(jié)合起來，讓學(xué)生參與到科研工作中，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識、協(xié)作精神，教學(xué)效果顯著。如電氣專業(yè)和建環(huán)專業(yè)本科生鄭建、黃華和陳守信等3名學(xué)生組成團隊，進行了翼型氣動特性測試與分析研究，其共同完成的作品“翼型氣動特性遙測與分析” 獲全國挑戰(zhàn)杯競賽三等獎，“風(fēng)洞試驗無線測壓裝置”獲實用新型專利。該次跨專業(yè)團隊科研訓(xùn)練項目共分三個子課題，一個是翼型設(shè)計及風(fēng)洞試驗子課題，第二個是氣動數(shù)值計算，另外一個是無線測試技術(shù)子課題。三個子課題之間必須相互協(xié)調(diào)才能順利完成，通過這次科研訓(xùn)練，學(xué)生對成員之間協(xié)調(diào)配合的重要性有了深刻認識。

風(fēng)洞實驗是部分學(xué)生特別感興趣的項目之一，學(xué)生對其實驗原理、實驗現(xiàn)象的分析有濃厚的興趣和研究探索的欲望，對飛行器受力分析、飛行控制和彈道計算也產(chǎn)生了了解、探索的欲望。因此，開設(shè)這些流體力學(xué)實驗，不但提高了學(xué)生的操作技能、綜合分析能力，還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)課程的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生研究、探索、創(chuàng)新的意識。

參考文獻：

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[2] 安健，張鵬.建設(shè)高水平實驗室 培養(yǎng)高水平人才[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（5）：171-173.

第9篇：與流體力學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象范文

關(guān)鍵詞：雷諾實驗原理 流動狀態(tài) 流動速度 粘滯阻力

中圖分類號：O357 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0062-01

實驗是流體力學(xué)研究流體運行規(guī)律、揭示其內(nèi)在本質(zhì)的重要手段和方法，因為實驗更接近現(xiàn)實，更具有真實性。但由于實驗受客觀條件及人們觀察能力的局限，最終所得結(jié)論未必是事物的本質(zhì)。也就是說，盡管人類可以透過現(xiàn)象看本質(zhì)，但所看到的現(xiàn)象未必都是本質(zhì)。雷諾實驗中就反映出了這樣的問題。

層流和湍流兩種流態(tài)是英國著名科學(xué)家雷諾（Reynolds）1883年在管道流體（水）實驗中發(fā)現(xiàn)的，并在實驗原理中揭示出兩種流態(tài)的變化規(guī)律。其中的觀點為：在管徑、流體密度和粘度（動力粘滯系數(shù)）等條件不變的情況下，流速與流動狀態(tài)相關(guān)。當流速小于某一數(shù)值時，流態(tài)為層流；當流速大于某一數(shù)值時，流態(tài)為湍流。流速增大，使層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳎涣魉贉p小，使湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鱗1]。這一觀點被后人沿用至今。德國流體力學(xué)教授歐特爾在《普朗特流體力學(xué)基礎(chǔ)》一書中也曾借助香煙冒出的煙氣來描述層流到湍流的變化過程，并以圖示[2]。但筆者在煙氣實驗中發(fā)現(xiàn)：煙氣上升從層流到湍流，流速不是在加快，而是在放慢。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)新的觀點：在其它條件不變的情況下，流態(tài)改變不是取決于速度，而是粘滯阻力。這一觀點是否合理，我們可通過分析以下兩個實驗得以證實。

1 對“煙氣上升”現(xiàn)象的分析

在空氣相對靜止（無風(fēng)力干擾）的環(huán)境下，我們觀察香煙點燃后冒出的煙氣：煙氣從冒出到消散，其形狀是由窄到寬的過程。剛冒出的煙氣是細而集中的煙柱，上升時如同一條穩(wěn)定的直線，距離熱源最近的煙氣顏色更淡，用手觸摸此處會感到很燙，這里的煙氣上升速度很快。隨著煙氣的升高，最初細而堅實的“直線”開始有些松散、變粗。在煙氣繼續(xù)升高時，開始出現(xiàn)波動，先是幅度不明顯、頻率不快的波動，逐漸發(fā)展成幅度較大、頻率較快的波動。然后煙氣開始慢慢散開，逐漸消失在空氣中。消散時的煙氣運動速度是全流程中最慢的（見圖1）。

通過對煙氣實驗的觀察發(fā)現(xiàn)：煙氣上升是溫差（忽略壓差、慣性等因素）作用的結(jié)果。但隨著煙氣升高，與熱源距離的拉大，溫度下降。這時煙氣本應(yīng)在慣性作用下繼續(xù)保持原速直線運動，但在空氣阻力作用下（沿程阻力），煙氣上升的速度在減緩，形狀由細變粗。這說明煙氣雖處層流狀態(tài)，但內(nèi)部的分子橫向運動在增加，只是規(guī)模不大而已。隨著煙氣繼續(xù)上升，而溫度進一步下降，空氣阻力進一步顯現(xiàn)，煙氣開始波動，并進入明顯的整體橫向移動，湍流就這樣逐漸形成，隨后向周邊擴散，直至溶于空氣之中。在這過程中，煙氣和空氣是通過流體特有的動力與阻力之間的變化關(guān)系體現(xiàn)了牛頓第三定律―― 作用力與反作用力，作用在同一條直線上，力的大小相等，方向相反，二者均屬同一性質(zhì)的力―― 摩擦力。

從圖2中可以看出，盡管作用力與反作用力之間的劃分方式有所不同，但它們之間的比例關(guān)系仍然是1∶1，只是需要一個漸變的過程。當煙氣因溫差作用而上升推動相對靜止的空氣時，空氣為受力者；但煙氣推動空氣的同時，也受到空氣的推力，所以煙氣又為受力者。由于氣體分子之間的相對運動是建立在相互接觸的流體層內(nèi)部，所以這種阻礙作用力屬于摩擦力中的粘滯阻力。物理學(xué)認為：分子間有距離、分子間有相互作用力及運動無規(guī)則等特征是物質(zhì)分子運動論的基本概念[3]，由于液體分子間距遠遠小于氣體，所以在液體分子動量較小時，分子間距變化僅局限在分子力控制范圍內(nèi)，粘滯阻力主要體現(xiàn)在分子間的引力上，流體運動呈現(xiàn)規(guī)則性，所以稱為層流；當液體分子動量較大時，由于分子間距已超出分子引力的控制范圍，所以粘滯阻力主要體現(xiàn)在無規(guī)則動量交換的加大，流體運動呈現(xiàn)不規(guī)則性，所以稱為湍流。由于氣體分子間距遠遠大于液體，分子間雖然也有引力，但作用很小，所以無規(guī)則運動是氣體分子運動中產(chǎn)生粘滯阻力的主要因素。氣體只有在空氣相對靜止的特殊條件下才體現(xiàn)出層流狀態(tài)，而在多數(shù)情況下都是湍流。為了強調(diào)煙氣上升的粘滯阻力效果，使其更接近雷諾實驗，我們在煙氣上升的某一高度放置一個頂端有孔的圓筒透明玻璃罩。觀察發(fā)現(xiàn)：罩內(nèi)少部分煙氣被放走，多數(shù)煙氣被攔住并與上升的煙氣相混（局部阻力作用），產(chǎn)生的湍流還有向下延伸的趨勢（見圖3）。這證實了粘滯阻力是湍流形成的重要原因。

2 重新分析雷諾實驗

從煙氣上升的觀察和分析中得出結(jié)論：在其它條件不變的情況下，流態(tài)的改變?nèi)Q于粘滯阻力，而不是流速。如果這一結(jié)論合理，那么在雷諾實驗中也應(yīng)得到證實。從雷諾實驗中看到：湍流的最初形成是從管道閥門處開始的，這說明閥門與湍流產(chǎn)生密切相關(guān)。流體力學(xué)告訴我們：閥門處是管道中“局部阻力”的產(chǎn)生地。所以說“局部阻力”對流態(tài)改變所產(chǎn)生的功效與筆者的觀點不謀而合（在現(xiàn)實中體現(xiàn)更多的是“沿程阻力”對流態(tài)改變的作用）。流體力學(xué)認為：閥門是管道突然收縮而引起流體在流動中產(chǎn)生“頸縮”現(xiàn)象，由此而產(chǎn)生的“旋渦”是局部阻力的主要特征[4]。筆者在同意這一觀點的同時，還要強調(diào)的是“頸縮”現(xiàn)象與閥門打開程度的關(guān)系。為了剖析雷諾實驗中湍流產(chǎn)生的原因，首先從層流產(chǎn)生時所需的必備條件談起。

雷諾實驗中為了使染色流束保持一條直線―― 層流，必備條件兩個：（1）管道閥門開口很小；（2）染色水針管出口要對準管道的軸心。這兩項要求使我們有了新的設(shè)想：所謂的“層流”流域并非布滿管道，而是只存在于管道軸心處很窄的流動范圍內(nèi)。我們知道：由于受管道壁面與流層以及流層與流層之間粘滯阻力的影響，最活躍、最易流動的流體在管道軸心處，這里是最先產(chǎn)生流量和流速的區(qū)域；又由于閥門打開得很小，管軸中心雖然有流動，但速度很慢，流動的流體層對周邊流體層的影響范圍也會很?。〒?jù)上述得知：分子動量較小時，分子力起主要作用），所以流動范圍會很窄。筆者的這一觀點在“皮托管”測試流量的實驗中得到證實：當閥門開量較小時，“皮托管”只能測到管道軸心處的流量，而距離管軸中心線稍遠的地方則無法測到。這說明：只有軸心處的流體在流動，而周邊的流體則處于靜止狀態(tài)。另外，流體力學(xué)在描述管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響時認為：層流狀態(tài)下管壁粗糙度對摩擦系數(shù)沒有影響，而在湍流狀態(tài)下有影響[5]。這也在進一步證實：流量與軸心徑向擴展的正比關(guān)系。即使在牛頓內(nèi)摩擦定律中也只有“在一定的實驗范圍內(nèi)，液體層中的速度呈線性分布” 的說法[6]，但沒有證實過在流速很慢、液層厚度不限的情況下，速度的“線性分布”可無限延續(xù)。筆者所要證實的是：染色水針管出口之所以要對準管軸中心，是因為只有管道軸心處的水在流動，而且流動的范圍很窄，染色水針管只有對準軸心，染色水在流動中才能形成一條“直線”。當閥門逐漸開大時，情況改變了。在管道軸心的流體流速加快的同時，流動范圍也開始從軸心向周邊（徑向）擴展，流動范圍的擴展進度遠大于閥門截面擴大程度（這是由固體的穩(wěn)定性與流體的易流動性的不同特性決定的），這樣，除閥門管道存在軸向流動外，閥門管道口周邊又增加了更多的流體往里流動，與軸向流動的流體所不同的是：周圍的流體在進入閥門管道時，由于流體質(zhì)點在運動中的慣性，只能平滑過渡，而不能完全隨著管道邊壁的形狀突然變化而變化其運動方向，這樣一來閥門周邊的流體流動方向就要與閥門的軸向產(chǎn)生一個角度，使流體在閥門入口的不遠處集中，而形成局部阻力。在局部阻力的作用下，使染色流束的流動端速度放緩，但此時上游流束的流動仍保持原速，這樣一來在上游染色流束的推動下，使靠近閥門處的染色流束最先開始彎曲、波動。隨著閥門進一步開大，使閥門口周邊流量增大的同時，閥門處的阻力越加明顯。在這種情況下，閥門的排出量無法滿足更多需要流出的量，而剩余的流量則被堵在閥門口形成回流，對前行流體產(chǎn)生反作用力，正是這種反作用力增加了液體分子間無規(guī)則運動，使彎曲、波動的染色流束開始紊亂形成湍流，隨著閥門的繼續(xù)開大，這種紊亂現(xiàn)象逐漸從下游向上游延伸，最終擴展到整個管道。這就是在粘滯阻力作用下，雷諾實驗中的染色水從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯娜^程（見圖4）。

通過對雷諾實驗的重新觀察，使我們又一次證明：在其它條件不變的情況下，流態(tài)的改變來自運動流體中的粘滯阻力，而流速不是確定因素。

以上結(jié)論是在雷諾實驗設(shè)備完善、無外界干擾、調(diào)試得當?shù)那闆r下完成流體流態(tài)轉(zhuǎn)換過程中得到的，其實，在雷諾實驗的調(diào)試過程中我們?nèi)匀豢梢园l(fā)現(xiàn)粘滯阻力對運動流體的作用[7]。如：當管道閥門被突然關(guān)閉時，管道水停止流動了，但有色水仍并沒停止，在管道中靜止水的阻礙下，有色水的流速開始減緩并向周邊擴散，此景與煙氣上升似乎完全相同。但有人可能將這種速度放緩、擴散、紊亂的流動現(xiàn)象與布朗運動聯(lián)系起來，從而否定其湍流的本質(zhì)，這種理解是不合理的。布朗運動在說明分子是以不規(guī)則運動為存在方式，而煙氣或有色水在流動中流速放緩、擴散現(xiàn)象則是在揭示流態(tài)改變的原因。其實，雷諾實驗中的湍流現(xiàn)象與煙氣和有色水的流動圖景本應(yīng)該是完全一樣的，只是由于在管壁的制約下其原貌沒有得到顯現(xiàn)而已，如果將管壁取消，我們就會看到與以上兩種流動完全相同的圖景，就會更清楚地觀察到粘滯阻力對流態(tài)改變的重要作用。

3 結(jié)語

盡管實驗是科學(xué)研究的重要手段之一，但事實證明，在實驗中所產(chǎn)生的現(xiàn)象最終是由人的主觀來判斷和選擇。在判斷和選擇的過程中，由于人認識能力的局限，很容易被實驗的外表現(xiàn)象所迷惑，忽略了現(xiàn)象背后的本質(zhì)特征，從而得出錯誤結(jié)論。液體和氣體的不同實驗結(jié)果告訴我們：由于流速在改變流態(tài)的過程中因?qū)嶒灄l件的不同而變化，所以它不是改變運動流體流態(tài)的主要原因，粘滯阻力才是改變運動流體流態(tài)的重要條件。

參考文獻

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