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流體力學的總結范文1
[關鍵詞]流體力學 教學方法 生活常識
一、前言
《工程流體力學》是機械類各專業的一門重要技術基礎課，該課程主要講述流體力學的基本原理及其在工程中的應用。它是為學生后面專業課的學習的基礎，對學生的要求較高，但由于該課程對學生的高等數學、大學物理、工程力學以及綜合分析和處理問題的能力的要求較高，因此學生普遍反映是一門難學的課程。為了讓學生較好地學習這門課程，任課應該做到以下幾點。
二、方法
1.上好緒論課
緒論課不僅僅是指《工程流體力學》課程教學的開始，同時也應該是每一章的前言介紹。
在緒論課的教學上，教師應該把握以下三點：(1)樹立學生學習該課程的信心。由于上新課的學生可能從各種渠道了解的流體力學是一門難學的課程，從而對該課程產生畏懼感，學生就會帶著一種逃避心理去學習，僅僅接受課堂上的知識，而自己不去鉆研思考，這樣是學不好該課程的。教師要讓學生感覺到，這門課程并不難學，其實我們在中學的時候已經接觸到了其中的很多內容，只是現在表述發生了變化或者增添了新的內容，使該學科體系更加完善、合理；(2)教師需要激發學生的學習興趣。興趣是學習的最大動力，教師應該讓學生直觀形象地了解工程流體力學的廣泛應用性以及內容的趣味性，將一些學生感興趣的與日常生活或生產實際有關的例子介紹給學生；(3)突出課程的重要意義和實踐價值。教師應在緒論課中做到精心組織策劃，讓學生了解該學科體系的研究對象和研究方法，讓學生知道為什么要學習該課程，在今后的學習中應該用什么樣的方法去學習。
在大多數的教材中，在每一章之前，都會有一段比較簡短的文字介紹，告訴學生本章的知識點以及相應的學習方法，這是比較重要的一個部分，能夠使學生站在一定的高度把握整章的內容，知道各知識體系之間的相互結構，但是學生在閱讀的時候往往會忽略的，以至于學完課程之后，只能對簡單的問題進行分析處理，遇到復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。
2.及時對所學內容進行總結
工程流體力學是以流體作為研究對象的，所涉及的概念比較多，容易讓學生產生混淆。如果及時的對所學內容進行總結，就會加深學生對概念的理解和記憶。例如，流體力學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的，學生可能會對某些概念產生遺忘，或者是知道概念，但不知道具體該如何去應用，因此在相關概念介紹完之后，可以建立如下的表1，使個概念的物理含義，數學表達式一目了然。由于目前流體力學教材大多按照由淺入深的原則編寫，即先講靜力學后講動力學；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的，因此對于教材中出現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。
另外，在有些時候，學生學完了一章的內容，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。以文獻[1]的第四章為例，在前面的及格小節中介紹了流體運動狀態、紊流的分布狀況等等，學生學完之后往往會產生疑惑：為什么要研究這些東西?其中哪些是重點?作為教師應該及時告訴學生，這一章研究的是如何計算粘性流體的流動損失，其中關鍵的是沿程阻力系數的計算，而沿程阻力系數與流體流動的狀態有關，層流可以有定解，而紊流中影響沿程阻力系數的因素過多，大多數用半理論半試驗的方法求解，前面的內容是為后面做鋪墊的，主要講述了研究流體的一種思路，這樣學生才能夠站在一定的高度去學習和思考。
表1 物理概念和表達式的對應關系表
3.將流體力學知識與中學知識和生活聯系起來
學生在學習的時候，往往會把自己新學到的知識和原有知識進行聯系，同時做出比較。教師應該掌握學生的學習心理，積極引導學生進行學習。例如在講解伯努力方程時，為了加深學生對公式的記憶和理解，可以將方程兩邊同乘以mg，所得到的結果類似于中學所學到的機械能守衡，首先使學生了解到伯努力方程的實質是能量守衡；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，讓學生進一步理解的流體的流動性所產生的影響；最后可以使學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，在學習靜止液體的壓強分布是可以和中學的壓強計算公式聯系起來，學習動量方程的時候可以和中學的沖量定律聯系起來等等。
流體力學的理論性較強，公式較多，學生的理解比較困難，也缺乏相應的學習興趣，需要教師在講課過程中不斷和生活相聯系。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象，與課本中的理論結合起來講，可大大提高學生的學習興趣。例如，在講流體的粘性時，可以讓學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的時候，可以讓學生回想輕輕打開水龍頭時的現象：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，水流由層流轉化為紊流；在在講解因邊界層分離而產生的壓差阻力，可以談談現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.注重對學生學習方法的培養
“授人以魚，不如授人以漁”。《工程流體力學》不同于其它力學，所用的研究方法――歐拉法――是學生首次遇到的，讓學生掌握方法顯得尤為重要。另外，由于課堂教學時間的限制，教師不可能把每一個問題都講透徹，就需要學生自己課后去領悟。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，剩下的只需要強調幾個物理現象之間的區別以及由此產生不同的結論就可以了，這樣既提高了了學生學習學習方法的能力，又節約了課堂教學時間。同樣的還有流體運動方程的推導、相似準則數表達式的推導等等。
三、結束語
綜上所述，上好緒論課、及時對所學內容進行總結、將流體力學知識與中學知識和生活聯系起來以及讓學生注重對學習方法的學習是教師在講授《工程流體力學》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，是相互聯系的：上好緒論課是課程前的準備，及時對所學內容進行總結是課程后的復習，而將流體力學知識與中學知識和生活聯系起來以及讓學生注重對學習方法的學習是方法和手段。如何提高《工程流體力學》課程的教學水平是一個十分廣泛而復雜的課題，以上只是筆者在教學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：
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流體力學的總結范文2
關鍵詞：啟發－互動；對比式；討論式
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0065-03
《流體力學》是高等學校和職業院校眾多理工科專業必修或選修的一門專業基礎課程，在各個工程領域有著廣泛的應用。但是，該課程理論性強、概念抽象，加之對數學知識要求較高，理論與工程實際結合困難，《流體力學》課程是眾多學生難啃的一塊硬骨頭?！皢l”式教學思想是：學生是學習的主體，教師充分調動學生的積極性，力促教師主導與學生自主相結合、書本知識與直接經驗相結合。“互動”式教學強調兩個“動”，即教師的“動”和學生的“動”。兩種教學模式都有比較好的教學效果，筆者從這些年的教學中體會到，如果把兩種教學模式結合起來，應用于《流體力學》課程教學或其他課程教學，可能更好地調動學生的學習主動性，培養學生自我解決問題的能力，提高教學質量和效果。
一、《流體力學》的教學現狀
《流體力學》是一門應用型的專業基礎課程，目前的《流體力學》課程教學呈現兩個特點：一個是偏重于數學公式的推導，忽視它的物理意義和工程應用；另一個是忽視其基礎地位，片面追求其為專業服務。這導致學生對這門課程學習上的困惑，一方面產生對該課程的恐懼和畏難，另一方面不能勾起學生的求知欲望和達不到對學習能力的培養。
1.課堂教學現狀。課堂教學是《流體力學》課程教學的主體，但是目前，《流體力學》的教學手段落后、教學方法單一。大多采用“滿堂灌”的教學模式，不注重學生綜合素質的培養，導致學生學習積極性不強、教學效果不好，也不利于教師自身素質的提高。
2.實驗教學現狀。實驗教學是《流體力學》課程教學的一個重要組成部分，是流體力學理論發展的重要基礎，掌握流體力學的實驗技能至關重要。但是，目前在絕大多數高校開展的流體力學實驗多為傳統的驗證性實驗，這種實驗模式不利于學生對理論的理解，忽略學生的積極性、主動性、創造性，不利于學生綜合素質的培養。
二、“啟發－互動”式教學的探索
“啟發－互動”式教學是一種教學理念，而不是一種教學方法。針對《流體力學》理論性強、工程應用廣、概念易混淆、公式較多等特點，總結出以下幾種適合于《流體力學》課程教學的“啟發－互動”模式。
1.對比式“啟發－互動”。在教學過程中，對比“啟發－互動”模式教學包括以下幾種：（1）相近或相反對比：將概念相近或相反的進行對比，達到條理清晰、對比鮮明、便于記憶的目的。例如，在講解系統與控制體、研究流體運動方法（歐拉法和拉格朗日法）、流體運動的概念（流線與跡線、恒定流動與非恒定流動，層流與湍流）等就可以采用對比“啟發－互動”。具體案例：在講解控制體和系統時，可以以老師清點學生遲到人數為例，把學生看成系統，而把學生出入的教室門看成控制體，系統是可以變的，而控制體則是固定不變的。在講解歐拉法和拉格朗日法時，可以將上一個問題進一步深入，老師清點遲到人數有兩種方法，一種采用跟蹤每一個遲到的學生，記下遲到學生人數，這種方法就如拉格朗日法（俗稱“跟蹤法”），另一種則是老師站在門口，記下遲到學生的名字就可以知道遲到學生人數，這種方法就如歐拉法（俗稱“布哨法”）。而后將問題進一步延伸，你可以詢問學生哪一種老師的方法更聰明，進而告訴他我們課程中研究流體運動的方法是歐拉法，但是采用拉格朗日法也有其更大的優點。通過這個案例，學生就更好地理解了概念，也方便于記憶。（2）新舊對比：將以前學過的與剛學過的知識對比，便于學生在舊知識的基礎上加速對新知識的掌握。便于記憶和理解兩種方程的理解、記憶和應用。（3）理論與實踐對比，使抽象的內容更為具體化，加深學生的認識。例如，講完理想流體的伯努利方程和實際流體的伯努利方程后，可以講解它的工程應用，進一步加深對兩個方程的理解和認識。
2.討論式“啟發－互動”。課堂教學中，采用討論式教學也是一種比較好的一種教學形式，它是學、思、論的一種動態融合，同時具有一定的趣味性。這種教學形式的效果取決于以下幾個方面：（1）討論題目的選??；（2）討論氣氛的協調；（3）老師的總結；（4）學生思維的延伸。例如，在講第一次課的時候，我就會給以下幾個問題思考：光滑球和粗糙球在空中運行的距離哪一個更遠？小鳥在空中飛行靠的是空氣的浮力嗎？……當然，學生只能做一些自我的選擇性判斷，但是這就引起了學生對這門課程的一些興趣。到了我們要學習繞流問題的時候，在上這次課之前，我會把一張白紙用手拿著放在嘴前方，使白紙自然下垂，然后教學生跟我一樣操作，朝紙的上方吹氣，觀察紙的運動方向，提出為什么紙是向上運動的？待把繞流問題講完以后，我們就可以把第一次課的問題拿來與學生進行討論了，找出這幾個問題的共性，并加以對以上問題的總結，學生以前思考的答案是否是正確的？指出他的錯誤所在。同時，也可讓學生發揮自己的想象，是否身邊也有和這相關的自然現象和工程實踐。從教學效果來看，討論式“啟發－互動”教學給了學生一個良好的學習氛圍，讓學生參與到問題中去，提高了學生的思考能力和創新能力。
3.作業“啟發－互動”。作業“啟發－互動”包括課堂練習和課后作業啟發“啟發－互動”。當然，課堂練習和課后作業這兩種模式在傳統式教學中也廣泛采用，重要的是“啟發－互動”。在課堂練習中，老師選擇的題目要有典型性、綜合性和實踐性，重要的是實踐性，題目一定是要與工程應用相結合，老師必須拿出一個工程問題或工程中的某一部分，在教師啟發和提示的基礎上，讓學生參與討論，逐步深入，達到學習和應用相結合。例如講解虹吸管應用問題，我們可以拿抽水馬桶為例，學生可能不知道虹吸管與馬桶怎么就套上關系了，邊講解邊討論，最后就明白了抽水馬桶就是一個虹吸管，而虹吸管的原理就是伯努利方程的工程應用，伯努利方程的解題步驟“三選一列一找”（選基準面、選計算斷面、選計算點、列伯努利方程、找邊界條件和初始條件）就一目了然了，最后計算得到答案。通過有代表性的課堂習題訓練，比傳統的講解一些例題更為學生所接受，便于學習和鞏固所學知識。課后作業也是對所學知識的一種鞏固，一方面作業的量要適度，做到少而精，避免學生因任務繁重而互相抄襲，另一方面改變傳統的“學生作、教師批”的模式，讓學生參與到作業批改過程中去，具體做法是：老師先粗略看一下作業，將典型錯誤做好記錄，并隨機發給不同的學生，讓學生互相批改，不能自己批改自己的，批改時必須指出錯誤之處并要求改正，而且必須簽上批改人的姓名，最后提交老師由老師審閱，相應給出兩個成績，一個作業成績，一個批改作業成績。這樣就提高了學生的主動性、思考能力和判斷能力。
4.實驗“啟發－互動”。實驗教學是《流體力學》教學中一個不可缺少的部分。在傳統開設的流體力學實驗中，多為驗證性實驗，為了提高學生的動手能力和創新能力，建議開設應用性實驗和設計性實驗。應用性實驗如畢托管測流速實驗，必須學生自己動手操作，而且希望學生能上網或其他途徑了解其它一些用來測流速的儀器，了解不同儀器的測速原理，同時鼓勵學生自己制作簡單的測量流速儀器。設計性實驗如模型試驗，擬出實驗題目、提供實驗設備和條件，或學生自行購買實驗用料，要求學生自行設計實驗方案、實驗步驟、處理實驗數據，撰寫實驗報告等，提高學生的動手能力，發揮學生的想象空間，開發思維能力和創新能力。
“啟發－互動”式教學思想的核心是啟發學生的思維，將教與學有機地結合，充分調動學生的自主積極性，使課堂教學枯燥轉為生動，從被動轉為主動，從機械轉為靈動。教師在教學中要明確自己的定位，充分啟發學生的思維，調動學生學習的主動性、積極性和創造性，這樣才能使學生在《流體力學》課程的學習中獲得一個良好的教學效果。當然，如何提高《流體力學》教學效果是一個不斷探索的過程，需要教師在教學過程中，不斷地探索及總結經驗，這樣，才能不斷地轉變教學理念、改進教學模式，直至取得良好的教學效果。
參考文獻：
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流體力學的總結范文3
工程流體力學教學手段教學效果《工程流體力學》是機械工程專業、石油工程專業、化學工程專業等諸多工科專業的一門十分重要的專業基礎課，在各個工程領域都有著廣泛的應用。作為力學的一個分支，工程流體力學主要研究流體的平衡和運動的基本規律以及流體與固體的相互作用的力學特點，用于分析解決工程設計和使用中的實際問題。其特點是數學公式多，大部分內容都是圍繞數學方程的推導，理論性強。學生在學習過程中普遍感覺吃力并且枯燥。因此，為提高教學質量，教育界同行不斷地進行著各種各樣的教學改革探索。
一、聯系實際，理論與實踐相結合
流體力學內容抽象，概念性強，整門課程從頭到尾充斥著偏微分方程，公式推導繁雜。而且與其他力學課程不同，流體力學是采用歐拉方法解決問題，這一點學生理解起來非常困難，導致流體力學這門課程被公認為大學課程里最難學的課程之一。為了提高教學效果，在教學實踐過程中注重理論與實踐相結合，更有利于學生對知識的理解與掌握。本課程主要圍繞幾大偏微分方程展開，在講述過程中如果過于強調數學理論的推導過程，學生肯定會感覺枯燥無趣，而且不知道學習的真正目的，從而失去學習的動力。針對這種情況，我在講述公式推導部分時著重分析研究思路和方法，重點介紹公式的適用條件及意義，盡量避免長篇大論的數學推導過程。比如伯努利方程是本課的重點，在課堂上我只是把推導思路給大家講清楚，后面花了兩節課的時間來講它的應用，包括皮托管測速計、節流式流量計以及在一般水力計算中的應用等。在課程的最后部分，針對授課專業特點，結合現場實際工程案例，講述了流體力學基本理論在實際中的應用，同時也對課程內容進行了總結和回顧。通過上述具體應用實例，使學生能夠理論聯系實際，培養學生以后工作時解決實際問題的能力，同時還能使學生認識到課程的重要性，增加了學習興趣。
二、啟發-聯想式教學
引導和注入是啟發式教學方法與灌注式教學方法在本質上的差別之一。啟發式教學方法強調的是引導，也就是通過引導，調動起學生的主動性、積極性，讓學生自己去發展思維而獲取知識。而灌注式教學方法則是通過注入，使學生被動地接受傳授給他的知識。因此在引導與注入這兩種手段上，有著明顯的差別。所謂引導，是指當學生要解決某個問題，但又感到難以解決時，恰到火候，教師及時給以啟發，讓學生自己發現新知識，這樣才能很好的發展學生的智能。
流體力學的研究方法和內容同工程力學、工程熱力學等其他力學課程有很多相通的地方。所以在教學過程中可以通過啟發學生對以前學過的內容進行總結回顧，從而引出所講內容。比如在講解研究流體運動的兩種方法：拉格朗日方法和歐拉法時，啟發學生對兩種方法進行比較。由于歐拉法是以空間點為研究對象，這與基于質點為研究對象的工程力學的研究方法不同，學生已經習慣于質點研究方法，所以接受起來有點困難，這時我以氣象觀測站這樣一個大家都熟知的例子來闡述歐拉法的含義，采用直白易懂的語言講述這樣一個抽象的問題，學生理解起來容易多了。
學生在已有的力學基礎上學習流體理論，并加以比較，不僅可以促使學生積極思考，而且能利用一門課程中已學會的知識快速掌握另一課程中的內容，增強了教學效果，提高了教學質量。
三、Fluent軟件在教學中的應用
流體力學課程的特點是知識涉及面廣，對學生來說流體力學課程里面的概念與原理非常抽象難懂，課程涉及的數學知識和力學知識比較多，且與工程實際現象緊密結合，這對本科生來說更加大了他們學習本門課的難度。同時受教學實驗條件的限制，任課教師很難形象地將流體流動的現象講授給學生，這樣就造成理論知識的講解與實際現象脫節。FLUENT軟件是目前非常流行的一個商業計算軟件，將其引入本科生流體力學課堂教學，對流體力學課程中的流動機理既能實現直觀演示，又可以進行定量分析。比如在講圓管內層流和紊流兩種流態運動規律時，如果采用傳統的教學方法，由于牽扯的數學理論知識較多，學生學起來很吃力，而且最終推導出的結論比較抽象，學生很難提起興趣。如果采用FLUENT軟件模擬兩種流態，做出不同工況條件下的速度分布曲線、速度分布云圖、速度等值線、切應力分布曲線，讓學生通過對這些曲線進行分析得出不同流態下的運動規律，學生的積極性和主動性就能被充分調動起來，從而可以提高教學效果。
在課程教學中不斷改進教學方法和手段，用心鉆研，不斷探索，有助于學生理解掌握課程知識，增強學生的學習興趣，為學生將來從事工程實踐奠定堅實的基礎。
參考文獻：
[1]陳小珊，洪文鵬，張玲.工程流體力學課程改革的思考[J].東北電力大學學報，2006，（3）：54.
流體力學的總結范文4
關鍵詞：計算流體力學;CFD數值模擬;項目驅動;實踐教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0141-02
計算流體力學CFD是流體力學的一個分支，是能源與動力工程類專業的重要基礎課。課程講授CFD數值模擬的基本思想、基本方法以及常用CFD數值模擬工具的使用，通過教學使學生了解、掌握CFD數值模擬的基本知識，為將來在涉及流體流動問題的研究和設計工作中應用CFD數值模擬打下基礎。在計算流體力學教學中，可將仿真技術以項目驅動的方式加入到實踐教學環節，以加深對概念、公式以及數值方法的理解，進而激發學生探索性學習能力。如何利用好仿真軟件的專業優勢，將其引入到計算流體力學實踐教學中來，提高教學效果是本文要探討的主要問題。
一、CFD數值模擬在項目驅動實踐教學中的優勢
根據課程教學任務及其特點，選擇適用的教學方式是提高教學效果的關鍵。傳統的教學模式以教師授課為中心，注重基礎理論知識的傳授與講解。在教學過程中，教師往往花費大量的時間和精力介紹計算流體力學的基本原理并進行相關理論公式的推導，學生并不能理解計算流體力學的工程應用背景和意義，學生所接受的理論知識絕大部分來源于授課教師的灌輸。
由于計算流體力學課程涉及內容的復雜性，傳統的教學方法與手段，使得教師和學生在此課程的講授和學習中都遇到一定的困難和問題。涉及基本方程和數值方法公式推導的部分，傳統的板書教學方式可使學生對推導過程進行邏輯思維，對推導得到的公式和結果也會更加印象深刻。對于比較復雜、抽象的教學內容以及公式的應用，則可借助計算機仿真平臺的方式進行輔助教學，讓學生直觀地了解不同公式的應用過程和數值模擬結果。由于流體力學控制方程一般是非線性的，只有極少數情況下才能得到解析解，與工程相關的復雜流體力學問題幾乎不能得到解析解，而實驗研究一般是在模擬條件下完成的，幾乎所有的地面實驗設備都不能完全滿足所有參數和相似定理的要求。通過CFD數值模擬技術，可以設計一些虛擬的實驗，過程中可選用不同公式模型和數值方法，數值模擬所得的結果直觀，彌補了理論教學內容的不足。
項目驅動教學，或稱項目驅動下的學習、基于項目的學習，是一種以學生為中心的教育方式。要求學生通過一系列個人或合作完成的任務，借助他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，解決現實中的問題，獲取知識和技能[1]。在項目驅動實踐教學中，借助CFD數值模擬形象的模型分析與演示，既便于教師對計算流體力學應用于工程問題的知識講述，又使學生對計算流體力學理論知識有更加深刻的理解。
二、CFD數值模擬在項目驅動實踐教學應用中的關鍵問題
1.根據計算流體力學教材，結合學生的具體學習情況，對某些重點、難點以及不宜課堂講解的地方，考慮能否應用CFD數值模擬進行輔助教學。在教學過程中，需要根據具體的教學內容選擇恰當的項目案例，結合傳統教學方法與現代教學方法，使其發揮各自優勢才能獲得更好的教學效果。
2.在教學過程中，向學生展示CFD數值模擬在計算流體力學領域的前沿應用、經典案例。在課程教學中可以隨時調用視頻錄像或仿真軟件，將計算流體力學的一些前處理、流場計算和后處理等復雜問題進行動態仿真演示。這樣可以激發學生利用相關數值模擬軟件對理論知識進行進一步的學習的積極性和主動性，為后續課程設計、畢業設計乃至展開創新創業項目打下基礎。
3.選取若干具體案例為“項目”任務以達到對前一階段課堂講授知識、技能傳授的總結與升華;項目內容中含有學生從來未遇到的問題，需要具備有一定難度。應用CFD數值模擬軟件建立計算流體力學仿真分析實例庫，這樣老師就可以方便地進行講解，并給學生提供直觀、形象的過程與結論，學生理解起來會更容易。
三、CFD數值模擬在項目驅動實踐教學的應用案例
1.概念設計。氣力輸送過程非常復雜，過去和現在多依靠試驗數據、經驗數據來解決問題。對一般粉體材料，在經驗數據充分時，可以得到比較可靠的結果。傳統方式靠人工計算過于費時間，現在可以利用計算機進行數值模擬，能較快地得到計算結果。計算機能在較短的時間內繪出初步的圖紙，因此在粉體的氣力輸送過程中能做更多的方案比較，使設計更加合理。數值模擬可以提供一些實驗測量中無法提供的數據。在概念設計階段，老師和學生進行項目的討論。教師起初先不必框定具體的設計內容，而是要引導學生根據工程應用的實際情況進行頭腦風暴，獲得設計的大方向，進而指導學生進一步通過閱讀文獻和資料收集，確立實施思路和初步的方案，獲取可借鑒的工程案例。
2.詳細設計。在詳細設計階段，教師需要預先講授CFD數值模擬工具的使用，以Fluent為例，該軟件是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前后處理功能，在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的應用。在這個階段，學生通過對現場氣力輸送過程的調研資料和文獻資料，結合氣力輸送設備工藝特點，利用計算流體力學仿真軟件Fluent建立可靠的氣力輸送三維數學模型。對所建立的數值模擬模型進行網格劃分，如圖1所示，在此過程中，教師可以為學生講解計算域離散成網格點的過程。在此基礎上，利用所建立的氣力輸送三維數學模型對飛灰的氣力輸送進行數值模擬，將數值模擬結果和實驗測量值進行對比，由此對所建立的數學模型的可靠性和適用性進行驗證。
3.發現問題。項目驅動的教學中教師需要著重引導學校在工程應用中發現問題，挖掘導致問題產生的根源，在CFD模擬過程中，要確定邊界條件、數學模型和求解方法。氣力輸送屬于大型工業輸送物料設備，雖然輸送管道幾何形狀簡單，但是總長度較長，并且管道內的輸送過程涉及到固相和氣相相互作用、物料顆粒湍動粘度以及顆粒間的相互碰撞，過程非常復雜。在此過程中，老師可以為學生講解各種邊界條件的優缺點以及選擇依據、數學模型的原理和應用范圍、求解格式的選擇及相應的計算方法和方程。
4.改進設計。將模型預測結果與實驗測量值進行分析和比較，分析邊界條件、數學模型和求解方法對結果產生的影響，通過查閱文獻了解最新CFD數值模擬技術和方法，并嘗試應用到項目驅動實踐教學中，提高數值模擬預測結果的準確性?？梢岳迷摂抵的M數據研究氣力輸送旁管道內壓降隨著顆粒直徑、顆粒密度的變化規律，并通過改變旁通管幾何比以及壁面粗糙度的大小，研究管道結構和管道特性對壓降的影響。
從“概念設計”、“詳細設計”、“發現問題”和“改進設計”這幾個項目驅動的實踐教學環節可以看到，項目驅動式教學的最主要的特征就是教師引導學生通過尋找完成工作任務的途徑與方法，圍繞工作項目完成調查研究、網絡信息搜集、文獻查閱、個人獨立思考、討論答辯、團隊合作學習等各項相關的實踐與創造活動[2]。
在實施過程中，教師應引導學生查閱資料獲取類似項目的技術路線、解決方案與相關專業知識點，對錯誤明顯的方案做適當的引導、糾正，使方案盡量集中在合理的范圍之內[3]。需要選擇貼近實踐的項目案例，將CFD數值模擬軟件融入到分組學習和應用指導的整個過程，使學生在項目學習及完成過程中加深對理論知識的理解及實際應用，提升學生分析問題、解決問題的能力。
四、結束語
項目驅動教學在實施的過程中，表現出以項目為本位、以學生為主體的重要特征。教師教授和引導的是項目實施所需的技能、系統知識和應用知識，最終考核的是學生對知識的理解、應用、創新和總結。將CFD數值模擬技術應用到計算流體力學理論教學，可以使教學質量得到明顯提高，可以幫助克服客觀實際條件對理論教學的制約，加深學生對理論知識的理解，并激發學習和研究的興趣。
參考文獻：
[1]馬玲玲.項目驅動教學法培養學生自主學習能力研究[J].山西廣播電視大學學報，2010，（3）.
[2]王福軍.計算流體動力學分析――CFD軟件原理與應用[M].清華大學出版社，2004.
[3][美]約翰D.安德森（John D. Anderson）.計算流體力學基礎及其應用[M].吳頌平，劉趙淼，譯.北京：機械工業出版社，2007.
流體力學的總結范文5
關鍵詞：工程流體力學；教學改革；探索與實踐
Research and practice of teaching reform mode of engineering fluid mechanics
Li Xiaochuan， Huang Xiangyong
Yangzhou university， Yangzhou， 225127， China
Abstract： Engineering fluid mechanics is the specialized fundamental course of thermal energy and power engineering （TEPE） specialty. According to present situation in engineering fluid mechanics teaching， the new ways of teaching reform about this curriculum are put forward in this paper on the basis of in—depth research and analysis of the main problems existing in the teaching practice.
Key words： engineering fluid mechanics； teaching reform mode ； research and practice
工程流體力學是熱能與動力工程專業重要的專業基礎課，主要研究流體靜止和運動的力學規律及其在工程技術中應用的學科。作為一門重要的專業基礎課，本課程不僅為學生學習后續專業課提供必備的基礎理論知識，也為從事熱能利用的有關專業技術人員從事專業技術工作和科學研究工作提供重要的理論基礎。工程流體力學課程在理工科教學體系中具有重要地位，由于多方面的原因導致課程的教學效果不是很理想，教師難“教”、學生難“學”已經成為師生的共識。因此，當前新形勢下積極思考和探索工程流體力學教學改革方法對改善課程的教學效果、提高學生的培養質量具有重要意義。根據本學院學生的教學現狀，從工程流體力學課程教學中“教”與“學”方面的改革進行一些思考和探索。
1 教學中存在的主要問題分析
為了有針對性地提出工程流體力學課程的改革思路，筆者對本學院熱能與動力工程專業和建筑環境與設備工程專業本科二年級的學生進行了調研，主要從課程本身的特點、教師“教”和學生“學”方面對教學質量的影響進行了調查、分析和總結。
1.1 工程流體力學課程本身特點
工程流體力學課程包括理論教學和實驗教學兩方面的內容，課程涉及的知識面比較廣泛，高等數學、大學物理、工程熱力學等，尤其對學生掌握經典力學和高等數學的要求較高。此外，工程流體力學課程本身研究對象是流體，研究對象不具有固定的形狀、研究理論比較抽象、經驗公式繁多且推導過程復雜不易理解。以上特點導致了本課程教師難教、學生難學，教學效果不理想[1]。
1.2 教師“教”的方面
從教師“教”的方法和手段來看，不能根據當今大學生的特點進行教學、調動學生的學習熱情、激發學生的學習興趣是造成教學效果不理想的主要原因，主要表現在以下幾個方面：（1）教學方法單一、教學手段落后，教師上課自己沉浸于“講”課的過程，單方面向學生“傳授”知識，而不顧及學生“聽”課的感受，忽視了教學過程中“教”與“學”之間的互動性。這種教學方式造成的危害是逐漸使學生喪失了學習的主動性和與教師交流的動力，在這種情況下，教師無法得到學生的反饋信息，從而影響教學水平的提高。（2）教學內容老舊，講課內容局限于教材本身，沒有或很少對課本知識進行擴展、結合現實生活中的實際現象進行舉例說明，理論與實際脫節，導致學生不知道學習本門課程能夠解決什么問題、如何解決問題的疑問。（3）過于依賴多媒體課件授課，板書很少或者摒棄板書。學生反映這種授課方式速度偏快，不利于對基礎知識、公式等內容的理解和消化。此外，某些教師的課件僅僅是對板書的復制，課件的制作質量不高，無法體現多媒體教學的特點[2]。（4）學生課業繁重以及新校區位置偏遠帶來的交通不便，導致教師在課后幾乎沒有時間對學生進行指導。
1.3 學生“學”的方面
通過調查發現，在學生“學”的方面存在以下問題：（1）學生普遍存在學習上怕吃苦、自制力較差、學習態度浮躁的現象。（2）在上課前不提前預習本次課程所講述的內容。（3）課堂上不能集中思想認真聽課，課下提不起興趣認真復習、做作業。
2 教學改革模式的探索與實踐
流體力學的總結范文6
關鍵詞：計算流體力學；艦船設計；并行計算
中圖分類號：TP338文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)36-2916-01
Application and Outlook of Parallel Computation in Ship Design
TANG Lei
(China Ship Development & Design Center, Wuhan 430064, China)
Abstract: Current situation of CFD(Computational Flow Dynamics)―based parallel computation in Ship Design is given and more emphasis is placed on application of parallel computation in CFD.Analysis of technical features of parallel computation and outlook of application of parallel computation in ship design are presented by the author.
Key words: computational fluid dynamics; ship design; parallel computation
計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)是一門用數值計算方法直接求解流動主控方程(Euler或Navier～Stokes方程)以發現各種流動規律的學科，它可用來進行流體動力學的基礎研究、復雜流動結構的工程設計、分析實驗結果。CFD綜合了計算數學、流體力學、計算機技術、物理模型、計算機輔助設計（CAD）、可視化等多種學科而成為一門交叉學科。近年來，隨著計算機計算速度與記憶容量不斷地增進，計算流體力學所能解決問題的尺度與復雜度也逐漸加大。時至今日，計算流體力學已成為學界研究流體力學的主要利器之一，與理論流體力學和實驗流體力學構成現代研究流體力學之三大主流。計算流體力學除了適于探討參數變化的影響外，因其而建立的分析數據庫，更可以減少實驗所需的工時而縮短設計時間，大大節省試驗經費。
CFD技術與傳統的試驗和理論研究相比，有如下三個特點：
1）洞察力；CFD提供了強有力的工具，使工程人員能夠直觀地了解產品內的復雜流動現象，將觸覺深入產品內部，了解物理本質。這對工程師提高設計能力以設計新產品、改進和優化設備都有至關重要的作用；
2）預見性；采用CFD技術，在設計初期就能夠從大量的設計方案中篩選出所需要的設計方案，從而大大減少了設計中的盲目性。另外，在很多特定的條件下工作的產品，CFD模擬是獲取數據的唯一有效的途徑；
3）高效性；大量的經驗表明，CFD技術的使用大大縮短了產品上市時間，提高了產品性能，降低了設計和生產費用。
經過半個世紀的迅速發展，這門學科己相當成熟，成熟的一個重要標志是近十幾年來各種CFD通用性軟件包陸續成為商品化軟件，并已運用到航空、航天、船舶、動力等許多相關領域中去，并且取得了巨大的成果。
1 基于CFD并行計算的發展
當前，在艦船設計過程中計算流體力學、結構力學、爆炸與沖擊、噪聲與振動等多學科技術領域的計算問題均需要對大量的數據進行計算和處理，并在一定時間內得到有效結果。如何快速而有效的提高計算速度已經成為計算機科學迫切需要解決的問題?？v觀近幾年CFD技術的發展和應用歷程，CFD技術之所以得到快速的普及，與計算機計算能力的高速發展，信息化發展密不可分。利用并行計算使得CFD在一定范圍和環境下，可以用來求解某些工程問題，這對大多數工程問題的模擬具有重要的意義。
并行技術一般是采用物理區域分割并行方法，在編程上采用單控制流多數據流（SPMD）模型，采用MPI或PVM實現消息傳遞，幾乎適用于所有的并行機體系結構。并行原理是：將整個流動區域分割成N個子區域分配給N個CPU計算，把子區域的初始流場信息、幾何信息（網格坐標、標識號）分別裝載入各子區域對應的CPU的內存中，在每一個CPU中啟動計算進程，由主進程調度各CPU的計算。在每一次全場的掃描過程中，由各CPU完成子區域的計算并在邊界完成數據交換，由主進程收集全場數據完成收斂準則判別，并按需要進行訪問磁盤等其它操作。在物理模型和數值算法確定的條件下，計算速度主要取決于CPU個數、CPU性能、內存、CPU-內存訪問帶寬、結點互連帶寬、網格質量及分區質量。每一個特定問題、每一臺特定機器對應于一個最佳分區數，大量的實踐會對同一類問題總結出一個最佳網格數/CPU比值。分區數過多，CPU間通信量增大，分區數增大到一定程度會反而降低計算速度；分區數過少，沒有充分利用更多的CPU參與計算，也會影響計算速度；分區質量差，各CPU負載不均勻，CPU有等待現象，也影響速度。
由于流體運動本身具三維性、時變性與非線性等特點，因此其物理現象非常復雜。早期的流體力學研究主要是借助于理論分析與實驗，然而傳統的理論分析方法由于有許多假設與簡化，所以其能解決的問題通常有限。過去，計算機提高計算速度的方法主要是依靠計算機中央處理器CPU的時鐘速度，而現在，雙核、四核計算機的出現也將推動并行計算的發展，成為科研設計的一個重要手段。
筆者認為，并行計算將是未來計算機發展的一個重要方向，是高性能計算的前提條件，也是艦船領域科研設計的迫切需要解決的一個問題。
2 并行計算技術
并行計算是指同時對多個任務或多條指令、多個數據項進行處理。完成此項處理的計算機系統稱為并行計算機系統，它是將多個處理器通過網絡連接，以一定的方式有序地組織起來。
隨著計算機技術的迅猛發展，并行計算在工程應用中也越來越廣，利用商業軟件進行計算已是艦船設計中的一項重要手段，如CFD相關軟件使復雜的流場問題得以求解，但其性能在一定程度上依賴網絡環境和高性能計算的硬件環境。單臺計算機（或工作站）的計算性能無法真正意義上緩解網格計算所帶來的瓶頸，從而也推動了并行計算的發展。網絡并行計算環境是利用兩臺或兩臺以上的計算節點，通過千兆以太網的網絡環境協同工作完成同一個任務。將網絡并行計算環境和傳統工作站環境進行比較，并行計算環境的優勢越發明顯。首先，網絡并行計算環境在硬件和軟件方面的綜合成本比并行計算工作站環境要低，易于搭建、部署和管理；其次，網絡并行計算系統使用便捷，集中管理，可擴展性強，更加靈活。
下面我們將結合不同的應用方案進行分析：
