前言：中文期刊网精心挑选了流体静力学方程的应用范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
流体静力学方程的应用范文1
关键词 知识背景 水力学 教学实践
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.042
0 引言
作为流体力学的一部分，水力学主要以水为研究对象，分析其平衡和运动规律的具有较强理论性和实际工程意义的一门课程。在土木工程、市政工程、水利工程等专业中，水力学作为一门专业基础课程对其他专业知识的学习影响深远。
曾经有一位电子工程师谈到他在大学学习数字信号课程时遇到一大堆数学公式，但只有在多年后的应用中才真正懂得什么是数字信号，水力学课程的学习也有类似之处。①水力学教师一般习惯于将教案中水力学理论知识按照其推导过程进行设计，在课堂讲授时则一步一步详细介绍其推导过程，其目的是让学生清楚知道该理论的来源和数学依据，整个形式似乎是 “完美”的。但是，这样的教学过程容易让学生感觉水力学课程是“微积分的应用题”，不利于水力学课程“物理本质”的理解。
当然，水力学课程和其他力学课程一样，与高等数学等基础课程联系密切，很多理论知识是利用数学知识推理而来，但是它又不同于数学，是一门具有实际物理意义的课程，这就是水力学和其它工程类专业基础课程共同所具有的重要特点之一。为了让学生在课堂学习的过程中能够最高效地理解水力学课程的“物理本质”，而不是仅仅停留在“数学层面”上，这就要求水力学教师在教学过程中帮助学生实现从读懂数学到理解流动过程物理本质这一转变。笔者通过与学生的密切交流，在了解学生有关水力学知识背景的前提下开展了基于学生水力学知识背景的课堂教学实践。通过在两届土木专业学生水力学课程上的课堂教学实践，立足于水力学知识背景的教学方法在帮助学生课堂上加强对水力学物理本质的认识上取得了很好效果。下面就立足于水力学知识背景的教学方法举两个具体的例子进行阐述。
1 立足于知识背景的教学实践举例
我们在对“重力作用下流体静压强的分布规律”②一节进行教案设计时，往往习惯开始于欧拉平衡微分方程的综合式表达式 = （ + + ），随后分析作用在流体上的质量力只有重力情况下的单位质量力，将各方向单位质量力代入该式，经过缜密的微积分推导得到重力作用下流体静力学基本方程 + = 。这个过程理论性强而且流畅，是许多教师习惯的课堂讲授过程。其实，对学生而言，在中学物理课中就已经知道静水的压强表达式为 = 和 = + 。如果我们从学生已掌握的水力学知识背景出发，在教案设计中首先开始于 = 和 = + ，分析对比后得到重力作用下流体静力学基本方程 + = ，如图1所示。这样的过程将更有利于学生对 + = 背后所代表的物理意义的理解。同时，这也是一个由已知到未知的过程，符合学生对知识的认知规律。这一过程弱化了微积分推导过程，让学生学习的重点不在推导过程，而是在对水力学概念及其物理意义的认知上。显然，立足于知识背景进行水力学教案设计和课堂讲授更有利于加强和加速学生对水力学知识物理本质的理解。
水力学知识背景不仅仅局限于我们生活中的水力学常识，水力学课程前部分所学知识即为后部分知识学习过程中的知识背景。教学过程中充分利用已学的水力学知识，融会贯通，前后知识的比较和分析，可加深学生对新知识的理解，特别是对水力学问题物理本质的理解。例如，我们在对“伯努利方程”一节进行教案设计时，将其与前面静力学知识建立类比关系进行分析，如图2所示。显然，通过与静力学知识物理意义的类比更加加深了学生对伯努利方程背后所代表的物理意义的理解。
将新学知识建立在已学知识的基础上，新知识和已学知识进行类比的教学设计，不仅帮助学生将整个水力学课程所需要掌握的知识内容贯穿起来，形成一张相互关联的知识网，有利于了解各内容内在的本质联系，而且通过这种类比更加有利于快速高效地掌握新知识背后所代表的物理本质。
2 实践效果与思考
多年来，许多教师开展了有关水力学课程教学的研究工作，通过一系列的教学方法和教学模式的改进和创新，使得教学效果有了显著的提高。基于学生的水力学知识背景开展课程教学实践，对课程内容的讲授灵活变通，一方面不仅有利于节约课堂教学时间，适应高校教学体制变革和学分制深入开展过程中水力学课堂学时缩减的实情，同时也丰富了教学方式，对改变课堂沉闷状态、调动学生课堂积极思考有一定的促进作用；另一方面也更加有利于帮助学生实现从读懂数学到理解流动的物理本质这一转变，加强学生对水力学知识点的掌握及其物理意义的理解。
但是，在以水力学知识背景为出发点的教学过程中也需要注意一些问题。一方面，教师要在开课之前必须对学生所掌握的知识背景进行深入细致的了解，只有了解了学生的知识背景程度才能设计好课程教案；另一方面，教师必须全面而准确地把握水力学课堂内容，吃透教材，将课程内容巧妙地与学生的知识背景联系起来。
基金项目：南昌大学教改基金项目（项目编号：NCUJG LX-13-1-88）
注释
流体静力学方程的应用范文2
关键词：教学条件；化工原理；兴趣
中图分类号：G642.41文献标识码：A 文章编号：1006-5962（2013）03-0273-01
化工原理课程不同于其他理论课程，化工原理是研究化工生产过程中各种单元操作的工程学科。它紧密联系生产实际，是石油、化工、轻工等专业学生必修的一门技术基础课程[1]。那么《化工原理》这样一个庞大的科学体系，如何在有限的时间内全面系统地向学生传授知识呢，如何保证良好的教学效果和教学质量，关键是看学生对这门课程的兴趣如何。如何提高学生对化工原理的兴趣呢，我们化工原理组的成员根据多年的教学经验，得出如下四方面。
1从第一节课的教学中启发学生的兴趣
俗话说万事开头难。很多学生可能从高年级的同学那里听到有机化学，化工原理呀都是很难学的课程，不及格的人数相对来说比其他课程多一点。那么，从心里开始畏惧化工原理课程。这就需要我们老师来调整学生对这门课的心态，怎么调整呢，我认为第一节课是非常关键的，第一节决定学生能否对这门有兴趣。我们老师要引导，把学生认为难的化工原理课程给他们简单化了。我一般上课就告诉他们化工原理很简单，就学三方面知识：传质、传热、
设备。传质就学质量守恒定律，传热主要是热能守恒。当讲到具体的知识点在细说。这样就把很复杂的东西简单化了，学生听起来也就觉得很轻松了。
在第一节课中再给学生举一些生活中碰到的问题，需要用化工原理的知识解决。如北方的冬天玻璃窗户使用双层玻璃，这是为什么呢，就会提到传热系数的问题。如化工厂里乙炔发生炉压力的测量与控制，这就用到了静力学方程。
如图1所示，某厂为了控制乙炔发生炉a内的压强不超过14.7KPa（表压），需在炉外装有安全液封（又称水封）装置，液封的作用是当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管b中排出。试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度 h.
另外，举一些生活中遇到的常识，这样激发学生对化工原理的兴趣。
2从多媒体教学启发学生的兴趣
多媒体教学已成为现代教学过程中必不可缺少的一部分，并发挥着日益显著的作用， 在新形势下，探讨如何通过多媒体的组合达到课堂教学的优化成为当务之急。在许多课程教学过程中使用现代化电教手段，结合多媒体及其组合发挥其作用已成为新的趋势[2]。目前，我校几乎每个教室都配备了多媒体设备，希望大家使用多媒体教学方法能在教学过程中起到良好的作用，能使教学成果显著。那么，化工原理教学过程中使用多媒体教学效果如何，能不能起到我们教师希望的效果，学生的学习兴趣能否得到改善呢。
根据我校学生的特点，很多学生是从文科转到工科，从学生自身来说，本身就不爱学习理科，更何况化工原理呢，那怎么引起学生对这门课的兴趣呢，我们通过多媒体教学收到了良好的效果，把静态的教学方式变化成动态的教学[3]。
那么，运用多媒体教学中应注意到两点：
1、引思原则
多挖掘多媒体在启发学生思维方面的特殊功能， 要求学生主动思考的， 决不"包办"。
2、激励原则
激励的目的是为了激发学生内在的认知动机。我们通过精心选择多媒体， 设计适当的教学情景或制造扣人心弦的教学悬念等手段来引起学生兴趣， 激其情， 奋其志， 引其思， 使学生的学习活动在"期望--探索--成功--更高的期望--更深的探索--更大的成功"这一动态过程中进行[4]。
举一个最简单的例子，化工原理的第一章流体流动学，内容很多，也很复杂，学生学了头就大了，那怎么办呢。我们老师讲到每个知识点，首先不是去把内容讲了，而是给学生讲这个知识在实际中能干什么用，能解决什么样的问题，然后再讲内容，举到实际的事例时，我们用多媒体演示，让流体在管道中流动起来，看在管道中流体的流速怎么变化，这样提高了学生学习的极大兴趣。
3运用总结教学激发学生的兴趣
讲完每一章课时，我都给学生进行总结，而且尽量的简单化。比如在学完流体流动时，告诉学生这章就知道三个主要方程就行了，那三个方程呢。
第一流体静力学方程P1ρ+gz1=Pzρ+gz2
第二连续性方程 ub1A1ρ1=ub2A2ρ2
第三柏努力方程式 gz1+u212+P1ρ+ws=gz2+u222+P2ρ+wf
这三个方程又要知道什么知识点，能解决什么样的问题，实际的事例有哪些，一一给学生列出来，一点盖面，这样把系统的知识都罗列出来了。
4留问题给学生，提高学生学习主动性和思维能力
不能用填鸭式教学方式，把更多的时间留给学生，让学生自己思考，自己动手。当老师把系统知识传授给学生时，化工原理有实验课程，设计课程由学生独立完成。充分发挥他们的想象能力，把所学到的知识应用到实际中去，这样不但巩固了他们所学的理论知识，而且激发了他们对这门课程的极大兴趣。
参考文献
[1] 夏清，陈常贵.化工原理（修订版）[M]，天津，天津大学出版社，2005.1
[2]宋晓霞.高校多媒体教学改革与实践研究[J].中国教育信息化：高教职教，2008 （1）：65-67.
[3] 武宝萍，朱平华，许前会等。多媒体在《化工原理》教学中的应用[J].甘肃科技，2010（16）：185-186.
流体静力学方程的应用范文3
关键词：活动星系核；黑洞质量；吸积盘；吸积率
1 标准薄盘模型
所谓标准薄盘是指由Shakura & Sunyaev[1]，Novikov & Thorne[2]，Lynden-Bell & Pringle[3]提出并发展起来的吸积盘理论。这种吸积盘在解释观测资料方面取得巨大成功，被尊为“标准”盘。由于假定了局域热平衡，径向结构和垂直向结构实际上是分别处理的。盘的径向结构由连续性方程和角动量方程决定。要得到盘的垂直向结构，可以利用垂直向的流体静力学平衡方程和能量传输方程。分析表明，描述一个几何薄盘的方程为
由于吸积盘是光学厚的，出射辐射近似为黑体辐射。因此，辐射流为
令 ，由上式可得
的谱常称为吸积盘的特征谱。
2 光学-紫外谱拟合黑洞质量
2.1 拟合吸积盘的光谱（标准薄盘模型）
由于类星体的紫外-光学谱弥散很大，拟合并不是针对合成的连续谱，而是针对每个具体的类星体的大蓝包。利用参数的变化来拟合黑洞质量，（1）分别改变参数黑洞质量和视线与盘的法线的交角，cosi=0.1，0.25，0.5，0.75，1；黑洞质量分别为M=M109M；我们可以得到，吸积率和黑洞质量不变，随着角度的减小，流量在增大。（2）分别改变参数吸积率和视线与盘的法线的交角，黑洞质量M=108M，吸积率分别为M=M，M=10-1M；cosi=0.1，0.25，0.5，0.75，1，我们可以得到，随着角度的减小，流量在增大。（3）吸积率M=10M，cosi=1，黑洞质量分别为M=109M，M=108M，M=107M，M=106M；我们可以得到，在logv≤13.5，随着黑洞质量的减小，流量在减小；在logv≥14.5，随着黑洞质量的减小，流量在增大。（4）M=108M，cosi=1，黑洞质量分别为M=10M，M=M，M=10-1M，M=10-2M；我们可以得到，在同一频率下，随着吸积率的降低，流量在减小。
2.2 对大蓝包的拟合结果
对八个类星体的大蓝包的拟合图如下：横轴为logv，纵轴为logFv。八个类星体分别为0237-233；0844+349；0742+318；1004+130；0955+326；0958+551；1100+772；1115+080。以下图1就是对八个类星体的大蓝包拟合结果。
应用标准薄盘模型研究类星体和活动星系核的大蓝包，在大多数情况下，模型光谱能够较好地拟合观测光谱。
3 讨论
大部分类星体（AGN）中心黑洞质量的测定是由间接方法得到的，例如，由MBH～σbu1ge相关。这带来一定的不确定性。除了方法本身的误差外，还有两个重要的原因。首先，我们现在还不清楚，这些相关是否对所有类型的活动星系核都一样。另外，目前的许多方法是有小红移样本得到的，它们能否推广到大红移活动星系核？有人现已得到一批活动星系核中心黑洞的质量。结果表明，Seyfert星系的黑洞质量在107～108M；类星体的黑洞质量在108～109M。本文利用光学-紫外谱拟合活动星系核中心黑洞的质量，得到的结果大概在106M，与别人利用别的方法得到的活动星系核中心黑洞的质量有差异，但是活动星系核中心黑洞的质量的范围是106～109M。而我们所得到得结果正好在这个范围内。得到的结果为黑洞质量的下限，在拟合过程中可能与参数的调节有很大关系。我们给出利用reverberation mapping方法得到的黑洞质量，如下：
把以上两个表进行比较，可以看出，本文用光学-紫外谱拟合活动星系核中心黑洞的质量的方法，得到的黑洞质量偏小，可能因为拟合时调整的参数比较多，带来了很大误差。但是总体来说，拟合的效果很好，只是得到的结果误差可能比较大，所以这个方法的缺点就是参数太多，导致结果的不确定性。
[参考文献]
[1]Shakura N I，Sunyaev R A.Black holes in binary systems. Observational appearance.1973，A&A，24：337.
[2]Novikov I D，Thorne K S.，1973，p.343.
流体静力学方程的应用范文4
关键词：流体力学；教学理念；内容调整；教学方法；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0041-02
流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学，是力学的一个重要分支，已广泛应用到国民经济的各部门。工程流体力学课程在哈工大是机械类、材料类、仪器仪表类、航空航天类、建筑工程类、热能动力类、流体动力工程类等专业必修的技术基础课程，既有基础学科的性质，又具有鲜明的技术学科的特点，既与高等数学、大学物理、理论力学等课程有紧密的联系，又是专业课的基础，是一门理论性和工程实际意义都较强的课程[1]。哈工大流体力学教研室成立于1956年，历来重视教学研究及教学质量，不断积累教学经验，改进教学思想，在基础教学与实验设施、师资队伍建设、教学质量、教学研究与改革等方面都取得一系列成果，居于国内领先水平，并于2009年被评为国家精品课程，目前正在进行国家精品资源共享课程的升级。虽然取得了一系列的重要成绩，但是仍然存在一些问题，需要进一步转换观念，从当前社会的实际需求出发，深入进行教学模式和教学内容等方面的研究和探索。
一、改革教学理念
课程建设的目的是提高教学质量，归根到底是提高学生培养的质量，而学生质量的衡量标准则是其综合素质及能力。工程流体力学课程的特点是抽象概念多，数学分量重，理论性较强，许多复杂的流动物理现象难以用言语和具体图像清晰地表述[2]。工程流体力学课程中有很多较难的知识点，例如流体微元运动的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流体的运动微分方程、边界层基本方程及近似计算等，这些知识点包含了大量的数学推导，往往要占用很多课时，同时这些理论知识的讲解又是空洞和死板的，无法激发学生的学习热情。即使是多数教师能够本着负责的态度将这些知识难点讲解清楚，也往往并不能使学生对这些难点留下深刻的印象。这种教学过程是事倍功半的，容易引起学生对这些知识做机械的符号记忆或者陷入对推导严密性的过度钻研，无法建立起流体力学的全局思维方式，进而也不能提高学生的综合分析应用能力。因此，教师在授课过程中要不断引导学生梳理所讲授的知识，使学生能够运用流体力学知识进行综合分析。要让学生明白，流体力学的学习不是背定理、记公式，而是要通过学习这门课程，掌握一门新的科学知识，了解它的人文背景，学习它的思想和方法，掌握它的原理和应用。学生是课程学习的主体，在教学过程中需要注意教与学的同步，授课时关注学生的反映，根据学生的反应对授课进行调整，必要时放慢节奏或变换讲解方法，也可以让学生参与讨论。学生有必要参与到深层的学科知识应用中，因此可以让同学参加与学科相关的科学研究，引导同学应用流体计算模拟软件，实现模拟实验[3]。教师对学生的实践引导可以消减同学对流体力学公式繁多的苦恼，而在实践能力不断提高的过程中，学生的创新意识和能力将得到很大的锻炼。实践证明，学生可以完成适当的工程流体力学课程内容的拓展研究，实现课程与科研工作的相互促进。在积极开展第一课堂的同时，还应该引导学生参加第二课堂活动，激发学生创造热情，培养学生科学素质和创新精神，提高学生获取知识、运用知识的能力和创新能力。例如科技创新和节能减排大赛这样的大学生科技活动是开展素质教育的重要平台，为学生提供了施展才能、张扬个性的舞台，使学生得以将课本所学知识充分的运用，并从制作和创新过程中学到了比课本更多的知识，提高了其知识综合运用能力、实践动手能力。流体力学教师应该充分利用流体力学知识应用面广、基础性强的特点，引导并指导学生参与此类科技活动。另外，流体力学教师还应该经常举行科技讲座，丰富学生的专业和学科知识，培养学生的科研意识和科学精神。
二、课程内容调整
目前所使用的工程流体力学课程内容包括了流体静力学、流体动力学、漩涡理论基础、理想流体平面势流、粘性流体动力学、相似理论基础、流动的阻力与损失、管路的水力计算、粘性流体绕物体流动、气体动力学基础、机翼及叶栅理论、流体要素测量等内容。总的来说涵盖了流体力学工程应用的多数情况，但是结构仍然需要进一步调整。首先，工程流体力学课程内容较多，多年未更新，有些知识也趋于老化，应适当地对内容进行增减。2006年专业调整后，能源与动力工程本科教学按一级学科制定教学内容，在这种体系下，工程流体力学课程应在主体结构保留的情况下，对于涉及到工程热力学和空气动力学的内容进行删减，避免不同课程的内容重复，使课程之间的界线更加明晰。这样的好处就是，学生利用有限的课时可以将流体力学主体结构体系学得更好。另外，由于工程流体力学更多的应该涉及流体力学的工程应用，所以关于漩涡理论、理想流体平面势流及粘性流体绕物体流动章节内涉及的较多理论性知识且与工程应用关系不大的应该适当精简，减少课时占用。其次，工程流体力学课程内容应适当增加与工程应用相关的内容。美国著名的流体力学教材《Mechanics of Fluids》（Prentice Hall International Editions出版）选取了贴近工程实际的管道流动、叶轮机械流动、环境流体力学等内容，作为经典流体力学主题内容的有机补充[4]。哈工大工程流体力学课程也应该针对学校定位及专业设置，在广泛调研开课专业的需求基础上，适当增加有普遍性、代表性的工程应用知识。最后，工程流体力学课程内容应更新与近期科技发展紧密联系的内容。由于教材不可能年年更新，教师应该在教材内容基础之上，适当增加与科技进展相关的内容，例如流动的虚拟实验、流体参数的现代化测量、流体力学的发展现状、流体力学的最新应用情况等，让学生了解到流体力学的科技前沿，开拓学生视野，增强其学习流体力学的热情和兴趣。
三、改革教学方法
关于教学方法，哈工大流体力学教师较早地采用了不完全教学法、潜科学教学法、社会探究法、问题教学法、角度教学法等创新性教学法，将教学内容、教学媒体、教师活动、学生活动等课堂教学要素有机组织起来，发挥整体的最大效能。强调学生通过主动探求问题解决的途径和方法，培养能力，以展素质；并将多媒体技术的运用与传统教学手段、教学形式的改革统一起来，突出重点，突破难点，从而充分调动和激发学生的学习兴趣和积极性。目前多媒体教学在高等教育中的应用越来越广，在如何正确使用多媒体教学的问题上目前还有一些争议和讨论。工程流体力学课程知识点多，公式推导多，难度大，对于具体的知识点利用板书详细推演在课堂教学中占用了大量的课时，同时也会影响到学生对流体力学整体思维的把握。由于工程流体力学课程的特点，很多流动现象概念比较抽象，难以用板书表达清楚，很显然传统教学方式达不到理想的教学效果。利用多种媒体手段可以更好地创设教学意境，变抽象为具体，变静态为动态，变黑白为彩色，变无声为有声，通过丰富的图例、连贯的动画以及真实的实验录像，可以使枯燥、乏味的内容变得趣味盎然，使抽象、晦涩的内容变得直观生动，同时也丰富了学生的信息量，可以更好地激发学习兴趣[5]。另外，流体力学的特点是数学分量重、理论性强，所以又不能过多依赖多媒体教学。对于涉及到重要理论公式推导的内容，简单地将推导过程搬到课件上去，并不能使学生了解重要理论公式的来龙去脉，也难以加深学生对这些关键知识点的理解程度。这个时候需要收起屏幕，用板书认真书写每个符号，推导每个关键公式，并解释其中的物理概念和意义。多媒体和板书都有各自的优缺点，因此我们可以取其长而避其短，采用两者兼顾而又两者不弃的原则，交互使用，相辅相成。
四、更新考评制度
哈工大工程流体力学课程作为技术基础课，目前采取了综合性的考评方法，总成绩由作业、实验、考试三部分组成，学生共计要完成60题左右的作业，由教师进行判分并作为总成绩的10%；共计要完成11项左右的实验，根据学生对每个实验原理和操作技能的掌握及实验报告的质量情况分为优、良、及格、不及格来评定成绩，若有两次不及格或者缺席者必须重做否则不得参加期末考试。实验课成绩占课程总成绩的10%。期末考试为闭卷，占总成绩的80%。流体力学考试的组卷与课堂教学内容息息相关，课堂教学如果注重内容的应用性、灵活性和综合性，则在组卷时应适当减少客观题，丰富试题类型，加大理解性和综合性题目的分量，避免记忆性成分所占比重较大，而学生临近考试加班加点应付考试的现象。另外，根据课堂教学和课外科研实践的特点，对于偏重于工程应用的专题，可以探索利用撰写科技论文、提交科研作品的方法进行考试，与传统考试成绩综合来建立起更合理、更具实践意义的考评制度。
工程流体力学课程是面向工程应用人才的课程，所以教学核心始终应该是学生知识应用能力的培养。为此，在教学中贯穿流体力学思维模式和综合分析解决问题能力的锻炼，使学生学有所成、学有所用，是工程流体力学课程改革的一个长期方向。
参考文献：
[1]陈卓如，金朝铭，等.工程流体力学[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2]赵超.“流体力学”课程教学方法探索.中国冶金教育[J].2010，（5）：63-64.
[3]李岩，孙石.《工程流体力学》课程教学改革与实践.科教文汇[J].2008，（11）：88-89.
[4]C.P.Merle，C.W.David.Mechanics of Fluids（second edition）[M].NJ（U.S.A.）：Prentice Hall International Editions，1997.
流体静力学方程的应用范文5
关键词：流体力学；课程教学；课程考核；改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0091-03
《流体力学》是我校环境工程专业一门重要的基础理论课程。流体力学是应用力学的一个分支，它以物理学为基础，力学为依据，以数学、科学实验及计算机为工具，研究流体平衡和运动的基本规律，以及流体与固体的相互作用力。作为一门实用的工程科学，流体力学有比较完整的体系，它不但可以独立解决一些工程实际问题，而且可以为学习多种工程专业课打下必要的基础。其任务在于使学生掌握流体力学的基本理论、基本计算方法、基本实验技能以及在工程实际中的初步应用。通过该课程的学习使学生初步具备分析和解决实际流体力学问题的能力，并对后续专业课程的学习以及将来从事相关专业的工作和科研打下良好的基础。多年来，流体力学的教学内容主要是经典的流体力学理论和传统的实验分析方法，偏重于理论分析，教学内容比较抽象和单一，不能反映当前流体力学学科发展的趋势，不利于拓宽学生的知识面、提高学生的学习能力和创新能力。具体可以概括为以下几点：
1.流体力学的教学大纲不适应高等教育改革发展的需要，对教学目标和教学基本要求的定位不准，与培养目标的要求不太一致。
2.流体力学教学与环境工程其他专业课程结合不紧，导致许多毕业生在从事环境工程过程中感觉到流体力学对环境工程的指导作用不明显。
3.流体力学中的部分概念与化工原理中的内容相重复。
4.流体力学教材中缺乏反映近代科技成果的新内容和流体力学的新发展，与现代科学技术的发展联系不紧密。
5.教学方法和教学手段没有考虑到学生主体。
6.流体力学教学中没有引入演示实验，将其中抽象的物理过程和物理图像形象化、直观化，学生不容易深刻理解和掌握。
7.成绩评定形式单一，不能全面地考核学生所学知识和综合运用知识的能力。考核形式基本上是通过学期末的一次性闭卷考试完成，试卷题型也大都为考察课程主要知识内容点的选择题、填空题、计算题、证明题等，这种考核形式有引导学生死记硬背的倾向，缺乏对学生综合应用能力与创新能力的考核。
这些问题的存在导致在学生心目中，流体力学似乎没有其他专业课重要，是一门可学可不学的课程。因此，传统的教学大纲、教学内容、教学方式、成绩评定不能适应流体力学教学的需要，必须进行适当地改革，构建面向工程的教学体系，注重实践环节训练，搭建能力培养平台，建立更科学的考核机制，以适应形势的变化发展。目前，我国高校所使用的流体力学教材主要有毛根海编著的《应用流体力学》、李玉柱、苑明顺编著的《流体力学》、丁祖荣编著的《流体力学》、汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》。我校选用汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》作为指定教材。2012年，在认真梳理流体力学、化工原理及环境工程相关学科教学内容与环境工程专业培养目标的基础上，对流体力学教学大纲进行了修订、对教学手段进行改进，制作完成了与汪楠、陈桂珍主编的《工程流体力学》相配套的多媒体课件，并在教学中投入使用，取得了良好的教学效果。
一、修订教学大纲
根据环境工程专业培养目标修订原有的教学大纲，使教学目标的工科特色更加明显。
二、改革教学内容
1.删减与化工原理重复的内容，对这部分知识点，把讲授的重点放在深化和提高上。
2.将流体的物理性质、静力学、动力学、水头损失和水力计算作为教学的重点。
3.大幅增加适应环境工程实践需要的内容，引入一些环境工程案例，让同学们未进入社会就能体会到流体力学对环境工程的指导作用
三、改革教学方法
新生入学开始就召开师生见面会，让学科负责人讲解专业培养方案，有经验的教师教授如何进入大学里的学习状态，引导新生尽快适应大学的教育环境和人文环境，树立全面人才培养的理念以及与之对应的教学模式、考核体系等内容。让新生对自己的大学生活作全局规划，从获得知识、提高专业技能的方式方法上不断开拓思维，寻求自己的努力方向。改变传统的“注入式”传授知识的教学方法，采用注重培养实践能力的教学方法，针对具体教学内容，灵活采用内容讲授、课堂讨论、双向交流、问题思考、习题训练、器材设计与制作、企业观摩考察等多种形式，使学生能较好地掌握流体力学的基本概念、基本规律，掌握分析解决流体力学问题的方法和思路，并使解决问题的能力得以提高。每次上新的章节时，先提出一些与环境工程实践密切相关的问题，然后告诉学生这一章节要学习的内容，通过这些内容的学习，就可以运用所学的相关知识解决这些实际问题，让学生带着问题学习，就不会盲目地学，激发学习的兴趣。如在流体的物理性质一章导入的阶段提出“为什么经验丰富的司机，总是要发动机预热一段时间后才开始行驶”？在流体静力学章节以“为什么点滴吊瓶的液体逐渐减少时而药液的流速却不变”？流体动力学中以“为什么飞机的头部有一根长长的针状物”等来导入。学完一个章节后，再告诉他们由于课堂教学时间有限，还有很多问题的解决需要更多的知识，引导大家自学。特别是课程教学已经过半以后，学生的基本流体力学知识有些储备后，要鼓励、启发、指导有兴趣的同学做一些拓展性的学习和思考，参与老师的科研或自己做些发明创造，如教学模具、实验器具等科技作品，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。这时我会带些有兴趣的同学到污水处理厂、环保科技公司去参观考察，了解企事业的技术需求和科技难题，和同学们一起思考探索问题的解决方案。针对流体力学中的概念和规律比较抽象和枯燥的特点，采用多媒体辅助教学与传统教学方式相结合的教学手段，综合运用图像、文字、动画等展现图文并茂的教学内容，运用视觉效应加强教学效果、扩大知识面。例如，流体动力学章节中讲述流线的性质时，我引入草原上的老鼠在夏天躲在洞穴里纳凉的图片。洞穴靠下风口堆了一个土包，外面凉爽的风能吹进洞穴，若下风口没有土包，凉风进不去。以这种生动的形式展现课程内容，而不是简单地播放幻灯片。学生不仅学到了知识，而且感受到知识的生动有趣性。对于重点内容，要严格进行板书推导，一方面有利于学生理清思路；另一方面，有利于培养学生严谨的科学作风，不能简单地把热热闹闹当做生动有趣。对一些工程或生活中碰到的案例或常识，也不太容易做课堂实验时，可以通过一些课件来模拟。将理论知识与视频、动画、工程案例、生活常识相结合，调动了同学们的学习激情，使其从被动式听课转变为主动式欣赏知识。如在流体动力学章节，我引入了美国南北战争时期的彼得斯堡战役的一段视频：讲述一个叫普莱曾茨的士兵，运用流体力学知识解决地道通风的问题，巧妙地将叛军的防御阵地炸毁。这些视频、动画、案例中的氛围、情景不仅启发了他们的思维，更让他们享受到听课的乐趣，激发了其学习的积极性。
四、引入演示实验
整合现有的实验中心、环境工程实验室、环境科学实验室的资源，自行搭建或购置一些演示实验装置，将演示实验引入流体力学课堂，使流体力学中抽象的物理过程和物理图像变得形象、直观和可信，使教学内容更有表现力，便于学生深刻理解和掌握。若暂时没有条件，也要积极引入一些相关实验或实例的视频，播放给同学们学习。如伯努利方程式是流体力学教学中的一个难点，非常抽象。因此，在学习这部分内容时，我就在课堂上做些表面上看起来匪夷所思的实验，但却可以用伯努利方程式很容易解释这种现象。例如嘴用力吹一个漏斗，乒乓球而不落地。学生非常惊诧这个现象，立刻想知道为什么会这样，学习的积极性立刻被调动起来。然后在黑板上画出示意图，再用伯努利方程式解释，学生就会理解透彻、记忆深刻。
五、加强素质拓展
鼓励学生积极与工程、生活、生产实际相结合，制作小发明小创造，参与科学研究、社会调查等。如在教学过程中，我多次组织学生参与各类科研论文大赛、发明大赛，取得了不错的成绩。通过这些锻炼，不仅加深了学生对课程的理解，更重要的是培养了学生的能力，增强了学生的自信心。积极组织学生参与本科生创新创业训练计划、优秀毕业论文培育计划、大学生科研论文大赛、大学生专利发明大赛以及环境与健康协会等；参与污水处理厂、环保部门、环保企业及各类生产单位的科研、生产工作。通过创建实习基地、培训基地、现场调研、技术咨询、项目合作等形式，获得与流体力学有关的技术难题。再以这些问题为范例，通过现场考察、技术交流、故障诊断、问题分析、解决方案、实施效果等环节，供学生学习参考。不仅解决了工程实际问题，而且开阔了学生的视野。让学生预先进入工作角色，以业务需求带动求知欲望。只有在实际工作中，学生才能对专业知识的应用、交叉学科之间的作用以及教学科研的关系有越来越明晰的认识，对于专业课程的学习重点、专业知识的获取有更明确的思路。
六、改革考核方法
教学内容、教学方法与教学手段的改革，必须与课程考核方法的改革相配套。为了提升考核环节对于人才培养的支撑度，推动教学理念与内容、方式与方法的变革，切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，我校于2011年制定了本科生课程考试管理办法，2013年制定了全面提高本科教学质量的实施意见，2014年学校启动教学考核改革试点工作，《流体力学》是我校第一批立项的课程考核改革试点课程。在新的考核方案中，我更加注重学生对基本概念、基本规律的理解，学生分析、解决实际问题的能力。实行过程化考核、多种形式的考核。全面考察学生对知识的掌握程度、概括能力和综合应用水平。可以单元测试时采用开卷考试，期末考试采用半开卷考试，试题有一半是自己出的试题。考核试题中的开发性试题就是用所学流体力学知识解释、处理日常生活、工程中的现象等。
1.丰富考核方式。紧扣课程目标，选择能够全面衡量学生学习效果的考核方式。将笔试、讨论、口试、项目设计、调查报告等多种形式相结合，将知识理论识记的考察与分析解决问题能力的检验并重，对学生进行系统地评价。
2.强化全程评价。把课程考核贯穿于教学的全过程，将过程评价与终结评价相结合，设计不同阶段、不同方式考核的分值比例，对学生的学习效果进行有效评价，改变“一考定成败”的现象，扭转“期末突击死记硬背”的不良学风。过程考核在评定学生综合素质和能力的同时，加强了对学生学习态度等非智力因素的考察，分课堂表现和课下表现，各占总成绩的10%。过程考核成绩占总成绩的30%，期末考核占总成绩的50%。过程考核有章节考核、期中考核和归纳总结考核。章节考核分3次进行，考核形式为开卷，每次5分，满分为15；期中考核，考核形式为开卷，满分为10分。每次考核用两套试题，一半学生用A试题，一半同学用B试题，学生预先不知道自己拿到何种试题；归纳总结能力考核，学生根据自己对课程的把握、见解出一份合适的试卷，教师据此评分，满分为5分。期末考核的考试形式为半开卷（一张复习纸的开卷考试），试题范围覆盖教学大纲，没有课本中能直接找到的概念性记忆性试题，但又要熟记并灵活运用课本知识，强调知识的综合应用和实践运用。题型包括选择题、计算题、作图题、项目设计型和开放性试题。建立电子试题库，实行抽题组卷，实现教考分离。试题库中有一半是学生出的试题（由教师筛选出优质的试题，或稍作修改），一半为教师出的试题。
3.优化考核内容。以促进学生全面发展为原则，选择考核内容。在评定学生对基础知识、基本理论和基本技能的同时，突出对学生分析解决问题、动手能力及综合素质的考察。采用体现创新特点的考试题型，以适应学科专业与相关行业发展的新要求。坚持合理性原则，考核内容的选择符合考核课程目标的要求。理论知识考核的重点为课程知识体系中核心要点、基本原理的理解与运用；实践知识方面突出对操作流程的熟悉程度、实践结果分析运用能力的检测；综合素质方面的考察坚持以能否有效支撑专业发展为标准。课程考核综合考虑各方面因素，首先是课堂表现，即学习态度，考核实行扣分制，满分为10分。如上课旷课、玩手机、听音乐、交头接耳等，第一次扣1分，第二次扣2分，第三次扣5分，四次以上全扣。其次是作业考核，满分为10分。作业次数为7，交1次作业得1分，总作业次数分为7；质量分为3，视工整度、正确率给分。
4.畅通信息反馈。考核结果及时上网公布，学生可以查看自己的考核成绩，对自己前段时间的学习效果有一个清醒的认识，及时调整学习态度、学习方法，激发学生学习的主动性与积极性。切实发挥课程考核对教学效果的检验与评价作用，对教学内容与方式改革的推动作用，对学生学习投入的引导作用，促进本科教学质量的不断提高。在教学过程中，选择适当时机向学生征求关于教学方法、考试考核模式等方面的意见或建议，以及前段时间学习的感受，我再根据学生反馈来的信息，及时调整教学方法、手段、进度等，认真处理好教与学的关系。并根据学生的意见、可采纳程度、对教学的关注程度进行打分，并计入该门课程的平时成绩。
七、结束语
流体力学是一门系统性、理论性很强的应用力学课程，体现了力学、数学、物理等交叉学科在工程中的应用。因此，如何将知识传授与提高学生应用能力、培养学生科研意识、适应社会需求相兼顾，对于教师自身素质、教学水平和教学方法是一个严峻的挑战。以环境工程专业学生流体力学的工程应用能力及创新能力为目标进行教学改革，并对考核方式、内容、过程和反馈进行配套改革，推动教学理念、方法的变革。加强学生学习的积极性和主动性，对所学知识的理解和应用，真正掌握相关知识，为日后工程，科研和工作打下良好基础。
参考文献：
[1]王烨，李亚宁.流体力学实践教学改革网络体系的构建[J].力学与实践，2013，35（3）：89-91.
[2]谢翠丽，倪玲英.工程流体力学本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践，2013，35（3）：91-93.
流体静力学方程的应用范文6
关键词：气象观测；气象仪器；国际综合观刚计划
引言
2008年世界气象日的主题是“观测我们的星球，为了更美好的明天”。气象观测是指对地球大气圈及其密切相关的水圈、冰雪圈、岩石圈（陆面）、生物圈等的物理、化学、生物特征及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理的过程。气象观测具有准确性、代表性与可比较性3个特点，要为气象预报预测、气象服务和气象科学研究提供高质量、可靠的观测数据。
IPCC第四次报告表明，许多自然系统正在受到区域气候变化，特别是温度升高的影响，并且人为增暖已经对自然和许多生物系统产生了可辨别的影响。因此我们要建立综合气象观测系统，把握天气气候变化的实况和造成的灾情，为弄清其变化机理，进而制作天气预报和气候预测提供可靠的依据。
一、气象观测发展概况
气象观测是基础理论与现代科学技术相结合、多学科交叉融合的独立学科，处于大气科学发展的前沿。气象观测信息和数据是开展天气预警预报、气候预测预估及气象服务、科学研究的基础，是推动气象科学发展的动力。
1597年，意大利物理学家和天文学家伽利略发明了空气温度表；1643年意大利物理学家托里拆利发明了气压表；1662年，英国的雷恩发明了虹吸式自记雨量计；1667年英国物理学家和数学家胡克发明了压板式风速器；1783年瑞士索絮尔发明了毛发湿度计。这些仪器以及其他观测仪器的陆续发明和不断改进，使气压、气温、大气湿度、风速等实现了定量观测，为大气科学的建立奠定了基础。气象要素的定量测量，尤其是气压表的发明，使人们不仅获得了气压的概念，而且能够定量测出不易为人感知的大气压强，从而使研究气体状态方程、流体静力学方程和一切大气运动方程成为可能。1802年拉马契克进行了云状分类，逐步发展了云和天气现象的目测内容。
观测站的建立，观测资料的积累，又使人们可以用图表等形式分析气象要素的空间分布和时间变化，为进一步研究大气环流和天气气候的变化提供了条件。而观测项目、观测时间和记录格式的统一，对于大气科学研究的进展具有非常重要的意义。大气遥感技术的发展极大地推动了大气探测的发展，扩展了大气探测的范围，提高了探测的连续性，突出标志是气象雷达与气象卫星的应用。1960年代以来，声雷达、激光雷达、风廓线雷达、微波辐射计的研制与试验成功，拓展了获取高空三维空间气象信息的手段。随着电子传感器与单片机的发展，推动了气象观测的自动化进程，气象观测台站常规的温度、湿度、气压、风向、风速、辐射等气象要素实现了自动化观测，观测数据的稳定性、准确性与客观性都大为增强，观测数据实现了分钟级的采集，大大减轻了人工负担。
随着气象仪器自动化程度的提高，多种遥测与遥感技术应用，一个崭新的现代地球大气探测系统已经展现在我们的眼前。
二、气象观测推动了气象预报服务的发展
回顾历史，可以看到，地面观测系统的建立，形成了早期的天气图预报方法和有限能力的短期天气预报；全球高空气象探测网资料对于数值天气预报的发展做出了重要贡献；天气雷达网建设，有力地推进了中小尺度强对流天气的研究和短时临近天气监测预警的发展；而全球气象卫星观测网的形成，为地球系统科学研究和全球天气预报服务提供了实时覆盖全球的观测数据。每一次探测技术的革命性进步，都推动了气象科学与业务的巨大发展。
随着气象台站网的建立，使气象资料的组网应用成为可能。天气图的诞生，是近代气象学研究起点的标志。1851年，英国的格莱舍利用电报传送资料，绘制了天气图。法国巴黎天文台台长勒威耶在总结克里米亚战争黑海风暴事故天气原因的基础上，提出了组织气象台站网、开展天气图分析和天气预报的建议，于1856年组织了气象观测网，1860年创立风暴警报业务。从此，绘制天气图便成为一项日常业务，并陆续推广到欧美各国。
由于气象观测业务对社会经济的巨大影响和自身的重要科学价值，WMO十分重视全球气象观测系统建设，现已建成了世界天气监视网（WWW）。除了常规的天气观测网以外，针对多种多样的服务需求，还形成了生态与农业气象、海洋气象、交通气象、城市环境气象、气候资源、干旱监测、雷电监测、水文气象等专业观测网，为预报预测与专业气象服务提供了坚实的基础。
改进预报是大气观测的主要目的之一，而观测的可实现性限制了预报的提高，这也是一个历史性的难题；观测的改进为预报的改进提供了基础条件，但是观测的改进并不一定带来预报的明显改进，观测对预报的贡献依赖于观测的要素、位置、时间、天气形势等多方面的因素。改进观测的代价一般十分昂贵，必须充分考虑取得的效益。因此要由观测决定预报转到由预报指引观测的理念，推进观测与预报的互动。国际上正在开展THORPEX计划，通过适应性加密观测试验，确定观测对于数值预报的敏感区，进而有目的地改进观测系统。
三、综合气象观测系统发展展望
未来的气象观测将从人工观测向自动化遥测遥感发展，从定性观测到定量观测，从单一的大气圈观测到地球各大圈层及其相互作用的综合观测；综合利用多种手段、多种技术，实现高精度、高时空分辨率、连续、自动、一体化定量观测。为了满足精细化气象服务的需求，探测设备空间网格更密，资料时间密度更高，从二维观测向三维立体观测发展，从大尺度的天气观测向中小尺度天气观测发展。
3.1传感器技术发展
自动化与电子化是气象探测的发展方向，而传感器是其中的关键因素。当今传感器技术的主要发展动向是实现传感器的微型化、阵列化、集成化和智能化。
3.2气象探测手段拓展
主动遥感技术将会得到进一步应用。风廓线雷达将越来越多地进人业务观测系统，实现风的全天候自动化遥感探测，获得边界层信息，从时空密度方面弥补常规探空的不足；随着技术成熟，地面激光雷达将被用来自动连续探测大气精细风场与大气成分；超声风设备以其采样频次高、设备免维护的特点，预期将在地面观测中得到广泛使用；值得注意的是国外已经有将声雷达应用到降水测量方面的例子，可以获取降水的粒子谱分布特征，拓展了降水的测量方法。
3.3国际地球观测系统计划
随着经济和社会的发展，气象灾害的影响越来越广泛，造成的损失也越来越大，与此相适应，国家和民众对气象服务的要求越来越高。因此气象观测的内容越来越广，将形成涵盖五大圈层的综合气象观测系统。
为进一步提高对全球气候变化的监测、预测能力，WMO和有关国际组织正在推动建立全球气候观测系统（GCOS），对于不同的气候区进行目标性观测，开展多圈层综合观测。
为了进一步整合全球气象观测系统，WMO正在建立综合全球观测系统（Wl-GOS），从观测仪器和方法标准、信息基础设施、终端产品质量保证等3个方面进行整合。Wl-GOS是一个综合、协调一致和可持续的观测系统，它建立在所有WMO计划的观测需求基础上，确保通过WMO系统获取有用的资料和信息。观测系统的整合要提高不同系统的可相互操作性，从综合整体系统的角度着手解决大气、海洋、水文、平流层和陆地领域的需求问题。
展望未来，随着现代化观测技术与观测设备不断发展，全球气象观测资源的持续有序整合，观测系统必将进一步提升气象观测水平，进而推动预报预测水平的发展，更好地为经济社会发展服务，为拥有一个更加美好的地球而服务。
参考文献
