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流体力学工程案例范文1
关键词：行业类高校；高等流体力学；电力特色
作者简介：张莉（1973-），女，河南商丘人，上海电力学院能源与机械工程学院，教授；李永光（1957-），男，湖南长沙人，上海电力学院科研处处长，教授。（上海 200090）
基金项目：本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目（项目编号：YKJ-2012004）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0086-02
2007年，上海电力学院（以下简称“我校”）热能工程二级学科首次招生，“高等流体力学”首次开课，授课人数20余人，随后几年间授课人数逐年增长。2012年我校动力工程与工程热物理一级学科又增设了工程热物理、动力机械及工程两个二级学科，“高等流体力学”授课范围扩大的同时，授课人数也增加到60余人。但是鉴于我校研究生数量较少、研究生培养历史较短以及师资力量相对薄弱等方面的原因，课程教学的教材只能选用已有的教材。在组织教学内容的过程中发现，大多数教材普遍存在一些问题，如过于强调基本理论、对数学知识的要求偏高、工程应用方面涉猎很少，或者有些工程学科专业的相关研究生教材又往往缺乏理论深度，工程应用背景针对性强，有的强调高速气动、有的强调水动叶栅流动、有的强调涡动力学等等。鉴于此，作为行业类非重点高校，在“高等流体力学”课程的教学中有必要结合我校电力特色进行教学内容和教学模式的研究和探讨。
一、课程教材的调研
为了能更好地做好此次教学研究工作，课程组首先对高校相关研究生专业的“高等流体力学”教材进行了调研，分别对清华大学、西安交通大学、上海交通大学、浙江大学、东南大学、华中科技大学、华北电力大学、东北电力大学等国内若干所大学相关课程的教材及内容做了简单分析。
从调研情况看，所有高校都对流体力学的基本理论很重视，主要教学内容均包括了流动的基本概念和基本方程、流体运动学、势流理论、涡旋流动、理想流体流动、粘性流体流动等，目的是使研究生通过学习流体的运动规律，掌握研究流动的方法进而分析解决实际的工程流动问题。同时，各高校的教材和主要教学参考书还注重与自身学科研究方向的结合，课程的某些重点内容与培养方向相接轨，突出了自身的特色。通过调研发现，“高等流体力学”作为研究生学位课，其教学内容在注重理论基础的同时，还必须要与自身的相关学科研究方向相结合，在注重通用理论的基础上，形成自己的特色。
二、我校授课对象的情况分析
做好此次的教学研究工作，还必须对我校的授课对象有一个清楚的认识。目前，“高等流体力学”已列为本校工程热物理、热能工程、动力机械及工程三个二级学科的研究生学位课程。尽管上述三个二级学科涉及能源、动力、机械等宽广的工程领域，但结合我校的电力特色，这三个二级学科主要是为电力行业培养高级的专业人才，而在电力行业中流动现象多存在于流体机械、动力机械、换热设备、容器、管道等部件，因此，在教学内容上应在透彻讲解流体力学微分方程组的基础上，注重联系工程实际，偏重于讲解流体在上述部件中的流动以及与这些部件间的相互作用。
研究生生源的实际情况也是教学过程中需要考虑的因素。到目前为止，我校共招收6届研究生，通过向历届学生了解发现有以下情况存在：部分同学跨专业（如：数学专业、电力系统及其自动化专业、计算机与信息专业等）考入学校，本科阶段没有学习过“工程流体力学”课程；即使是研究生与本科专业背景相同的同学，他们也普遍认为”工程流体力学”较难，硕士入学考试时，大都不选考“工程流体力学”，这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后，再也没有系统地梳理过流体力学知识。由于各高校专业方向的侧重点不同，大部分同学对电力行业内的流体知识也不是特别了解；考入学校的学生多数为调剂生，入学成绩整体不高。这些情况都表明，我校硕士研究生入学时的流体力学知识基础相对比较薄弱，需要在授课过程中讲授深层次新知识的同时，及时地对基础知识进行回顾和提醒。
三、教学内容的组织
基于以上的调研和分析，课程组首先对教材进行了选取，对教学内容进行了组织。
1.教学目标的明确
“高等流体力学”是为工程热物理、热能工程以及动力机械与工程专业研究生设置的专业学位课程。根据专业人才培养的需要，结合长期本科教学的经验，确定了课程的教学目标：通过对流体力学的基本概念、基本方程、理想不可压缩流体的流动、粘性不可压缩流体的流动、层流边界层与紊流流动、理想可压缩流体等内容的学习，深化学生对流体力学基本内容的理解，提高学生的理论水平，为相关专业课程的学习、课题的研究及论文的撰写打好理论基础。
2.教材的选用
“高等流体力学”是动力工程及工程热物理学科的一门传统课程，有很多课程教材可供选用。通过调研比较，西安交通大学有关电力生产的学科研究方向与我校的研究方向比较吻合，其在“动力工程及工程热物理”一级学科中的学位课 “高等流体力学”选择了西安交通大学出版社出版、张鸣远等编著的《高等流体力学》一书作为教材，课程组通过对该书内容的分析，也一致认为张鸣远等编著的《高等流体力学》比较适合我校侧重于电力人才培养的需求，因此决定选用该书作为本校“高等流体力学”课程的教材。与此同时，将调研中搜寻到的各有特点的教材作为参考书目推荐给学生供他们参考使用。
3.教学内容的组织
在进行“高等流体力学”课程教学内容的组织时，结合我校研究生培养方案和学科建设，既照顾到经典流体力学的通用知识，又重视课程知识的针对性、行业应用的特殊性、学生学习的兴趣以及与学校其他研究生课程的关联性。课程内容的组织主要从以下几个方面考虑：
（1）奠定扎实基础。“高等流体力学”是一门系统性、逻辑性较强的课程，作为硕士研究生的学位课，在加深学生对流动所伴随的物理现象的认识、概念的建立及规律分析的同时，还应努力加深学生学科知识分析和研究问题的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解决流体力学问题的水平及能力。
（2）突出电力生产特色。针对我校研究生的专业背景和学科研究方向，强调本学科与电力生产流程和设备的结合，强化学生应用流体力学知识，认识并解决相关电力工程问题的能力。教学内容应注重理论与实践相结合，保持基础理论知识与工程应用知识的相对平衡。
（3）注重课程的关联性和完整性。在关联性方面，首先与本科阶段的教学内容要有恰当的分工和衔接，其次要避免与其他相关课程之间缺乏衔接；在自身内容体系的完整性方面，既要注意到对数学知识回顾和补充的必要性，又要对工程中不常见的复杂流动概念的介绍有所兼顾。
考虑以上几个方面，课程组将教学内容梳理成五部分，第一部分安排了“矢量运算分析”、“场论知识”的回顾以及曲线坐标、张量分析知识的补充；第二部分“流体力学的基本方程”主要介绍流体力学的基本概念，流体力学的控制方程组以及一些相关的重要定理；第三部分“理想不可压缩流体的流动”介绍平面势流，空间轴对称势流和理想流体中的旋涡运动，其中对平面势流里的复位势、叠加法、镜像法和保角变换法做重点讲解；第四部分“粘性不可压缩流体的流动”中介绍纳维―斯托克斯方程的精确解，小雷诺数流动，层流边界层流动和紊流，其中对工程中应用较多的层流边界层流动和紊流做重点讲解；第五部分“理想可压缩流体的流动”分别介绍一维流动和平面流动，其中对一维流动做重点讲解。
四、教学模式的探讨
学生的学习情况在不断地发生变化，这就需要教师不断根据实际情况，进行教学模式的探讨，充分调动学生学习的主动性和积极性，使他们在有限的学习时间中学习好内容繁多的“流体力学”。
1.教学方法
“高等流体力学”是一门基础课，基本概念和基础理论部分内容较多，涉及的公式推导也比较多，传统的“黑板板书”的教学手段对教学信息的处理和呈现都比较单一，造成学生对于传热学内容的理解和掌握有一定的难度。为此，课程组以教材为蓝本编制了电子课件，教学中采用板书与多媒体相结合的教学模式，突出传统板书中能够清晰讲解复杂理论推导的优点，充分利用多媒体教学信息量大、图像清晰生动的特点。经过一段时间的尝试，这种教学方法既达到了避免研究生在课堂上因长时间精力高度集中而产生疲劳的问题，又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论的教学效果。
2.教学手段
尽管本课程以课堂讲授教学方式为主，但要避免“填鸭式”的讲授，要注重以启发式讲授为主的多种教学方法的综合应用，提高课堂教学的趣味性，以提高学生学习兴趣和主动性。课程组结合本科“工程流体力学”多年的教学经验，在教学过程中注意做到几个注重：注重物理概念与数学方法的有机结合，强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理解释；既注意严格的理论推导，又注意叙述的深入浅出；注重教学思路，教学方法，在引进概念介绍方法时，突出解决问题的思维方法及推理要点；注重从与教材不同的角度或思路来讲述同一教材内容，以丰富学生思维和联想能力；注重引导学生围绕课程内容，发现问题、提出问题、解决问题，同时再结合课程组教师的科研积累，搜集并提炼出了大量与电力生产紧密关联的工程案例，通过案例的讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课堂教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。
3.辅助教学
仅仅通过课堂上对教材的学习是远远不够的，还必须配套地做大量的习题，才能较好地使学生掌握具有理论性强、公式多、数理基础要求高的“高等流体力学”课程。考虑到我校研究生教学的特点，课程组根据教材的主要内容编写了典型习题集。习题集力图做到习题具有典型性，能够对应教学内容的各个知识点，学生通过习题的练习，能有效地掌握教材中的基本知识。此外，习题集中的习题也尽可能地结合电力生产中的流动问题，帮助学生对专业关联工程问题进行认识和思考，培养学生应用知识的能力。
4.课程考核
课程考核成绩应该能够较为客观地反映学生对课程的整体学习情况。为了全面地反映学生的全程学习过程和最终的学习效果，课程组经讨论明确了课程的总评成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出，平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、课堂表现等几部分。期末考试采用笔试形式，考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。
期末考试是课程考核的重头戏，为了提高学生的学习积极性，同时也为了增强教师的工作责任心，实行考、教分离是一个较好的督促办法。为此，2012年课程组根据课程的教学要求组织编写了试卷库。试卷库中的试题符合教学大纲的要求，内容丰富、形式多样、题型一致，试题表述清楚，要求明确，无偏题、怪题，难易得当，考核的知识点覆盖面宽，能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。此次编写的试卷库共包含试卷6份，至少够三年使用，随着试卷库的使用，课程组还拟将对试卷库进行不断扩充。
五、结束语
“高等流体力学”的日常教学工作一个任重而道远，为了适应高等流体力学服务于日新月异的学科发展的需求，提高该学位课程的教学效果，更好地为本校研究生人才培养服务，课程组将把教学研究工作不断地持续进行下去，搜集最新最前沿的相关信息以补充教学内容，探讨教学模式以提高教学效果，及时对习题库和试卷题库进行更新。相信只要教师多花一点时间，多动一点脑筋，多找一些教育学生的切入点，因材施教，一定能取得好的教育效果。
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流体力学工程案例范文2
关键词： 分布式仿真系统； 数值仿真； 后处理； 可视化； 协同系统
中图分类号： TP311.1文献标志码： B
Abstract： To improve the postprocessing efficiency for numerical simulation， satisfy the requirements of distributed simulation systems on numerical simulation data visualization and fulfill the numerical simulation process visualization， a system is designed on the basis of secondary development of EnSight. The system integration is implemented by Qt， the functions are developed by Python， and the communication interfaces are designed with Socket. So the visualized numerical simulation system with collaborative functions is developed. The system architecture， components， implementation results and application cases are also given. The application results show that， the system can be applied in the analysis on various types of simulation results and implement collaborative visualizations during dynamic simulation.
Key words： distributed simulation system； numerical simulation； postprocessing； visualization； collaborative system
0引言
CAE包括结构有限元分析、计算流体力学和多体动力学等，在产品研发和设计中的应用越来越广泛，已经成为一种非常重要的现代工程辅助设计方法.随着计算理论以及计算机硬件和软件的发展，利用CAE技术对复杂的工程问题进行精确模拟和分析已经成为可能.然而，CAE计算过程的可视化和计算结果的后处理仍然是薄弱环节：一方面有些分析计算是很漫长的过程，例如流体力学分析即使利用高性能计算平台也需要数天甚至数星期的时间，而现有的计算过程的可视化不完善，如果等计算全部完成再检查分析结果，一旦发现分析有误再重新计算会浪费大量的时间和计算资源；另一方面，CAE计算结果的后处理往往需要花费大量的时间，有些有限元分析后处理的时间甚至比计算时间还长，特别是对于多工况分析应用，计算结果的处理分析需要花费更多的时间[1].随着CAE应用的深入，多物理场耦合分析开始受到越来越多的重视，耦合分析往往需要多个求解器，其分析结果难以进行统一的显示和后处理.因此，开发高效适用的可视化系统是充分发挥CAE功效的重要途径之一，在此基础上构建可视化协同系统是实现分布式数值仿真的重要支撑.
CAE数值仿真的可视化，也可称作科学计算可视化，最早由美国国家科学基金会在1986年召开的一次关于科学计算与图形学及图像处理的讨论会上提出，是将计算机图形学和图像处理技术应用到科学计算领域，将科学计算过程中产生的数据转换为直观的图形或图像在屏幕上显示并进行交互处理的理论、方法和技术，涉及到计算机图形学、计算机辅助设计、图像处理、计算机视觉及人机交互技术等多个领域.[2]现有CAE软件的可视化和后处理功能以软件自带的后处理模块为主，各软件后处理模块大部分针对软件专有的仿真数据格式，因此相关数据的可视化和后处理必须借助该仿真软件才能使用[3]，无法满足多专业耦合仿真应用分析结果的展现、分析研究和协同的需要.同时，一些软件的后处理不具备并行计算和渲染能力，导致后处理时间过长，特别是对于一些多工况分析的后处理，需要大量的重复劳动.[46]由于各类分析软件种类差异较大，很难适应多专业耦合仿真分析结果的可视化需求，也造成不同专业研究人员之间交流不便.
考虑到各种CAE结果的数据格式差，可视化显示和结果后处理较为复杂，因此要求系统具有良好的适应性，同时考虑到后续发展，该系统还要具备扩展性，能够支持多种CAE结果的可视化工作，包括常用的Abaqus，Nastran，ANSYS，LSDYNA，FLUENT和CFX等常用的CAE软件.专业科学计算可视化软件能够适应不同的数据格式，但是软件自身无法实现自动可视化和后处理功能，也不能实现分布式仿真应用的协同支持，需要进行二次开发.
目前，能够支持多类型CAE结果数据可视化和后处理的专业软件主要有AVS/Express，EnSight和Tecplot等.AVS/Express是面向对象、基于虚拟编程范例的模块化三维可视化开发环境，具有跨平台的应用能力，可开发能力强，但CAE软件接口更新较慢.Tecplot主要支持计算流体力学类软件的后处理，对各类有限元分析的支持稍显不足.EnSight可支持多种类型CAE软件数据的可视化和后处理，包括常用的有限元分析软件、计算流体力学软件、多体动力学软件和CAD软件，同时该软件也具备较好的二次开发能力，支持沉浸式虚拟现实设备，因此选择在EnSight上进行开发.
1EnSight简介
EnSight是面向工程应用的科学工程可视化与后处理软件，支持多种操作系统，包括Linux/Unix平台，Windows平台和MacOS平台等.EnSight特点如下：（1）支持多类型数据格式.该软件支持大多数主流CAE程序接口和数据格式，包括50多种CAE和CAD软件，支持多个数据集，能够支持计算流体力学、有限元分析、计算机辅助设计和多体动力学结果的联合展示，具备多专业耦合分析结果显示能力；（2）支持服务器/客户端运行模式.该软件可以随意访问任意地点的数据，采用的服务器/客户端运行模式具有快速、稳定和跨平台的优点；（3）二次开发能力.该软件支持用户界面定制，可使用开源编程语言Python对EnSight的功能进行脚本编程[7].
2系统架构及组成
2.1系统架构
在EnSight提供的应用模块接口的基础上，使用Python作为开发语言，采用Qt开发框架作为软件集成开发环境，系统架构示意见图1.
系统完整地集成EnSight的图形界面，并允许用户进行定制，以最大程度地满足实际应用的需要.开发通信和数据接口，支持系统独立运行和协同运行2种工作模式：独立运行时可以作为单独的可视化后处理系统，支持各类分析结果的回放和输出；协同运行时可以接收来自分布式仿真平台的显示命令和数据，进行仿真过程中的可视化显示以及仿真结束后的后处理.
2.2系统组成
根据独立和协同工作的需求，系统由4部分组成，分别为系统界面模块、总线通信模块、可视化显示模块和后处理输出模块.系统完整集成EnSight的图形显示窗口，并提供统一的用户界面和管理功能.总线通信模块提供总线通信API，基于Socket通信模式能够接收总线的命令信息和数据，并执行相应的操作.系统根据总线命令进行初始化，包括选择应用场景、启动可视化显示.来自总线的数据包含数据模型信息、视景模型信息、应用场景信息、关键的监视参数信息、数据存储位置信息等，通过这些信息可视化系统可以自动读入要显示和处理的数据，并给出相应的显示结果.系统总线通信示意见图2.
可视化显示模块是系统的核心组成部分，其功能基于应用场景模板，用于仿真过程或结果数据的展现，包含数据预处理功能、显示控制功能和交互处理功能.数据预处理功能既能对仿真结果数据进行预处理，包括仿真部件的管理、变量的创建、动作信息等，也能对视景模型进行预处理，包括匹配仿真模型进行大小缩放、相对位置定义等.显示控制功能基于模板提供的控制面板，实现对显示效果的控制以及多视口显示等功能，例如对于计算流体力学分析结果，可以实现云图、矢量图、等值线和等值面、流线和粒子追踪等显示效果的控制，可以分别显示在不同的视窗当中.交互处理功能通过对图形显示界面进行交互式操作，能够实现模型及场景的缩放和旋转等功能，以实现全方位的展示和分析.
后处理输出模块也是系统的核心组成部分，其功能同样基于应用场景模板，用于仿真数据可视化结果输出，包含结果分析、渲染输出、生成报告3方面的功能.结果分析可以实现单工况分析结果参数提取、瞬态结果的时间历程分析，也可以给出不同工况下结果的对比分析.渲染输出将分析结果以高分辨率的图片、动画、视频的形式以及虚拟现实数据格式输出.生成报告功能则根据模板实现分析结果的自动生成，报告的内容包括各类分析结果及相应的图片.
3系统实现及应用案例
3.1系统实现
为实现系统的功能，分别对EnSight的Server和Client进行二次开发，其中系统的各功能模块均在Client端开发，Server端配合系统的输入接口模块和总线通信模块开发自动数据更新系统.系统集成EnSight的图形窗口，通过Driver发送命令给EnSight，调用其可视化和后处理功能.
在系统界面功能方面，通过动态生成Python脚本隐藏EnSight菜单栏、工具栏、列表面板等界面元素.考虑到高级用户的需求，允许用户对EnSight图形显示窗口进行定制，最大程度地满足实际应用的需要.
在总线通信方面，可视化协同系统与分布式应用系统的主控系统之间采用基于以太网Socket链路发送TCP/IP消息机制收发控制信息，通过二次开发实现由部署在仿真端的EnSight服务器端读取CAE仿真结果，然后通过EnSight自身的网络传输方式实现显示数据的推送，总线配置模块见图3.
模板可以方便地实现软件扩展和重用.[8]可视化显示模块通过Python实现定制化的应用场景模板，包括仿真数据的显示样式、显示效果以及与视景仿真的结合等.τ诓煌的应用来说，系统提供应用场景模板的管理和更改，带场景背景的可视化效果见图4.
后处理输出模块采用定制的模板库控制输出结果的样式和格式，样式包括云图、矢量图等，格式包括图片、视频和立体动画等.模板库定义语句为
……
显示接口模块通过二次开发调用EnSight实现相应的功能，包括支持显示屏、投影设备以及沉浸式虚拟现实设备等.
3.2应用案例
分别以计算流体力学仿真结果和结构有限元仿真结果开展应用案例分析.计算流体力学仿真采用FLUENT对圆柱体绕流的稳态流场进行仿真分析.结构有限元仿真采用LSDYNA对小汽车碰撞防护栏过程进行显式动力分析.
对于FLUENT仿真结果分析，数值仿真可视化系统处于独立运行模式，用于对不同工况下的仿真结果进行快速处理，包括云图、矢量图、流线图以及曲线图等，后处理系统界面及功能模板见图5.
对于LSDYNA仿真过程的可视化，数值仿真可视化系统处于协同工作模式，并由仿真主控系统接收来自仿真计算软件的数据，实现仿真过程可视化显示，见图6.仿真结束后，系统也可以对仿真结果进行后处理，例如显示不同部件和节点单元的详细信息，碰撞仿真结果的后处理见图7.
4应用前景分析
基于EnSight的数值仿真可视化协同系统支持多种应用场景，并且在以下方面发挥巨大优势.
4.1显著提高工程仿真效率
系统在以下3个方面大大提高工程仿真后处理的效率.首先，由于系统通过应用模板的方式实现自动化的可视化显示和后处理输出，模板具有无限扩展能力，因此只需通过一次定制可以实现重复使用，尤其在多工况分析等应用场景，可以显著减少仿真分析时间.其次，使用系统的仿真过程可视化功能可以避免必须仿真结束后才能判读结果的情况，大大增强仿真过程的可控性.最后，当前大多数复杂工程应用一般采用图形工作站进行前后处理、高性能计算服务器求解的方式，仿真数据的后处理需要从服务器上把计算结果下载到本地，大量数据下载导致人力物力浪费，而该系统能够跨操作系统使用，无须将高性能计算系统上的仿真结果下载到本地，从而可以节省大量时间.
4.2可以提供协同的仿真分析环境
目前，航空航天产品的协同设计正逐渐从数字样机向虚拟样机转变[910]，通过可视化协同系统可以实现虚拟样机的协同，支持不同专业的仿真工程师和设计工程师共同进行产品的设计与改进.特别是对于复杂环境条件下的工程产品分析，由于需要多物理场耦合分析，仿真过程和结果分析需要各个专业的设计师共同参与，所以此可视化协同系统可以作为研究媒介和手段，为不同专业开展协同仿真分析提供环境.参考文献：
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流体力学工程案例范文3
关键词 数电模具；前景；发展方向
中图分类号 TG7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）161-0129-02
近年来，电子与机械的快速发展，使得机械加工行业的一个高端领域获得了前所未有的新高度，那就是模具的精细加工，这也是伴随着科技发展，为了适应更高精度、更高强度和更高硬度的零部件设计和加工而发展出来的一个新的领域。电子技术的核心有2个：一是传输信息；二是进行精准控制，这正为模具行业向着精加工方向发展增添了强有力的臂膀。那么，就整体而言，数电模具的发展都有哪些前景呢？其发展的方向又有哪些呢？
1 数电模具的发展前景
数电模具的发展前景可谓十分的广阔，未来将会覆盖到大多数的工业领域，必然成为制造业大发展的一个重要支柱。
1.1 社会化大生产对数电模具的需求
工业社会最重要的一个词汇就是“效率”，生产力的提升最重要的也就是效率的提升。以前10个农民一年才能种100亩地，现代农业的大机械化使得1个农民能够轻松管理上万亩的土地，这就叫生产力的发展；过去一台注射剂在一个生产节拍内只能生产1个零件并且精度还得不到保障，利用先进的数电模具和一模多腔技术，一个生产节拍内可以同时生产10个高精度的零件，这就叫效率的提升。如今，在很多领域，设备和模具的开发无法满足人们对于大生产的需求。例如，对于一模多腔问题，对于流道的平衡已经成为了一个涉及到材料学、电器学、流体力学和热力学的一个专业性强的研究方向，怎样保持同一个模具中不同型腔做出来的零件外观和性能的一致性，是数电模具需要解决的一个重要问题。另外，随着零件精度要求的提升，模具材料、模具开发和加工工艺以及待加工材料的性能之间的匹配也是一个限制数电模具发展的重要课题，如何设计和开发出与待加工材料性能完全匹配的高精度模具，成为工业社会越来越大的诉求。类似的问题还有很多，都需要从业者积极发挥自己的主观能动性，多接触和学习其他方面和领域的知识，摸索出更好的模具设计和开发方法。基于以上阐述，不难发现，数电模具的发展道路上还有很多座高山需要翻越，数电模具的发展仍有很好的前景。
1.2 零部件的精细化对数电模具发展的需求
数学模型、设计模型以及加工之间的差别通常决定着一个零件能否发挥出其设计效用的关键，这也就是加工的精度问题。通常我们可以看到，加工精度在±0.1g时，用于TGA实验的铝制坩埚可以论重量来计算价格，也就是说很多值钱，但是如果将加工精度提升到±0.001，那么就可以用数量来计价了，一个重量不超过0.15g的铝制品就可以买到5元钱。对于很多精密仪器来说，其使用的零部件的精密程度往往决定了整台设备的精密度，并且往往对零部件的精度要求要高于整台设备。至于这些零部件的加工，需要的是精度更高的模具，因此，数电模具加工行业永远不会没落并且就目前看，还有很大的发展前景。
2 数电模具发展的方向
需求产生市场，而市场才是发展前景的最大保障。数电模具解决了其赖以生存的前景问题，那么就要考虑其发展的方向问题了。数电模具作为电控技术与模具精加工技术的结合，将会朝向怎样的方向进行发展呢？
2.1 设计的智能化
模具加工的源头在于设计，这里的设计不仅仅是模具外形、型腔或者流道的平衡设计，还有更多的设计到加工顺序、后处理工序的设计等。模具的后处理工序的设计能够展现出设计人员和设计团队深厚的设计经验和全面的材料学知识，可以说，凭借不同的思路，不同的设计团队设计出来的模具很难完全一样。于是，模具设计的标准化延伸出来的智能化成为了数电模具开发的一个重要方向。运用现代先进的云服务和高速的计算系统，将模具的加工材料、材料性能和使用条件进行输入，然后由计算机智能化根据以往的模具设计“经验”和案例进行第一步的设计工作，然后由设计师针对设计模型的重点部位进行有针对性的点检；其次，当设计人员将设计好的模具数模在计算机中运行时，计算机程序能够根据自己掌握的材料学和流体力学以及热学等知识对原材料在模具中的实时状态进行模拟，以便提前找出设计的漏洞和风险；当人们将一个新的模具设计出来并投入到使用中后，应该对模具的设计理念和设计过程数据存入到数据库中，以便为数电模具行业智能化的发展提供更多的“养分”。
2.2 开发的协同化
由于数电模具的开发和应用在未来的发展中很可能跨越很多的学科，这也会使得一套数电模具的开发由于模具附加技术价值的增大而更加经不起失败。在这种情况下，一套数电模具的开发就牵扯到了更多从事不同行业研究的人们共同的参与。材料工程师复杂模具材料的选择和甄别，力学工程师负责从专业的角度审视每一个方案的力学效果，有没有应力集中点等，流体力学工程师负责根据待加工材料的性能模拟出流体在型腔中的流动情况和质量分配等，有时候遇到高分子的材料还要充分考虑分子的结晶和内应力等。模具开发的协同化必然会成为一个数电模具开发的发展方向，在未来的发展过程中，团队将代替个人成为设计开发的主流，用来实现更加科学并且误差最小的模具开发工作，这也是大多数行业必须经历的一个阶段，产品的复杂化要求和学科的越分越细使得任何一个人都不在有能力完成一项高精度模具的开发工作。同时，标准化与统一化避免了个人因素带入的误差。
2.3 加工的精细化
数电模具的零部件生产，在精确度方面要求较高，为了实现此目标，数控机床的精确度和稳定性必须得以保障。目前的数控机床技术，在一定程度上具有精确性，数据误差控制在了可观的范围之内，但是在精确度上依然有提高的必要性和可行性。时下的零下生产精度不能满足实际需求，且精度的高低对模具的价值具有重要影响，这种现实性对生产精度的提高提出了必然要求；而新兴的闭环补偿控制技术、亚微米以及纳米技术则为模具生产精度的提高提供了可行性。所以，未来的数电模具生产向着更高的精度发展是毋庸置疑的，且会有愈来愈多的新兴技术出现以利于向这个方向迈进。
2.4 运作高速化
提高操作的速度，不仅是对时间的有效利用，也是提高数电模具生产质量的有效途径。通过其高切削的速度，数控机床可以减少震动，提高自身的稳定性，并且减少机床产生的热量，有效避免数电模具发生热变，同时对主轴的切削力度形成弱化影响，减少主轴的损耗，这些有效促进了数电模具生产的精度，所以，操作高速化具有现实必要性。此外，高效的主轴系统程序设计的实现、切削床具刚度的提高、运算和通信能力的有效提高，为操作向着高速化发展提供了可行性。
3 结论
任何行业的发展都必然面对团队取代个人，行业标准取代个人习惯的过程，数电模具也不例外。在未来的发展过程中，从业人员应当始终坚信本行业的发展前景，同时顺应时代潮流，才能够在改革和发展的巨大浪潮中与时俱进，对于个人和整个行业的整体发展都是极其有益的。
参考文献
流体力学工程案例范文4
Abstract： Widely used in various fields of engineering practice， finite element method has become a powerful numerical tool. This article， combined with the practical teaching experience and thinking of the author， the teaching objective， the choice of teaching mode and teaching content， teaching method improvement， and the appraisal way are discussed and summarized. The course objective focuses on enhancing students' interest in learning the finite element method， and improving the quality of teaching， training students' ability of solving engineering problem with finite element software.
关键词：有限元法；教学方法；工程实践
Key words： finite element method；teaching method；engineering practice
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）30-0111-03
0 引言
有限元法起源于50年代中期，是求解各种复杂数学问题最有效的数值计算方法之一，是在求解弹性力学问题的基础上发展起来的，可以分析固体力学、流体力学、传热学、电磁学等领域的复杂工程问题[1]。目前，有限元法已经发展成为一种在工程设计中广泛应用的分析方法。有限元法课程是为西华大学机械类专业硕士研究生开设的一门重要专业选修课，主要介绍有限元法的起源、基本思想和应用领域；有限元分析软件的发展历程、功能和计算分析步骤，用有限元法分析的工程问题；利用弹性力学求解平面问题原理，介绍有限元法的基本原理，包括单元插值函数的构造、单元分析、整体分析、载荷施加与约束简化；轴对称问题的有限元法；等参单元的优缺点及应用；基于稳态传热原理的加权余量有限元法；同时结合工程结构实际分析应用，为学生进一步学习或实际应用及参加科研项目工作打下基础。经过多年的教学实践，积累了一些体会和认识，现就课程的教学目的、教学模式和教学内容的选择、教学方法的改进以及考核方式等方面进行了探讨和总结。
1 明确教学目的
西华大学机械类硕士生有限元法课程的教学目的，是从数学力学基础、有限元软件、工程应用几个方面开展教学工作，使学生从较高层次（数力原理）上掌握有限元方法的基本原理，熟练使用有限元分析软件，具备初步分析工程设计问题的能力；给学生提供一个自主建模分析的优良环境；以培养研究生的综合素质和创新能力。结合工程实际，精选和设计具有代表性的课堂Project，在国际上先进的有限元分析软件平台（如ANSYS）上，进行几何建模、单元划分、约束处理、外载处理、参数设定、计算设定以及结果分析等环节的教学。
2 选择合理的教学内容和教学模式
开设有限元法课程，在介绍抽象的有限元分析理论和方法的同时，必须与实际工程问题分析相结合。教学效果取决于在教学过程中如何找到平衡点，提高教学效果的关键在于教学内容的广度、深度和适应度的把握。
关于有限元法课程的教学模式，一般有两种：侧重于分析理论的教学和学习，目的是培养理论研究能力；侧重于工程实际应用的教学和学习，目的是培养工程技术应用能力，教学内容偏重于有限元分析模型的建立、单元类型选择及网格划分、载荷施加、边界条件简化处理、收敛方法选择及计算结果分析和应用等[2]。第一种模式比较适合研究型或研究教学型大学采用，可在本科高年级或研究生基础知识学习阶段开设此课程，而第二种模式则适合教学研究型或教学型大学的本科和硕士生。西华大学机械类硕士生的培养目标是培养具有较强工程实践能力和创新能力的高层次、复合型工程技术和工程管理人才，所以我们选用第二种教学模式。无论选择哪种教学模式都必须注意，有限元法课程要根据学生的实际情况，处理好理论教学与工程实践应用的轻重关系。鉴于西华大学大多数机械类硕士生没有弹性力学的基础知识，因此课程的教学主要从以下几个方面使学生得到训练。
2.1 有限元法基本原理及计算步骤
有限元法的基本思想，用简单问题代替复杂问题：首先将连续分布结构离散成数目有限的有限单元。各单元仅在有限个结合点处相联，用单元组合体近似代替原来的连续结构。在结点上引入等效结载荷代替作用在单元上的实际动载荷。对每个单元，选择简单的位移模式来近似地表达单元位移的分布规律，并按弹性力学的变分原理建立单元结点力与结点位移的关系，即单元分析，最后把所有单元的这种关系集合起来，得到以所有结点位移为未知量的动力学方程组。给定初始条件和边界条件，就可求解动力学方程。
对于不同数学模型和物理性质问题，具有相同的基本分析步骤，但是具体公式和运算求解方法是不相同的。基本步骤一般为：定义问题及求解域；离散求解域；状态变量及控制方法的确定，将微分方程转化为等价的泛函形式；构造单元合适的近似解，即建立单元矩阵；整体总装求解；求解联立方程组和结果分析、应用。
2.2 有限元软件的使用
早在60年代，国内外众多机构就开始开发有限元算法和分析程序，但真正比较成熟的有限元软件诞生于70年代初期，而近30年则是有限元软件商品化的快速发展阶段。目前有通用有限元分析软件（如ANSYS、MARC、ADINA等）、专用有限元分析软件（如ADAMS等）和嵌套在CAD/CAE/CAM系统中的有限元分析模块（如嵌套在I-DEAS、Pro/ENGINEER、UNIGRAPHICS等系统中的有限元分析模块）。目前主流有限元软件的发展特点主要表现在：与CAD三维建模软件无缝集成，强大的自动网格划分能力，由求解线性问题领域发展到非线性领域，由求解结构场发展到多耦合场，程序具有二次开发功能。ANSYS有限元分析软件通用性好，是融结构、流体、电场、磁场、温度场、声场和医学工程分析于一体的通用分析软件，擅长于多物理场、线性和非线性问题的工程问题分析，在机械、材料成型、汽车、桥梁和建筑等领域应用最广。
本课程先介绍ANSYS有限元分析软件的基本使用方法，然后通过后续的工程实例分析练习，使学生掌握软件的基本使用及分析问题简化、三维建模、单元划分、载荷施加、约束的简化、分析、感兴趣结果的输出、结果的理解判断与应用的一般步骤，熟悉有限元分析的整个过程。
2.3 典型工程分析案例剖析
近年来，随着工程设计、科学研究等要求的不断提高以及计算机运算能力的快速发展，有限元分析方法已成为解决复杂工程问题的重要分析手段，主要表现在：提高设计产品和工程的可靠性；在产品设计阶段发现潜在的问题并加以改进；经过模拟分析计算，采用优化设计方法，降低产品设计成本；缩短产品开发周期；模拟物理试验，减少试验次数，从而降低试验经费。
结合实际工程问题，介绍典型的工程分析案例，加深学生对有限元方法在实际工程应用中的感性认识。工程案例主要包括：结构设计分析，主要包括静、动态分析，结构拓扑优化设计，振动模态分析，齿轮接触应力分析，液压单体冲激振动分析，曲屈和失稳分析等；热分析，主要包括柱塞密封摩擦副热传导分析、对流散热分析和热辐射分析等；流体分析，主要包括机械密封端面流场分析、热固耦合分析等。
3 改进教学方法
3.1 学习兴趣的激发
西方教育家夸美纽斯说：“兴趣是创造一个欢乐光明的教学途径之一。”激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，是“以学生为主体”的现代教学理念的落脚点[3]。我们在讲授有限元法课程绪论时，通过公元3世纪，我国数学家刘徽提出的用割元法求圆周长的方法即是有限元基本思想的体现，以及“曹冲称象”典故所反应的离散逼近思想等，使学生对“有限元法”有感性认知，激发学习兴趣。同时，对发现问题、分析问题和解决问题也有感性认识。
有限元法在实际工程分析中的典型应用，也可以激发学生的学习兴趣。例如，1952年，Clough建立了由一维梁与桁架组拼成的delta翼模型来模拟结构的振动和颤振分析；1990年，波音公司对新型客机B-777进行无纸化设计，仅用三年多时间，就成功开发了新一代波音客机，这是设计、制造史上划时代的成就，有限元分析起了相当重要的作用。此外，利用有限元分析软件，可以建立人体三维骨骼和肌肉等器官模型，并能够模拟其生物力学特性。对模型进行仿真，可模拟拉伸、弯曲、扭转和疲劳等力学性能，从而掌握在不同工况下的变形、应力、应变分布及极限破坏等情况。这些都是“有限元法”的典型工程应用案例。
3.2 注重实践
有限元法涉及弹性力学、泛函分析、矩阵运算和数值计算方法等，其中不乏有抽象、复杂晦涩的公式。因此，单纯讲解有限元分析理论，就会因为繁琐的公式推导，使学生对其有“望而生畏”的感觉。通过介绍有限元法在实际工程分析中的应用，不但可加深其对基本原理的理解，而且可使其真正体会到有限元法解决工程分析问题的能力，激发学习兴趣，从而培养其利用有限元法分析具体问题的能力，提高课教学质量。以往在教学过程中会花绝大部分课时讲解理论基础知识。
目前“有限元法”的教学资源比较缺乏，常用简面问题及杆梁结构很难让学生掌握结构简化、有限单元选择与网格划分、边界约束处理与载荷施加、计算结果分析等具体环节，缺少利用有限元技术解决实际工程问题的例子。为此，笔者结合承担的多项项目的研究，对所研究的典型机械密封、钻井筛箱、液压单体以及机载设备安装架等结构进行简化处理，将案例分析引入到教学环节。通过介绍分析问题的来源及工程背景、筛箱动态特性分析、液压单体冲激振动分析、安装架拓扑优化、机械密封流固耦合分析等，激发学生的兴趣和求知欲。同时，通过后续的实际工程分析操作，让学生掌握有限元分析的基本步骤，初步具备利用有限元软件分析实际工程问题的能力。
3.3 多种教学手段结合
利用网络资源、引进多媒体和现代利用信息技术进行教学手段和教学方法的改革，进行多媒体课件的研制工作，完成了《有限元法分析》课程的多媒体课件，所用素材内容丰富、经典生动，学生反映良好，使用方便省时高效；使教师授课空间由二维的黑板扩展到了更真实、自然的多维空间，为改革传统的教学方法和教学手段提供了新的发展机遇。利用校园网提供的网络教学平台，为学生提供了教学课件、学习指导、复习思考题、练习题等大量的学习资源，节省了学时，提高了教学效率和教学质量，也培养了学生的自学能力。最后通过完成简单工程问题的实际分析以达到熟练操作软件的目的。
3.4 改革考核方式
本课程考核的重点是有限元基本原理及其在实际工程分析中的应用。考虑到课程教学内容的应用性强，课程的考核力求体现综合性、应用性和多样性，重点考核学生运用所学有限元原理、分析方法解决实际工程问题的能力。结合西华大学机械类研究生专业特点，精选出难度适中、具有代表性的实际工程分析问题，要求学生利用ANSYS软件自主完成有限元建模和分析计算，并撰写简单的工程分析报告。此部分内容侧重考核学生独立思考、工程分析和动手等综合能力，单纯依靠笔试难以实现。另外，课程考核中还包含要求学生根据所学专业、专长或根据导师科研的要求，选择实际工程问题，撰写出利用有限元软件分析的初步技术路线。学生最终成绩的评定将根据大作业、上机操作以及笔试等情况并按一定比例综合评定。
4 结语
课程教学改革的关键在于更新教学理念。实践新的教学理念，就必须从精选教学内容，改革教学方法和手段以及注重工程实际应用等方面着手。针对有限元法课程应用性强的特点，笔者根据西华大学机械类硕士生的培养目标，结合承担的多项项目的研究成果，探索将最新分析成果融入教学内容，通过典型机械密封、钻井筛箱、液压单体以及机载安装架等实际的工程分析案例剖析，提高了学生的学习积极性，增强了学生对有限元方法在实际工程应用中的感性认识，培养学生具备初步分析工程设计问题的能力，为后续的专业课程学习打下了良好的基础。
参考文献：
[1]王勖成.有限单元法[M].北京：清华大学出版社，2003.
流体力学工程案例范文5
【关键词】《建筑设备》;内容;方法;教学改革
近年来，随着我国社会经济的快速发展，人们生活质量整体提高的同时，也对的建筑结构的功能、舒适性等提出了更高的要求。比如，供暖、空调等设备在现代建筑中几乎是不可或缺的，建筑设备在整个工程项目建设投资方面占比不断增大。建筑设备的多元化应用和发展，对《建筑设备》课程教学的科学实用性提出了新的要求，本专业课程教改势在必行。
一、建筑设备教学内容改革
1.结合专业制定大纲和教案
从实践来看，建筑类学校和专业中关于《建筑设备》方面的课程非常的较多，而且各专业特点显著，对建筑设备方面的要求存在较大的差异，课时设定大相径庭。基于此，笔者认为应对从专业实际需要出发，制定合理的、专业的大纲和教案，这样才能确保教学质量和效率。
2.教学内容专业性
从当前国内普遍采用的建筑教材来看，尤其是建筑设备专业的教材专业性不强，教材内容非常的繁杂，虽然面面俱到，但是篇专业性、细致性较差，加之课时安排比较少.所以教学难见成效。针对该种现象，笔者认为应当在有限时间内安排更多的课时，对主干结构抓住，针对特点有的放矢。从建筑学的视角来看，重点教学任务应当关注建筑舒适性、功能性以及安全可靠性，对建筑设备进行统筹布局，而且在内容上应当适当增加一些流体力学方面的知识、给排水工程等内容，以此来有效满足特殊功能需求下的建筑设备和配套设施建设要求。就土木工程专业而言，应当重点考虑建筑设备与主体结构之间的关系，使建筑设备与施工技术有机地结合起来。
3.基础理论讲授应当少而精
虽然《建筑设备》是应用性非常强的专业课程，但是也应当学习基础理论方面的知识。实践中可以看到，若不讲理论、不学理论知识，一味进行应用实践，学生就会感到非常的茫然，无法有效理解和掌握所学知识。对于建筑设备课程而言，其涵盖的内容非常的多，但因安排的课时比较少，若能够系统地完善讲授的基础理论，则显然安排的课时和授课实践明显不够。就基础理论而言，结合专业知识，应当以够用为度。比如，流体力学方面只讲授关于静压强分布、能量方程以及水头损失计算公式和应用方面的知识内容，对公式及其推导仅讲明实质，公式应用讲解时一带而过。根据教材和大纲教学要求，所讲的专业知识以及设计出的例题和习题，其它知识点采用一样的方法和方式，教学效果非常的好。
4.教学内容应当反映出建筑技术应用和发展要求
近年来，随着建筑设备技术的不断发展，建材与建筑设备不断更新，新技术、新材料以及新设备的应用，更加的广泛。从实践来看，教材内容非常的陈旧，对新产品、新技术的应用和介绍非常的少。在建筑设备课程教学实践中，应当及时全面地讲授建筑设备技术发展研究方向、动态以及新设备的应用情况，并且扩展学生的视野。在教学实践中，应当丰富以下内容。第一，建筑设备中新产品、新材料的应用;第二，满足增效节能要求的建筑设备;第三，因电子技术、新能源的采用而产生新技术;第四，新型建筑设备优选与配套应用;第五，建筑设备的应用价值与经济评价。
二、教学方法方式改革
1.实物教学
《建筑设备》内容教学过程中，大多讲述了计算公式、设计原理以及建筑设备和建筑配件的构造、特点。就这些内容概念而言，学生对此没有感性上的认识，老师在教学过程中应当尽可能缩短教学与工程实际的距离。在建筑设备课程教学实践中，建议采用实物教学法，在课堂上多采用用实物作为教学工具。比如，给水管道阀门知识讲解过程中，教材中主要包含了闸阀、止回阀以及截止阀和浮球阀等阀门特点、构造以及适用环境等，通过绘制构造图，学生看到以后仍觉得非常的复杂，而且对构造图根本不懂。在课堂上，如果教师拿几种阀门给学生展示，学生就会对其一目了然，对其构造也会比较更加直观的了解。在水泵构造讲解过程中，教师将小型水泵拆开以后展示给学生，从而使学生对水泵构造非常清楚，这不仅会节约授课时间，对教学质量和效率的提高，具有非常重要的作用。
2.采用现代技术手段辅助教学
对于《建筑设备》而言，其涉及面非常的广泛，而且内容繁杂，如果只是按传统方式进行教学，则难保教学质量和效率。从实践来看，多媒体技术应用于辅助教学，教学效果非常显著。借助现代技术手段，将原本比较抽象的理论制作成课件，将建筑设备施工安装过程进行拍摄，通过数字、文字以及图像和声音等，使学生在学习过程中更加的愉快和轻松，并在此基础上准确掌握设计方法、施工方式。通过该种方式，不仅可以有效提高教学传输量，而且还可反映出建筑设备的构造及配套关系，从而强化学生的实物形象。
3.采用案例教学法进行教学
《建筑设备》是应用性非常强的课程，在教学实践中，可给学生讲述典型的设备以及系统的工程案例，以此来拓宽他们的视野。比如，在给排水施工相关内容讲解过程中，老师可以给学生提供具体建筑物给排水施工图.并且结合实例，对图纸的内容、符号以及图例进行讲解，讲授识图方法。通过该种方式，学生可以更加容易的学会看图，并且如何将图纸内容变成具体的工程项目建设实践。值得一提的是，可聘请经验丰富、理论水平较高的专家来校讲座。其中，讲授内容应当包含设计以及施工中的具体细节，并且对系统进行优化调试;将成功经验、经验和教训传授给学生，使他们能够从中学到一些知识和技术，提高学生的综合素质和技能。
三、习题与教学考核改革
1.结合实际情况和需要优化设计习题
对于建筑设备等专业课程而言，其教学实践中应当学以致用，以此来有效解决具体问题。然而，课后习题所涉及到的内容主要是基本原理、公式运算以及基本设计规则等方面的理论问题，而且实践性问题非常的少。教师应当结合实际情况，优化设计习题。比如，在厕所冲洗水箱涉及到的相关知识教学实践中，针对教材中提出的水箱类型、特点以及构造原理和适用环境条件，在课后让学生观察家里水箱类型以及构造和使用过程中的常见问题等。通过该种方法，可以让学生带着兴趣完成家庭作业，并且鼓励他们自己动手解决问题，以此来提高他们的实践能力。
2.改革教学考核方法
基于对《建筑设备》的特点分析，对教学考核应当逐渐淡化细节，加强基本原理以及技术方法应用的考核，对学生的分析能力和解决实际问题能力的考核应当加强重视。在教学考核过程中，应当与期末考试密切结合起来，采用闭卷+开卷、考场内+考场外以及考试+作业等形式进行考核，这有利于学生素质和技能的培养。
四、结束语
总而言之，建筑设备在现代建筑业中的应用重要性和地位日渐凸显出来，在当前的形势下，各类高等院校应当不断加快建筑设备课程教学改革步伐，使之既适应行业发展需求，又可以为建筑行业提供更多的优秀人才。在教学改革过程中，应当从内容、方法以及教学考核等方面着手，大力推进专业课程改革，这有利于提高教学质量和效率。
参考文献：
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流体力学工程案例范文6
关键词：全日制工程硕士；化学工程领域；学科交叉；人才培养模式
化学工程领域含基本无机与有机化工、石油化工与煤化工、精细化工、生物化工、材料化工、冶金化工、环境化工等工业行业。化工产业既是国民经济建设与社会发展的重要支柱，又与信息、生物、材料、机械、计算机、资源、能源、海洋、航天、国防等高新技术领域相互渗透[1-9]。同时，社会经济的快速发展对化工产业的产品需求也提出了新的挑战，迫使传统化工产业积极开展产品研发和工程技术创新。产业的交叉发展促进了产业结构的调整与升级，与此同时，也促进了高层次应用型工程硕士人才培养模式的改革与探索[6-8]。因此，以化工为基础的技术革命和技术创新大力发展中高端终端产品迫在眉睫。通过专业学位研究生的培养，以“多学科交叉工程领域”应用型高层次人才培养为目标，搭建高校、企业的桥梁，是实现理论促进生产力发展的重要途径。
1“多学科交叉”化学工程领域人才培养目标的定位
化学工程领域工程硕士研究生的培养，本着“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，以西南地区以及国家化工支柱产业发展和社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，依托交叉发展的行业需求，培养具有良好的工程职业道德和法规意识，丰富的人文科学素养，强烈的社会责任感，较强的组织管理能力和良好的合作意识，较强的工程技术创新意识和独立从事创新研发的能力，并能将“交叉学科”工程领域的基础理论有效应用于化工生产中的产品开发、工程设计、过程装备设计研发以及工艺技术改造的高层次应用型工程技术和工程管理的人才。
2重庆理工大学全日制化学工程领域工程硕士人才培养现状
经过多年的建设发展，我校化学工程学科在资源环境化工、精细化工、工业催化、化工装备与控制等领域已经形成了明显的优势和特色。在资源与环境化工领域，针对重庆及西南地区特色资源和社会经济发展重大需求，建有“重庆市化工废水与污染控制工程技术研究中心”，与企业联合建有“重庆市光气衍生物企业工程技术研究中心”。重点开展天然气资源精细化利用、化工产业废水污染控制与资源化、重金属污染土壤修复和固废处理等领域的研究。在精细化工与工业催化领域，重点开展催化材料、纳米材料、能源材料等化工新材料方面的研究，与企业联合建有“重庆市化工本质安全协同创新中心”。研究成果主要应用于电子工业、能源化工、天然气化工、石油化工、煤化工、氯碱化工等领域。在化工过程装备与控制领域，依托我校化学化工学院的“过程装备与控制工程”专业和学校“机械工程”一级学科硕士点建设发展。在新型环保设备、新型分离过程设备、化工设备腐蚀与控制技术研发方面形成了自己的特色和优势，与企业联合建有“重庆市防腐涂料工程技术研究中心”。在上述学科领域里，由于长期与重庆化工产业界合作，已经形成了基础研究与工程实际紧密结合的特色发展之路。因此，化学工程领域工程硕士培养已经实现了多学科交叉的人才培养格局，并开展了多学科交叉全日制工程硕士培养模式的改革与探索。通过化学工程与材料工程、机械工程、环境工程、车辆工程、生物工程、控制工程等工程领域的交叉融合，立足于企业的发展和需求，建立了较为完善的实践教学体系和多家校外实践教学基地，形成了多学科交叉的大综合工程性应用型高层次人才培养模式。
3“多学科交叉”全日制化学工程领域课程体系构建
化学工程领域专业学位硕士研究生的培养总体上分为校内与校企联合的两阶段培养模式。校内培养阶段主要完成课程学习，校企联合培养阶段采取实践、学习研究、论文相结合的培养模式。课程体系按照由基础向专业方向发展的分模块化设置，主要包括基础模块、基本技能模板与工程交叉融合模板、以及与地区化工产业特点相结合的工程实践模块，如图1所示。在公共基础模块，除了设置公共的工程英语，政治和工程数学外，还增设了工程经管课程，培养工程管理人才。在学位基础课程中，针对化工企业在反应和分离等基础知识方面，开设了高等反应工程和分离工程，并开设了化工过程设计，以期培养学生的工程设计能力。增设了知识产权和文献检索等课程，培养学生在科研成果方面的查询和写作能力。在工程交叉融合模板，立足于化工产业与机械工程、材料工程、车辆工程、控制工程、生物工程等方面的融合，每个模块都开设了3门课组课，比如化工与机械的结合，开设了过程原理与装备、压力容器的分析设计、高等化工流体力学等课组课。教学内容上突出化工理论与技术的先进性和实用性，通过精选教学内容，充分利用多媒体等现代化教学手段，采取理论结合实际的案例式教学、以问题为导向的启发式教学、课堂研讨式教学和课程结合课内实验等教学模式。根据工程硕士人才培养的要求，改革课程教学评价与考核方式，采取笔试、案例分析、小论文等灵活多样的考核方式，突出学生的问题分析与知识应用能力。实践教学与学位论文主要在实践基地完成，可采用集中实践与分段实践相结合的方式。通过在具体的生产岗位轮岗和企业主要管理岗位见习学习相结合的方式进行。企业学习培养采取以企业高级技术人员（管理人员）为主、学校指导教师为辅的校企联合指导的方式，学生在“双导师”指导下，通过在企业参加实践活动获得在实践中巩固和深化理论知识、培养学生发现并解决工程实践问题的能力，在企业完成论文选题和论文研究工作。论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景和应用价值，论文选题应有一定的技术难度，并有一定的理论基础，具有创新性、先进性、实用性。
4总结
随着科技的发展，高附加值的中高端化工产品的发展成为了发展方向，这需要机械，材料，控制工程等为支撑。同样，科技的发展也引领了产业的深度交叉融合，因此，在高层次的应用型工程硕士培养过程中，需要重新定位多学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士的人才培养目标，充分发挥行业和专业组织在培养标准制定、教学改革等方面的指导作用，建立学校与行业企业相结合的专业化教师团队和联合培养基地，强化专业学位研究生的实践能力和创业能力培养，推动学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士人才培养改革与实践。
参考文献
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