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流体力学心得体会范文1
主题班会是中学班级教育活动的重要形式之一,一般是班主任根据教育教学要求及班级的实际情况确立并围绕主题开展的一种班会活动。不过,当前中学的主题班会开展效率总体并不高,这和传统的“关注问题”及灌输说教的模式有很大的关系,这种传统模式用在心理健康教育上其实效性则存在更大的问题。积极心理学一改传统心理学研究心理问题的倾向,转而关注人的积极品质和积极情绪体验,这为心理健康教育提供了不一样的目标视域,即将中学生心理能力的养成及可持续提升作为心理健康教育的目标[1]。积极心理学从个体自身的实践、个体认知的改变以及个体对自身的评价等方面来探讨如何发掘人的潜能、调动人的积极因素,使个体保持积极向上的心理状态[2]。“心流”作为积极心理学理论的重要部分,对提高中学心理健康教育主题班会的实效性具有弥足珍贵的启示。
一、心流理论概述
我们在从事某项活动时,有时候会达到一种高度专注以致于废寝忘食的状态,美国的积极心理学家米哈里·契克森米哈赖最早关注这种现象,并把这样独特的心理体验称为“心流’,并以“最优体验心理学”命名心流理论。米哈里·契克森米哈赖在其代表作《心流——最优体验心理学》中有一段生动的语言来描述“心流”:它像是一名水手,握紧鼓满风帆的缆索,任凭海风吹拂发际,感觉船只破浪前行的喜悦——此时帆、船、风、海四者,在水手的血管中产生了一种和谐的共鸣。他进而把心流体验的要素分成八项:工作是可完成的、全神贯注、明确的目标、即时的反馈、自然投入并乐在其中、自由控制、忘我状态、时间感改变[3]。在后期积极心理学手册中,米哈里·契克森米哈赖则认为心流的特征包括:对当前活动的瞬间高度集中注意力;行为与意识的融合;自我意识的丧失;对行为的控制感,即对于当前的处境能够适当、有效地应对,知道下一步该如何反应;暂时的时间感扭曲,典型的是时间比平常快很多;体验活动的内在意义,最终的目标是活动持续的动力。
在米哈里·契克森米哈赖的心流理论基础上,很多人对心流的特征或要素也进行了研究。例如诺瓦克(Novak)和霍夫曼(Hoffman)将心流的特征归纳为前提、特性和经验的结果等三个群组,而陈(Chen)等人则认为这是心流产生的三个阶段:事前、经验和效果阶段[4]。见下表:
此外,国内一些研究者也重点关注心流体验的所有构成要素中最为关键的部分,如有学者认为,心流是一种高度投入某项活动时全神贯注的积极情绪体验,当人们所从事的活动具有三个特点,即目标明确、即时反馈、技能-挑战相平衡时,容易出现心流体验 [5]。实际上,我们可以看出,尽管有所差异,但实际上对心流的内涵和构成要素大體上是一致的,且都认为心流作为积极心理学中的一个重要概念,包含着丰富的理论内涵和实践启示。
二、心流体验对中学心理健康教育主题班会的意义
心理健康教育主题班会课是一种成长性团体心理辅导形式,而真正有效的团体心理辅导绝不仅仅是观念的简单“植入”,因此靠灌输和说教是很难起实效的,更重要的是通过各种活动促使学生在理解和体验过程中不知不觉地认同并内化。这种体验式主题班会远比传统式班会班主任唱“独角戏”有效得多。体验式主题班会即是在学校教育教学环境下,根据一定的教育目的,由老师、学生共同设计活动,用团体活动的方式来组织班会,学生在活动中参与体验,交流分享,感悟提升的一种主题班会形式[6]。而融入心流体验不仅能让学生专注于班会活动之中,而且能在活动体验中认识自己、发展自己。
(一)提高主题班会的实效
心流体验是一种自然地专注于活动的一种状态,因此主题班会活动如果可以让学生体验到这种心流,其实效性则可以得到大大地提高。因为心理学常识告诉我们,当外部事物符合我们的主观需要时,就会引起我们积极肯定的情绪感受;反之则会引起消极否定的情绪感受,而不同的感受对我们所进行活动的效率其作用是不相同的。心流作为一种自然投入且乐在其中的体验状态,其所激发的如水手起航,破浪前行的那种喜悦情绪和情感,是可以大大增强活动的效果的。
Fredrickson(1998)相信积极情绪必定具备异于消极情绪的适应意义,据此她提出“认知—行为储备”(thought-action repertoire)的概念,意即认知与行为的整合系统。Fredrickson主张,与消极情绪窄化认知—行为储备的即时相对范围相反,积极情绪则对认知—行为储备具有扩展功能,使得个体的认知与行为系统更为开放、灵活,这会导致积极情绪的不断累积、螺旋上升,在这一过程中个体持久的发展资源得以建构,此即积极情绪的扩展建构理论[7]。所以当教师多多采用体验式主题班会的形式,在活动中创设情境促使学生产生心流体验时,就可以有效提高主题班会的实效性。
(二)提高学生的参与积极性
一般来说,人性都是趋乐避苦的,正如边沁在其代表作《道德与立法的原理绪论》一书中所指出的:“自然把人类置于两位主公——快乐和痛苦——的主宰之下。只有它们才指示我们应当干什么,决定我们将要干什么。是非标准,因果联系,俱由其定夺。”[8]因此中学教师在设计和实施心理健康教育主题班会活动时,应该努力创设情境让学生在真正体验快乐的基础上培养积极情感,强化积极行为。而作为积极心理学的一部分,心流正是一种积极快乐情绪情感下的一种最优体验,在体验式主题班会中尽力设计能让学生产生心流体验的班会活动,可以营造出轻松愉快的氛围,让学生在其中保持积极快乐的情绪,因此可以有效提高学生参与的积极性。
在应试教育的背景下,中学生的学业压力和心理压力较重,休息时间也相对匮乏。在主题班会课中创设心流体验可以让学生“丧失时间感”、日常生活的忧虑和沮丧也能暂时地一扫而空。因为这种体验式主题班会可以让学生在共同参与的形式下感受到自己的主体地位;好玩、有趣的活动可以让学生自愿参与其中,且在其中有所锻炼和提升。米哈里·契克森米哈赖曾对青少年进行了一个为期4年的心流研究后发现,在参加学校活动中,那些积极投入并有更多心流体验的青少年更少体验到焦虑,他认为持续的心流体验不仅能提高学生对活动的内在兴趣,还表现为对积极情绪的递增效应[9]。体验式主题班会以学生为主体,形式新颖,对中学生来说本来就极具吸引力,要是能将心流理论融入体验式主题班会,不仅能帮助学生减少焦虑、放松自己,还能让学生从中有所感、有所悟,其参与主题班会的积极性自然就提高了。
(三)培养学生的积极人格
积极心理学对人格的研究秉承了它的一贯做法,主张人格心理学研究不仅要研究人格形成的消极因素,更要致力于研究人格形成的积极因素,特别是研究人类积极的现实能力和潜在能力在人格发展中的作用,也即研究积极人格,而增进个体的积极体验是培养积极人格的最有效途径[10]。心流理论又是积极心理学重要研究领域,也注重人在心流体验产生时所产生的快乐充实的感受。体验式心理健康教育主题班会课以活动为班会主要形式,让学生作为班会主体,能够做到让学生参与活动之中,但是不一定能够让学生产生积极体验。所以将心流理论与体验式主题班会结合起来,就能让体验式主题班会“形神兼具”:不仅学生在其中有所体验,而且都是积极体验。这样就能够更好地利用班会时间调动学生积极情绪体验、帮助学生发现自己的潜力和价值,从而一步步建立自信,培养学生的积极人格。
三、 中学主题班会活动中创设心流体验的策略
(一)活动具有适度的挑战性
根据马西米尼和卡里的研究可得出,在挑战和技能都处于“高”的水平时,我们会比较容易产生心流体验,会比平时更专心,具有掌控、幸福、有力、积极、投入、创造、自由、兴奋、开放、清晰、满足等感觉[11]。所以我们在设计班会活动时,必须选择有挑战性且又有一定技能性的活动,这样才能充分调动学生的积极性、激发学生的兴趣,让全体学生都参与到班会活动中并产生心流体验,从而提高班会活动的参与度,达到全体学生都能够通过班会活动中有所触动和感悟的效果。
不过,另一方面,挑战要适度,米哈里·契克森米哈赖的心流体验构成要素中第一条就是“工作是可以完成的”。也就是说,一定的挑战性可以激发我们的专注力和创造性,从而容易产生心流,但如果挑战过大,超过我们可以完成的限度,则反倒适得其反。根据心理学中的耶克斯-多德森定律,在完成难度适中的任务时,中等的动机水平活动效率最高;过于复杂和困难的任务反倒降低动机水平,工作效率也会下降。
(二)活动应有一定的结构性
不是所有合适挑战性的活动都能产生心流体验,有些时候还要求活动具有一定的结构性特征,即“活动应该具有确定的目标、明确的规则和相应的评价标准,也就是说活动要具有可操作性和可评判性”[12]。在中学的心理健康教育主题班会中,教师在设计阶段就要特别注意班会的目标是什么,根据目标在确定相应的活动。同时要注意这些活动可能存在的问题,从而从细节出发制定相应的规则。
班会实施阶段也要注意根据目标做灵活的调整。设计阶段只是一个规划,但现实的情况是可能出现各种问题和突况。不顾实际,一味遵循设定的结构和活动安排,必然会影响到活动效率。另外班会结束要注意对效果进行评价,从而在以后的主题班会活动中完善结构、内容和细节。
(四)活动要做到即时反馈和强化
即时反馈和强化可以有效且持续地激发学生的内在动机,这种反馈和强化不一定只是奖赏。内在动机是由于喜爱活动本身而非为了得到奖赏或者避免惩罚而参与活动所产生的动机。从事具有内在动机驱使特征活动时,人们仅仅关注活动本身,因为活动本身就是一种奖赏和动机,因而很少关心活动要达到的目的,所以由内在动机驱使并在其导向作用下能够引发心流体验[13]。班会活动若不能真正激发学生的内在动机,即使外部动机够強,也容易出现半途而废或是求胜心太强导致某些行为过激影响同学之间情谊等现象。
我们做任何事都是有其目的、希望有所反馈的,不论是为了得到别人夸赞、从其中获得某些东西还是为了自我的能力和人格发展。班会活动设计也同样要注意到这一点,活动当时的体验和感受、想法,本就较短暂,不能维持很久,要是学生在当时不能收到及时的反馈与强化,可能班会还没结束,学生已经将感受全部抛之脑后了。
流体力学心得体会范文2
为婚姻家庭带来立法关怀
家庭是社会的基本细胞,优良家风是中华优秀传统文化的重要组成部分。民法典以一系列制度安排,促进家庭和谐,使家庭文明建设成为新时代中国法治建设的有机组成部分。
民法典在婚姻家庭编中明确规定:“家庭应当树立优良家风,弘扬家庭美德,重视家庭文明建设。”从强调尊老爱幼、子女孝悌,到倡导夫贤妻惠、互谅互爱,再到崇尚家和万事兴等理念,中华民族传统家庭美德早已铭刻在人们心中,融入了中国人的血脉。法律的生长、完善,离不开其所处历史和文化的滋养。民法典将树立优良家风确立为民事法律领域的一条基本原则,不仅具有重大社会意义,也充分彰显了民法典本身的中国特色,对于世界民事领域的立法也是值得珍视的财富和经验。
家庭文明建设事关个体幸福,关系世道人心,也影响着整个国家的繁荣稳定。民法典对家庭以及构成家庭的夫妻、子女和其他成员,都给予了充分的重视,明确规定“婚姻家庭受国家保护”,还重申了婚姻自由、一夫一妻、男女平等婚姻制度,明确禁止重婚、家庭暴力等行为。这些婚姻家庭编中的重要内容,不仅是对一系列婚姻家庭立法理念的法律宣示,更是维护婚姻家庭和谐稳定,依法保障妇女、未成年人、老年人合法权益的有力依据和有效手段。“家是最小国,国是千万家”。呵护好每一个家庭,为人民群众的获得感、幸福感、安全感提供法治保障,社会和谐稳定的基石将更加牢固。
家庭也是人生的第一所学校。民法典对未成年人权益的保护尤为重视,在继续强调父母抚养子女义务的同时,将原婚姻法规定的“离婚后,哺乳期内的子女,以随哺乳的母亲抚养为原则”,修改为“不满两周岁的子女,以由母亲直接抚养为原则”,同时规定“子女已满八周岁的,应当尊重其真实意愿”。民法典还将联合国《儿童权利公约》关于儿童利益最大化的原则充分落实到收养工作的法律规范中,按照最有利于被收养人的原则更新了相关规则。保护好未成年人就是保护国家的未来,未成年人保护的原则不仅着重体现在婚姻家庭编之中,而且贯穿民法典的始终。
流体力学心得体会范文3
关键词:燃烧;历史角度;精品课;教学改革
当前,结合国内外科技形势的发展,如何培养高水平、创新性人才,实现我国科教兴国的战略方针,是各类学校尤其是培养本科生的各类高等院校所面临的重要课题。
在能源与动力研究领域中,燃烧及燃烧室可以说是大学生在所有专业理论课中的高端课程,因为其先修课程包括大学数学、物理、化学、流体力学、热力学、传热学、发动机结构及原理等多种专业基础课。而上述各门课程的学习都非常之不轻松,涉及很深奥的数学物理问题。因此,如何在进行“燃烧与燃烧室”课程教学过程中,把握大学生的学习方向、充分调动学习积极性,是一个非常重要的教学研究问题。
教学改革的深化方法与途径很多,比如加强实践教学环节、开辟网络教学、实施双语教学等。本文以北京航空航天大学精品课程“燃烧与燃烧室”教学为例。试图从燃烧学发展历史的角度,初步探索如何从历史的角度深化教学改革。
从哲学的角度来讲,历史是一个好老师。它能起到催人猛醒、引人深思的重要作用。而历史发展过程中的各种曲折、规律,既是我们极好的分析案例,也是调动学习积极性的有效工具。
下面,结合北京航空航天大学能源与动力工程学院的“燃烧与燃烧室”课堂教学,举例分析一下燃烧学中的历史发展过程对课程教学的深化与促进作用。
一、以史为鉴,催人猛醒
常言说,前车之鉴,后世之师。历史是一面很好的镜子,可以为我们照耀未来的路,避免我们重蹈覆辙。巧合的是,燃烧学研究的发展过程,恰好给我们提供了这样一面镜子。
根据英国一家著名报刊《卫报》在2000年前后所作的一个评选活动,对人类在1000年至2000年这一千年之间所发生的事件进行筛选,从而评选出了所谓“十大干年之最”。不幸的是,根据这家报纸公布的结果,燃烧学研究历史进程中曾经提出的古老学说――燃素说,被评选为“最大的科学错误”。
对于我们从事燃烧学研究的学者而言,这无疑是一个当头棒喝,催人猛醒。
为什么当选?历史曾经发生了什么?
根据该报刊的评选说明,之所以把“燃素说”评为千年来“最大的科学错误”,是因为这一学说虽然在现在看来错误明显,但在1650-1750年这大约100年间,它曾风靡一时,很长时间被奉为毋庸置疑的经典理论。
其实,所谓“燃素说”,是指该学说认为,就像元素周期表中所列的各种元素一样,火也是一种元素。只不过,当时门捷列夫还未诞生,元素周期表还未成形。燃素说认为,火是一种物质,由无数细小而活泼的微粒构成。这种火的微粒既能同其他元素结合而形成化合物,也能以游离方式存在,它弥散在大气当中,给人以热的感觉。由这种火的微粒构成的元素称为“燃素”。
按照燃素说的解释,一切与燃烧有关的化学变化均可归结为物质吸收与释放燃素的过程。如煅烧金属,认为燃素从中逸出,变成煅灰,即:
金属-燃素=煅灰
而煅灰引起木炭燃烧,则认为煅灰从木炭中吸收燃素,使金属重生,即:
煅灰+燃素=金属
且燃素说认为,物体中含燃素越多,燃烧越旺。
该学说在1650-1750期间(约100年)曾经流行全球,直到法国科学家Lavoisier(拉瓦锡)于1777年发现氧元素后,该学说才宣告结束。
100年是个什么概念?香港从被强行租借到回归,不过才100年。
每当在课堂上讲到这些,同学们都回睁大眼睛,全神贯注地听下去。偶尔会有个别同学发出疑问:为什么会这样?难道这期间没人反对吗?
问得好哇!
在当初没有发现氧元素之前,大家普遍认为天地五行(即所谓金、木、水、火、土)皆为构成宇宙万物的基本元素。自然,火也就被认为是其中的一种元素。巧合的是,如果把火看成是一个元素,还真能解释大部分燃烧现象,而其他理论则无法做到。这样一来,更加深了对燃素说的信任。因此,这样一种错误的学说流行了近百年。
不能说在这期间没人反对,因为燃素说不能解释另外一些燃烧现象。但反对者无法提出更合理的解释,因此也就不了了之。
从这个历史故事,至少给我们两个重要启示:首先,作为燃烧科学研究工作者,我们虽然首先要有大胆假设的精神,但必须做到小心求证。一定要以燃素说为鉴,真正吸取教训,避免在今后的研究中犯类似错误。其次,在科学研究过程中,犯错误也在所难免,一定不能盲目迷信现有理论或者专家,作为科研工作者,必须要有创新精神,要敢于挑战现有理论。
这个案例充分说明了在燃烧教学过程中,以史为鉴,催人猛醒的教学效果。
二、纵观历史,引人深思
回顾燃烧理论及燃烧技术发展史,不难看出,当我们中华民族沉湎于吟诗作画等精神层面的研究时,国外的科学技术水平飞速发展。由此,也涌现出了一大批知名燃烧学者。比如200多年以前的Thompson(汤普逊),根据火焰淬熄理论发明了防止矿井内瓦斯爆炸的安全灯;1855年的Bunsen(本生),发明了测量火焰传播速度的本生灯;1900年的Chapman(切普曼)和Jouguet(乔给特),联合发现了常规燃烧(定义为缓燃)与爆震燃烧的区别,并计算了爆震波的速度,等等。
遗憾的是,仔细品味燃烧发展史,我们会发现,历史上的知名学者主要来自德国、法国、英国、美国、挪威、匈牙利、俄罗斯等西方国家,而来自亚洲,尤其是中国的学者几乎没有。
即便是在我们现在引以为傲的唐宋盛世,虽然不乏传颂至今的伟大诗人,却没有涌现几个国内外知名科学家。这说明什么?
我们在唐宋盛世主要发展的文化艺术等精神层面的研究,即便也有陶瓷工艺之类的技术研究,也大多是服务于文化艺术的发展,而并非为了发展生产力。借用哲学观点,物质是第一性的,精神是第二性的。历史的事实已经证明,合理的社会发展布局,应当是在优先重视发展科学技术等理工类研究的基础上,再深入开展文化艺术等文科类研究。否则,唐宋盛世的虚假繁荣景象就会再现。
通过这些历史回顾,在燃烧教学过程中,不仅使学生了解了燃烧历史,学会思索未来如何为国争光,还增强了对理工科知识学习的信心,为今后的研究铺平了道路。
三、回顾历史,激发兴趣
这里所说的回顾历史,是指专属燃烧学研究的各种国际大奖的获奖史。
众所周知,燃烧与燃烧室研究属于传统机械类学科。从诺贝尔奖的设立理念来看,再出色的燃烧研究学者也不大可能获得诺贝尔奖。
那么,这是否说明,我们从事燃烧与燃烧室研究就 没有前途、没人重视了呢?
非也!
为了鼓励国际燃烧学者进行创新研究,迄今,国际上专门为燃烧与燃烧室研究人员设立了三大奖项(也有人称之为燃烧界的诺贝尔奖)。它们分别是1958年设立的Bemard Lewis奖、Alfred Egerton奖、以及1990年设立的Zeldovich奖,所有这些奖项都是每两年评选一次。
为了加深对燃烧前沿问题研究进展的了解,结合课堂教学,我们还千方百计寻找机会,把一些获奖学者请到学校来,促成学生与大师的良性互动。迄今为止,来校交流过的国际燃烧大师包括美国加州大学Irvin分校的Sifignano院士、美国乔治理工大学的Zinn院士、澳大利亚的Bilger教授、美国卡内基一梅隆大学的Chigier教授等。结合这些学术活动的历史回顾,起到了很好的促进课堂教学作用,大大激发了学生的学习兴趣,也为今后的研究指明了方向。
四、分析历史,掌握方法
通过分析历史进程,还可以帮助学生理解掌握科学的研究方法。比方说,在进行燃烧学中层流火焰传播方程教学时,依据流体力学中的基本偏微分控制方程组――即所谓Navier-Stokes方程组,再补充微元体能量守恒方程,对一维平面火焰,可推导出层流火焰传播方程如下:
ρ∞SLcp/dT/dx=d/dx(λ/dT/dx)+RfQ
式中各符号的物理意义见文献。
推导出层流火焰传播方程并不是我们的最终目的,从方程中求解出所谓层流火焰传播速度(即方程中的物理量SL)才是我们想要的结果。
问题在于,上述常微分方程看似简单,却无法积分出结果。因为方程中有源项存在,而且源项的表达式非常复杂。
怎么办?每到这时,我在课堂上总要向同学们提问:如果我们的前人没有解决这个问题,如果是你来面对这个问题,你该如何处理?
在学生尝试性的回答之后,我们再来看看我们的前人是如何处理的。这时,我会从前人的多种处理方法中,向同学们介绍其中物理意义最清楚、最容易理解的方法,比方说zeldovich等人提出的“分区近似法”。
所谓“分区近似法”,是指根据实际火焰中的各种物理量分布特点,把看似很薄的火焰面进一步细分成两层,其中第一层的各种物理量的变化较慢,因而可以认为在这一层中源项很小,故可以忽略不计,则方程在这一层中可简化为:
ρ∞SLcp/dT/dx=d/dx(λ/dT/dx)+RfQ
显然,从该方程可以积分求解出这一层边界上的温度梯度。
而第二层的物理量变化很快,且其变化快的原因是源项突然增加所致。因此,我们可以忽略方程中的右边那一项,从而将方程简化为:
d/dx(λ/dT/dx)+RfQ=0
虽然源项仍然很复杂,但其在该层内的定积分具有很清楚的物理意义:火焰面内的平均燃烧放热速度。由此,我们可以得到第二层边界上的温度梯度。
分别从两个方程积分得到的边界温度梯度应该相等。这样,我们就最终得到了层流火焰传播速度的解析公式,换句话说,我们对看似难以求解的层流火焰传播方程进行了近似积分求解。
通过这个例子,可以很好地培养学生将数学与物理紧密联系起来的能力。对于今后可能遇到的难以求解的数学方程,完全可以结合其描述的物理问题,进行各种物理简化,抓大放小,掌握本质规律,从而简化数学方程,最终得到分析解。作为理工科大学生,培养科学的数学物理方法是非常重要的环节,也是今后解决各种实际问题的重要工具。
五、历史发展的量变到质变规律
中学时代我们就已经学过,事物发展的一个重要规律是量变到质变。把这一规律应用到“燃烧与燃烧室”课程教学当中,对实际燃烧物理问题的分析有很大的指导意义。比方说,液体射流的断裂破碎过程分析。
在实际燃烧室中,为了维持稳定燃烧,燃料喷射是一个很重要的环节。在很多动力装置当中,都采用液体燃料通过小孔直接喷入燃烧室的设计方法。问题在于,燃料通过小孔形成的液体射流是如何逐步断裂、破碎、并形成许多大小不等的液滴的呢?
鉴于这一过程对随后的燃料燃烧特性,包括火焰长度、温度分布、稳定燃烧范围、燃烧污染等,具有极大的影响,分析清楚这一实际过程是非常重要的。
按照事物发展的量变到质变规律,我们有理由认为,液体射流的破碎现象(看成是质变)不是突然发生的,在破碎之前必然有一个连续渐变的过程。如果认为断裂是突然的,即射流直径突然变为零,那么,断裂之前射流直径应该有一个波动变化。根据这一分析,我们的前辈们设计了相应的试验方法,试图通过实验观测技术来发现液体射流破碎之前的细微变化。正是通过他们的艰苦努力,我们现在知道,射流在刚刚从喷孔喷射出来时,由于大自然无处不在的各种干扰,会在射流表面形成一些表面波。随着射流的喷射运动,这些表面波中的绝大多数会逐步放大,即波的振幅越来越大,从而造成射流直径在破碎之前有规律的收缩一放大现象。当这种收缩一放大现象发展到一定程度之后,最终将造成射流断裂破碎。
根据这一观测现象及基本分析,我们确信,要真正理解射流破碎这一质变过程,必须先掌握射流表面波变化这些渐变过程。
由此,我们的前辈们发展了稳定性理论,即认为表面波如果不放大,则射流系统是稳定的,否则,射流系统是不稳定的。将该问题转化为在什么条件下射流会不稳定,且最不稳定的那些表面波将最终控制射流的破碎过程。这样,在实际课堂教学中,就比较容易地把学生带到了相当深奥和复杂的稳定性理论分析当中。
通过这个例子,可以很好地培养学生分析实际问题(特别是非定常问题)的能力,从历史发展的过程入手,运用量变到质变规律,可以帮助我们看清事物发展的本质规律。
六、历史发展的螺旋前进规律
同样,中学时代我们也学过,事物发展的另一个重要规律是螺旋前进。对于许多前沿性的、难度很大的研究课题而言,理解并运用好这一基本规律是十分重要的。比方说,超音速燃烧问题。
其实,早在1965年前后,由于火箭发动机技术的发展,人类已经可以研制出飞行速度极快(飞行速度约为音速的5~6倍)的导弹。但是,在火箭发动机中,燃料和氧化剂都需要自行携带。特别是氧化剂,以液氢一液氧发动机为例,每带1吨液氢,就需要带8吨液氧。既然空气中有取之不尽的氧气,为什么我们不能减少自带氧气,转而从空气中吸取氧气呢?
问题在于,如果从空气中提取氧气,由行速度极快,不可能像常规冲压发动机那样,先将气流速度降 为低于音速,然后再燃烧加热,最后膨胀排出,从而产生推动飞行器前进的动力。因为在极快飞行速度下,如果先将气流速度降为低于音速,则会导致气流温度大幅上升,以至于接近、甚至超过燃料燃烧温度。这样一来,燃烧热就无法加入到气流当中,也就无法产生推动飞行器前进的动力。因此,如果想在极快飞行速度下从空气中取氧燃烧,必须采用所谓超音速燃烧技术,即保持气流速度大于音速,降低气流温度上升幅度,在超音速气流中组织燃烧,从而使燃烧后的热能能加入到气流当中去。
这就是美国于1964年启动超音速燃烧冲压发动机(HRE)计划的最初目的。
想法很好,实际研究结果如何呢?美国经过10年的艰苦研究,于1974年提交了HRE发动机。在极快飞行速度下,该发动机产生的净推力为负值。换句话说,该发动机在极快飞行速度下根本就不可能产生推力。
这一下热闹了,美国国会讨论吵翻了天。事实是否真像某些议员们所说:我们花费巨额经费研究,只换来了一句话:超燃冲压发动机是不可行的。
美国正式停止了研究资助,全世界其他国家也跟风停止了相应研究。当然,出于保密原因,很多国家(包括中国)不可能及时得到美国的研究情报,因此,相应的研究计划以及停止研究时期与美国的计划存在时间上的偏差。
不过,美国的科学家们不同意国会议员们的想法,他们相信事物发展的螺旋前进规律。尽管暂时遇到技术难关,但基本方向还是没错。因此,在小额研究资助下,还是不懈进行基础技术研究,终于在10年之后有了突破,并成功说服国会继续投资。
随后的研究基本顺利,并最终在2004年成功完成了极快飞行速度的两次实验飞行,飞行器的飞行速度分别为音速的7倍和10倍。
这个例子充分说明,在科学研究的道路上,没有平坦的路可走。只有确信大方向没有错,就不要被暂时的失败或困难所吓倒。相信事物发展的螺旋前进规律,坚忍不拔,刻苦努力,最终就一定会成功的!
当然,结合实际燃烧教学,还有很多实例,上述例子只是其中一部分。