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流体力学的总结范文1
[关键词]流体力学 教学方法 生活常识
一、前言
《工程流体力学》是机械类各专业的一门重要技术基础课，该课程主要讲述流体力学的基本原理及其在工程中的应用。它是为学生后面专业课的学习的基础，对学生的要求较高，但由于该课程对学生的高等数学、大学物理、工程力学以及综合分析和处理问题的能力的要求较高，因此学生普遍反映是一门难学的课程。为了让学生较好地学习这门课程，任课应该做到以下几点。
二、方法
1.上好绪论课
绪论课不仅仅是指《工程流体力学》课程教学的开始，同时也应该是每一章的前言介绍。
在绪论课的教学上，教师应该把握以下三点：(1)树立学生学习该课程的信心。由于上新课的学生可能从各种渠道了解的流体力学是一门难学的课程，从而对该课程产生畏惧感，学生就会带着一种逃避心理去学习，仅仅接受课堂上的知识，而自己不去钻研思考，这样是学不好该课程的。教师要让学生感觉到，这门课程并不难学，其实我们在中学的时候已经接触到了其中的很多内容，只是现在表述发生了变化或者增添了新的内容，使该学科体系更加完善、合理；(2)教师需要激发学生的学习兴趣。兴趣是学习的最大动力，教师应该让学生直观形象地了解工程流体力学的广泛应用性以及内容的趣味性，将一些学生感兴趣的与日常生活或生产实际有关的例子介绍给学生；(3)突出课程的重要意义和实践价值。教师应在绪论课中做到精心组织策划，让学生了解该学科体系的研究对象和研究方法，让学生知道为什么要学习该课程，在今后的学习中应该用什么样的方法去学习。
在大多数的教材中，在每一章之前，都会有一段比较简短的文字介绍，告诉学生本章的知识点以及相应的学习方法，这是比较重要的一个部分，能够使学生站在一定的高度把握整章的内容，知道各知识体系之间的相互结构，但是学生在阅读的时候往往会忽略的，以至于学完课程之后，只能对简单的问题进行分析处理，遇到复杂的问题就不知道从哪个地方着手，因此需要教师在讲课时加以强调。
2.及时对所学内容进行总结
工程流体力学是以流体作为研究对象的，所涉及的概念比较多，容易让学生产生混淆。如果及时的对所学内容进行总结，就会加深学生对概念的理解和记忆。例如，流体力学中有几个比较重要概念，理想流体、定常流动、不可压缩、平面流动、无旋运动等等，在任何一本教材中，这些概念都不是同时出现的，学生可能会对某些概念产生遗忘，或者是知道概念，但不知道具体该如何去应用，因此在相关概念介绍完之后，可以建立如下的表1，使个概念的物理含义，数学表达式一目了然。由于目前流体力学教材大多按照由浅入深的原则编写，即先讲静力学后讲动力学；先讲一元流动后讲平面流动；先讲理想流体后讲粘性流体。各章的内容分得比较细，每一章都有许多公式和理论，各公式的得出也分别采取了不同的方法，给人以流体力学的理论模型和公式非常之多难于掌握的感觉。实际上，这些理论和公式大多是交叉重复的，因此对于教材中出现的流体静止的微分方程、理想流体的运动方程以及N-S方程也可以放在一起加以总结。
另外，在有些时候，学生学完了一章的内容，却不清楚这一章到底在研究一个什么问题，这就更需要教师在上课时进行总结。以文献[1]的第四章为例，在前面的及格小节中介绍了流体运动状态、紊流的分布状况等等，学生学完之后往往会产生疑惑：为什么要研究这些东西?其中哪些是重点?作为教师应该及时告诉学生，这一章研究的是如何计算粘性流体的流动损失，其中关键的是沿程阻力系数的计算，而沿程阻力系数与流体流动的状态有关，层流可以有定解，而紊流中影响沿程阻力系数的因素过多，大多数用半理论半试验的方法求解，前面的内容是为后面做铺垫的，主要讲述了研究流体的一种思路，这样学生才能够站在一定的高度去学习和思考。
表1 物理概念和表达式的对应关系表
3.将流体力学知识与中学知识和生活联系起来
学生在学习的时候，往往会把自己新学到的知识和原有知识进行联系，同时做出比较。教师应该掌握学生的学习心理，积极引导学生进行学习。例如在讲解伯努力方程时，为了加深学生对公式的记忆和理解，可以将方程两边同乘以mg，所得到的结果类似于中学所学到的机械能守衡，首先使学生了解到伯努力方程的实质是能量守衡；但是与机械能守衡相比多出来pm/ρ=pV一项，可以解释成因为流体的流动性，整个流体不是一个整体，流体之间还存在压力能的作用，让学生进一步理解的流体的流动性所产生的影响；最后可以使学生清楚地理解每一项的含义：位置水头、速度水头以及压力水头。同样的，在学习静止液体的压强分布是可以和中学的压强计算公式联系起来，学习动量方程的时候可以和中学的冲量定律联系起来等等。
流体力学的理论性较强，公式较多，学生的理解比较困难，也缺乏相应的学习兴趣，需要教师在讲课过程中不断和生活相联系。需要教师在课程的讲解过程中，多穿插一些实际生活中的现象，与课本中的理论结合起来讲，可大大提高学生的学习兴趣。例如，在讲流体的粘性时，可以让学生比较水的粘性和糖浆的粘性；在讲解流体流动的两种状态的时候，可以让学生回想轻轻打开水龙头时的现象：开始水流是一非常细的层流细流，随着水流下降，在重力加速度作用下，速度逐渐加快，水滴开始飘动，水流由层流转化为紊流；在在讲解因边界层分离而产生的压差阻力，可以谈谈现实中的克服压差阻力的方法，一是将物体表面做成流线型(如汽车)，二是增大物体表面的粗糙度，增大紊流度(如垒球)，从而推迟边界层的分离。
4.注重对学生学习方法的培养
“授人以鱼，不如授人以渔”。《工程流体力学》不同于其它力学，所用的研究方法――欧拉法――是学生首次遇到的，让学生掌握方法显得尤为重要。另外，由于课堂教学时间的限制，教师不可能把每一个问题都讲透彻，就需要学生自己课后去领悟。例如，在讲解水击的形成、音速以及激波的时候，为了满足定常的条件，都用到了相同的坐标建立方法和分析方法，教师在课程上只需要讲清楚一个问题，剩下的只需要强调几个物理现象之间的区别以及由此产生不同的结论就可以了，这样既提高了了学生学习学习方法的能力，又节约了课堂教学时间。同样的还有流体运动方程的推导、相似准则数表达式的推导等等。
三、结束语
综上所述，上好绪论课、及时对所学内容进行总结、将流体力学知识与中学知识和生活联系起来以及让学生注重对学习方法的学习是教师在讲授《工程流体力学》课程中需要注意的几个方面，这四个方面在实际讲课中并没有明显的界线，是相互联系的：上好绪论课是课程前的准备，及时对所学内容进行总结是课程后的复习，而将流体力学知识与中学知识和生活联系起来以及让学生注重对学习方法的学习是方法和手段。如何提高《工程流体力学》课程的教学水平是一个十分广泛而复杂的课题，以上只是笔者在教学改革中的一些体会和认识，其中许多问题尚需进一步探索和研究。
参考文献：
[1]莫乃榕. 工程流体力学[M].华中科技大学出版社，2000.
[2]高殿荣，吴晓明.工程流体力学[M].机械工业出版社，1999.
[3]W.F.休斯， J.A.布赖顿.流体动力学[M].科学出版社，2002.
[4]李文科.流体力学与流体机械课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学报(社会科学版).
流体力学的总结范文2
关键词：启发－互动；对比式；讨论式
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）35-0065-03
《流体力学》是高等学校和职业院校众多理工科专业必修或选修的一门专业基础课程，在各个工程领域有着广泛的应用。但是，该课程理论性强、概念抽象，加之对数学知识要求较高，理论与工程实际结合困难，《流体力学》课程是众多学生难啃的一块硬骨头。“启发”式教学思想是：学生是学习的主体，教师充分调动学生的积极性，力促教师主导与学生自主相结合、书本知识与直接经验相结合。“互动”式教学强调两个“动”，即教师的“动”和学生的“动”。两种教学模式都有比较好的教学效果，笔者从这些年的教学中体会到，如果把两种教学模式结合起来，应用于《流体力学》课程教学或其他课程教学，可能更好地调动学生的学习主动性，培养学生自我解决问题的能力，提高教学质量和效果。
一、《流体力学》的教学现状
《流体力学》是一门应用型的专业基础课程，目前的《流体力学》课程教学呈现两个特点：一个是偏重于数学公式的推导，忽视它的物理意义和工程应用；另一个是忽视其基础地位，片面追求其为专业服务。这导致学生对这门课程学习上的困惑，一方面产生对该课程的恐惧和畏难，另一方面不能勾起学生的求知欲望和达不到对学习能力的培养。
1.课堂教学现状。课堂教学是《流体力学》课程教学的主体，但是目前，《流体力学》的教学手段落后、教学方法单一。大多采用“满堂灌”的教学模式，不注重学生综合素质的培养，导致学生学习积极性不强、教学效果不好，也不利于教师自身素质的提高。
2.实验教学现状。实验教学是《流体力学》课程教学的一个重要组成部分，是流体力学理论发展的重要基础，掌握流体力学的实验技能至关重要。但是，目前在绝大多数高校开展的流体力学实验多为传统的验证性实验，这种实验模式不利于学生对理论的理解，忽略学生的积极性、主动性、创造性，不利于学生综合素质的培养。
二、“启发－互动”式教学的探索
“启发－互动”式教学是一种教学理念，而不是一种教学方法。针对《流体力学》理论性强、工程应用广、概念易混淆、公式较多等特点，总结出以下几种适合于《流体力学》课程教学的“启发－互动”模式。
1.对比式“启发－互动”。在教学过程中，对比“启发－互动”模式教学包括以下几种：（1）相近或相反对比：将概念相近或相反的进行对比，达到条理清晰、对比鲜明、便于记忆的目的。例如，在讲解系统与控制体、研究流体运动方法（欧拉法和拉格朗日法）、流体运动的概念（流线与迹线、恒定流动与非恒定流动，层流与湍流）等就可以采用对比“启发－互动”。具体案例：在讲解控制体和系统时，可以以老师清点学生迟到人数为例，把学生看成系统，而把学生出入的教室门看成控制体，系统是可以变的，而控制体则是固定不变的。在讲解欧拉法和拉格朗日法时，可以将上一个问题进一步深入，老师清点迟到人数有两种方法，一种采用跟踪每一个迟到的学生，记下迟到学生人数，这种方法就如拉格朗日法（俗称“跟踪法”），另一种则是老师站在门口，记下迟到学生的名字就可以知道迟到学生人数，这种方法就如欧拉法（俗称“布哨法”）。而后将问题进一步延伸，你可以询问学生哪一种老师的方法更聪明，进而告诉他我们课程中研究流体运动的方法是欧拉法，但是采用拉格朗日法也有其更大的优点。通过这个案例，学生就更好地理解了概念，也方便于记忆。（2）新旧对比：将以前学过的与刚学过的知识对比，便于学生在旧知识的基础上加速对新知识的掌握。便于记忆和理解两种方程的理解、记忆和应用。（3）理论与实践对比，使抽象的内容更为具体化，加深学生的认识。例如，讲完理想流体的伯努利方程和实际流体的伯努利方程后，可以讲解它的工程应用，进一步加深对两个方程的理解和认识。
2.讨论式“启发－互动”。课堂教学中，采用讨论式教学也是一种比较好的一种教学形式，它是学、思、论的一种动态融合，同时具有一定的趣味性。这种教学形式的效果取决于以下几个方面：（1）讨论题目的选取；（2）讨论气氛的协调；（3）老师的总结；（4）学生思维的延伸。例如，在讲第一次课的时候，我就会给以下几个问题思考：光滑球和粗糙球在空中运行的距离哪一个更远？小鸟在空中飞行靠的是空气的浮力吗？……当然，学生只能做一些自我的选择性判断，但是这就引起了学生对这门课程的一些兴趣。到了我们要学习绕流问题的时候，在上这次课之前，我会把一张白纸用手拿着放在嘴前方，使白纸自然下垂，然后教学生跟我一样操作，朝纸的上方吹气，观察纸的运动方向，提出为什么纸是向上运动的？待把绕流问题讲完以后，我们就可以把第一次课的问题拿来与学生进行讨论了，找出这几个问题的共性，并加以对以上问题的总结，学生以前思考的答案是否是正确的？指出他的错误所在。同时，也可让学生发挥自己的想象，是否身边也有和这相关的自然现象和工程实践。从教学效果来看，讨论式“启发－互动”教学给了学生一个良好的学习氛围，让学生参与到问题中去，提高了学生的思考能力和创新能力。
3.作业“启发－互动”。作业“启发－互动”包括课堂练习和课后作业启发“启发－互动”。当然，课堂练习和课后作业这两种模式在传统式教学中也广泛采用，重要的是“启发－互动”。在课堂练习中，老师选择的题目要有典型性、综合性和实践性，重要的是实践性，题目一定是要与工程应用相结合，老师必须拿出一个工程问题或工程中的某一部分，在教师启发和提示的基础上，让学生参与讨论，逐步深入，达到学习和应用相结合。例如讲解虹吸管应用问题，我们可以拿抽水马桶为例，学生可能不知道虹吸管与马桶怎么就套上关系了，边讲解边讨论，最后就明白了抽水马桶就是一个虹吸管，而虹吸管的原理就是伯努利方程的工程应用，伯努利方程的解题步骤“三选一列一找”（选基准面、选计算断面、选计算点、列伯努利方程、找边界条件和初始条件）就一目了然了，最后计算得到答案。通过有代表性的课堂习题训练，比传统的讲解一些例题更为学生所接受，便于学习和巩固所学知识。课后作业也是对所学知识的一种巩固，一方面作业的量要适度，做到少而精，避免学生因任务繁重而互相抄袭，另一方面改变传统的“学生作、教师批”的模式，让学生参与到作业批改过程中去，具体做法是：老师先粗略看一下作业，将典型错误做好记录，并随机发给不同的学生，让学生互相批改，不能自己批改自己的，批改时必须指出错误之处并要求改正，而且必须签上批改人的姓名，最后提交老师由老师审阅，相应给出两个成绩，一个作业成绩，一个批改作业成绩。这样就提高了学生的主动性、思考能力和判断能力。
4.实验“启发－互动”。实验教学是《流体力学》教学中一个不可缺少的部分。在传统开设的流体力学实验中，多为验证性实验，为了提高学生的动手能力和创新能力，建议开设应用性实验和设计性实验。应用性实验如毕托管测流速实验，必须学生自己动手操作，而且希望学生能上网或其他途径了解其它一些用来测流速的仪器，了解不同仪器的测速原理，同时鼓励学生自己制作简单的测量流速仪器。设计性实验如模型试验，拟出实验题目、提供实验设备和条件，或学生自行购买实验用料，要求学生自行设计实验方案、实验步骤、处理实验数据，撰写实验报告等，提高学生的动手能力，发挥学生的想象空间，开发思维能力和创新能力。
“启发－互动”式教学思想的核心是启发学生的思维，将教与学有机地结合，充分调动学生的自主积极性，使课堂教学枯燥转为生动，从被动转为主动，从机械转为灵动。教师在教学中要明确自己的定位，充分启发学生的思维，调动学生学习的主动性、积极性和创造性，这样才能使学生在《流体力学》课程的学习中获得一个良好的教学效果。当然，如何提高《流体力学》教学效果是一个不断探索的过程，需要教师在教学过程中，不断地探索及总结经验，这样，才能不断地转变教学理念、改进教学模式，直至取得良好的教学效果。
参考文献：
[1]梁丽珍，牛俊玲.互动式流体力学教学模式探索[J]化工时刊，2011，（2）.
[2]李晖.“流体力学”课程的启发式教学[J].重庆与世界，2011，（03）.
[3]吴银树，刘妍，于薇.流体力学教学改革与实践[J].北华航天工业学院学报，2012，（2）.
流体力学的总结范文3
工程流体力学教学手段教学效果《工程流体力学》是机械工程专业、石油工程专业、化学工程专业等诸多工科专业的一门十分重要的专业基础课，在各个工程领域都有着广泛的应用。作为力学的一个分支，工程流体力学主要研究流体的平衡和运动的基本规律以及流体与固体的相互作用的力学特点，用于分析解决工程设计和使用中的实际问题。其特点是数学公式多，大部分内容都是围绕数学方程的推导，理论性强。学生在学习过程中普遍感觉吃力并且枯燥。因此，为提高教学质量，教育界同行不断地进行着各种各样的教学改革探索。
一、联系实际，理论与实践相结合
流体力学内容抽象，概念性强，整门课程从头到尾充斥着偏微分方程，公式推导繁杂。而且与其他力学课程不同，流体力学是采用欧拉方法解决问题，这一点学生理解起来非常困难，导致流体力学这门课程被公认为大学课程里最难学的课程之一。为了提高教学效果，在教学实践过程中注重理论与实践相结合，更有利于学生对知识的理解与掌握。本课程主要围绕几大偏微分方程展开，在讲述过程中如果过于强调数学理论的推导过程，学生肯定会感觉枯燥无趣，而且不知道学习的真正目的，从而失去学习的动力。针对这种情况，我在讲述公式推导部分时着重分析研究思路和方法，重点介绍公式的适用条件及意义，尽量避免长篇大论的数学推导过程。比如伯努利方程是本课的重点，在课堂上我只是把推导思路给大家讲清楚，后面花了两节课的时间来讲它的应用，包括皮托管测速计、节流式流量计以及在一般水力计算中的应用等。在课程的最后部分，针对授课专业特点，结合现场实际工程案例，讲述了流体力学基本理论在实际中的应用，同时也对课程内容进行了总结和回顾。通过上述具体应用实例，使学生能够理论联系实际，培养学生以后工作时解决实际问题的能力，同时还能使学生认识到课程的重要性，增加了学习兴趣。
二、启发-联想式教学
引导和注入是启发式教学方法与灌注式教学方法在本质上的差别之一。启发式教学方法强调的是引导，也就是通过引导，调动起学生的主动性、积极性，让学生自己去发展思维而获取知识。而灌注式教学方法则是通过注入，使学生被动地接受传授给他的知识。因此在引导与注入这两种手段上，有着明显的差别。所谓引导，是指当学生要解决某个问题，但又感到难以解决时，恰到火候，教师及时给以启发，让学生自己发现新知识，这样才能很好的发展学生的智能。
流体力学的研究方法和内容同工程力学、工程热力学等其他力学课程有很多相通的地方。所以在教学过程中可以通过启发学生对以前学过的内容进行总结回顾，从而引出所讲内容。比如在讲解研究流体运动的两种方法：拉格朗日方法和欧拉法时，启发学生对两种方法进行比较。由于欧拉法是以空间点为研究对象，这与基于质点为研究对象的工程力学的研究方法不同，学生已经习惯于质点研究方法，所以接受起来有点困难，这时我以气象观测站这样一个大家都熟知的例子来阐述欧拉法的含义，采用直白易懂的语言讲述这样一个抽象的问题，学生理解起来容易多了。
学生在已有的力学基础上学习流体理论，并加以比较，不仅可以促使学生积极思考，而且能利用一门课程中已学会的知识快速掌握另一课程中的内容，增强了教学效果，提高了教学质量。
三、Fluent软件在教学中的应用
流体力学课程的特点是知识涉及面广，对学生来说流体力学课程里面的概念与原理非常抽象难懂，课程涉及的数学知识和力学知识比较多，且与工程实际现象紧密结合，这对本科生来说更加大了他们学习本门课的难度。同时受教学实验条件的限制，任课教师很难形象地将流体流动的现象讲授给学生，这样就造成理论知识的讲解与实际现象脱节。FLUENT软件是目前非常流行的一个商业计算软件，将其引入本科生流体力学课堂教学，对流体力学课程中的流动机理既能实现直观演示，又可以进行定量分析。比如在讲圆管内层流和紊流两种流态运动规律时，如果采用传统的教学方法，由于牵扯的数学理论知识较多，学生学起来很吃力，而且最终推导出的结论比较抽象，学生很难提起兴趣。如果采用FLUENT软件模拟两种流态，做出不同工况条件下的速度分布曲线、速度分布云图、速度等值线、切应力分布曲线，让学生通过对这些曲线进行分析得出不同流态下的运动规律，学生的积极性和主动性就能被充分调动起来，从而可以提高教学效果。
在课程教学中不断改进教学方法和手段，用心钻研，不断探索，有助于学生理解掌握课程知识，增强学生的学习兴趣，为学生将来从事工程实践奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]陈小珊，洪文鹏，张玲.工程流体力学课程改革的思考[J].东北电力大学学报，2006，（3）：54.
流体力学的总结范文4
关键词：计算流体力学;CFD数值模拟;项目驱动;实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）06-0141-02
计算流体力学CFD是流体力学的一个分支，是能源与动力工程类专业的重要基础课。课程讲授CFD数值模拟的基本思想、基本方法以及常用CFD数值模拟工具的使用，通过教学使学生了解、掌握CFD数值模拟的基本知识，为将来在涉及流体流动问题的研究和设计工作中应用CFD数值模拟打下基础。在计算流体力学教学中，可将仿真技术以项目驱动的方式加入到实践教学环节，以加深对概念、公式以及数值方法的理解，进而激发学生探索性学习能力。如何利用好仿真软件的专业优势，将其引入到计算流体力学实践教学中来，提高教学效果是本文要探讨的主要问题。
一、CFD数值模拟在项目驱动实践教学中的优势
根据课程教学任务及其特点，选择适用的教学方式是提高教学效果的关键。传统的教学模式以教师授课为中心，注重基础理论知识的传授与讲解。在教学过程中，教师往往花费大量的时间和精力介绍计算流体力学的基本原理并进行相关理论公式的推导，学生并不能理解计算流体力学的工程应用背景和意义，学生所接受的理论知识绝大部分来源于授课教师的灌输。
由于计算流体力学课程涉及内容的复杂性，传统的教学方法与手段，使得教师和学生在此课程的讲授和学习中都遇到一定的困难和问题。涉及基本方程和数值方法公式推导的部分，传统的板书教学方式可使学生对推导过程进行逻辑思维，对推导得到的公式和结果也会更加印象深刻。对于比较复杂、抽象的教学内容以及公式的应用，则可借助计算机仿真平台的方式进行辅助教学，让学生直观地了解不同公式的应用过程和数值模拟结果。由于流体力学控制方程一般是非线性的，只有极少数情况下才能得到解析解，与工程相关的复杂流体力学问题几乎不能得到解析解，而实验研究一般是在模拟条件下完成的，几乎所有的地面实验设备都不能完全满足所有参数和相似定理的要求。通过CFD数值模拟技术，可以设计一些虚拟的实验，过程中可选用不同公式模型和数值方法，数值模拟所得的结果直观，弥补了理论教学内容的不足。
项目驱动教学，或称项目驱动下的学习、基于项目的学习，是一种以学生为中心的教育方式。要求学生通过一系列个人或合作完成的任务，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，解决现实中的问题，获取知识和技能[1]。在项目驱动实践教学中，借助CFD数值模拟形象的模型分析与演示，既便于教师对计算流体力学应用于工程问题的知识讲述，又使学生对计算流体力学理论知识有更加深刻的理解。
二、CFD数值模拟在项目驱动实践教学应用中的关键问题
1.根据计算流体力学教材，结合学生的具体学习情况，对某些重点、难点以及不宜课堂讲解的地方，考虑能否应用CFD数值模拟进行辅助教学。在教学过程中，需要根据具体的教学内容选择恰当的项目案例，结合传统教学方法与现代教学方法，使其发挥各自优势才能获得更好的教学效果。
2.在教学过程中，向学生展示CFD数值模拟在计算流体力学领域的前沿应用、经典案例。在课程教学中可以随时调用视频录像或仿真软件，将计算流体力学的一些前处理、流场计算和后处理等复杂问题进行动态仿真演示。这样可以激发学生利用相关数值模拟软件对理论知识进行进一步的学习的积极性和主动性，为后续课程设计、毕业设计乃至展开创新创业项目打下基础。
3.选取若干具体案例为“项目”任务以达到对前一阶段课堂讲授知识、技能传授的总结与升华;项目内容中含有学生从来未遇到的问题，需要具备有一定难度。应用CFD数值模拟软件建立计算流体力学仿真分析实例库，这样老师就可以方便地进行讲解，并给学生提供直观、形象的过程与结论，学生理解起来会更容易。
三、CFD数值模拟在项目驱动实践教学的应用案例
1.概念设计。气力输送过程非常复杂，过去和现在多依靠试验数据、经验数据来解决问题。对一般粉体材料，在经验数据充分时，可以得到比较可靠的结果。传统方式靠人工计算过于费时间，现在可以利用计算机进行数值模拟，能较快地得到计算结果。计算机能在较短的时间内绘出初步的图纸，因此在粉体的气力输送过程中能做更多的方案比较，使设计更加合理。数值模拟可以提供一些实验测量中无法提供的数据。在概念设计阶段，老师和学生进行项目的讨论。教师起初先不必框定具体的设计内容，而是要引导学生根据工程应用的实际情况进行头脑风暴，获得设计的大方向，进而指导学生进一步通过阅读文献和资料收集，确立实施思路和初步的方案，获取可借鉴的工程案例。
2.详细设计。在详细设计阶段，教师需要预先讲授CFD数值模拟工具的使用，以Fluent为例，该软件是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。在这个阶段，学生通过对现场气力输送过程的调研资料和文献资料，结合气力输送设备工艺特点，利用计算流体力学仿真软件Fluent建立可靠的气力输送三维数学模型。对所建立的数值模拟模型进行网格划分，如图1所示，在此过程中，教师可以为学生讲解计算域离散成网格点的过程。在此基础上，利用所建立的气力输送三维数学模型对飞灰的气力输送进行数值模拟，将数值模拟结果和实验测量值进行对比，由此对所建立的数学模型的可靠性和适用性进行验证。
3.发现问题。项目驱动的教学中教师需要着重引导学校在工程应用中发现问题，挖掘导致问题产生的根源，在CFD模拟过程中，要确定边界条件、数学模型和求解方法。气力输送属于大型工业输送物料设备，虽然输送管道几何形状简单，但是总长度较长，并且管道内的输送过程涉及到固相和气相相互作用、物料颗粒湍动粘度以及颗粒间的相互碰撞，过程非常复杂。在此过程中，老师可以为学生讲解各种边界条件的优缺点以及选择依据、数学模型的原理和应用范围、求解格式的选择及相应的计算方法和方程。
4.改进设计。将模型预测结果与实验测量值进行分析和比较，分析边界条件、数学模型和求解方法对结果产生的影响，通过查阅文献了解最新CFD数值模拟技术和方法，并尝试应用到项目驱动实践教学中，提高数值模拟预测结果的准确性。可以利用该数值模拟数据研究气力输送旁管道内压降随着颗粒直径、颗粒密度的变化规律，并通过改变旁通管几何比以及壁面粗糙度的大小，研究管道结构和管道特性对压降的影响。
从“概念设计”、“详细设计”、“发现问题”和“改进设计”这几个项目驱动的实践教学环节可以看到，项目驱动式教学的最主要的特征就是教师引导学生通过寻找完成工作任务的途径与方法，围绕工作项目完成调查研究、网络信息搜集、文献查阅、个人独立思考、讨论答辩、团队合作学习等各项相关的实践与创造活动[2]。
在实施过程中，教师应引导学生查阅资料获取类似项目的技术路线、解决方案与相关专业知识点，对错误明显的方案做适当的引导、纠正，使方案尽量集中在合理的范围之内[3]。需要选择贴近实践的项目案例，将CFD数值模拟软件融入到分组学习和应用指导的整个过程，使学生在项目学习及完成过程中加深对理论知识的理解及实际应用，提升学生分析问题、解决问题的能力。
四、结束语
项目驱动教学在实施的过程中，表现出以项目为本位、以学生为主体的重要特征。教师教授和引导的是项目实施所需的技能、系统知识和应用知识，最终考核的是学生对知识的理解、应用、创新和总结。将CFD数值模拟技术应用到计算流体力学理论教学，可以使教学质量得到明显提高，可以帮助克服客观实际条件对理论教学的制约，加深学生对理论知识的理解，并激发学习和研究的兴趣。
参考文献：
[1]马玲玲.项目驱动教学法培养学生自主学习能力研究[J].山西广播电视大学学报，2010，（3）.
[2]王福军.计算流体动力学分析――CFD软件原理与应用[M].清华大学出版社，2004.
[3][美]约翰D.安德森（John D. Anderson）.计算流体力学基础及其应用[M].吴颂平，刘赵淼，译.北京：机械工业出版社，2007.
流体力学的总结范文5
关键词：工程流体力学；教学改革；探索与实践
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
工程流体力学是热能与动力工程专业重要的专业基础课，主要研究流体静止和运动的力学规律及其在工程技术中应用的学科。作为一门重要的专业基础课，本课程不仅为学生学习后续专业课提供必备的基础理论知识，也为从事热能利用的有关专业技术人员从事专业技术工作和科学研究工作提供重要的理论基础。工程流体力学课程在理工科教学体系中具有重要地位，由于多方面的原因导致课程的教学效果不是很理想，教师难“教”、学生难“学”已经成为师生的共识。因此，当前新形势下积极思考和探索工程流体力学教学改革方法对改善课程的教学效果、提高学生的培养质量具有重要意义。根据本学院学生的教学现状，从工程流体力学课程教学中“教”与“学”方面的改革进行一些思考和探索。
1 教学中存在的主要问题分析
为了有针对性地提出工程流体力学课程的改革思路，笔者对本学院热能与动力工程专业和建筑环境与设备工程专业本科二年级的学生进行了调研，主要从课程本身的特点、教师“教”和学生“学”方面对教学质量的影响进行了调查、分析和总结。
1.1 工程流体力学课程本身特点
工程流体力学课程包括理论教学和实验教学两方面的内容，课程涉及的知识面比较广泛，高等数学、大学物理、工程热力学等，尤其对学生掌握经典力学和高等数学的要求较高。此外，工程流体力学课程本身研究对象是流体，研究对象不具有固定的形状、研究理论比较抽象、经验公式繁多且推导过程复杂不易理解。以上特点导致了本课程教师难教、学生难学，教学效果不理想[1]。
1.2 教师“教”的方面
从教师“教”的方法和手段来看，不能根据当今大学生的特点进行教学、调动学生的学习热情、激发学生的学习兴趣是造成教学效果不理想的主要原因，主要表现在以下几个方面：（1）教学方法单一、教学手段落后，教师上课自己沉浸于“讲”课的过程，单方面向学生“传授”知识，而不顾及学生“听”课的感受，忽视了教学过程中“教”与“学”之间的互动性。这种教学方式造成的危害是逐渐使学生丧失了学习的主动性和与教师交流的动力，在这种情况下，教师无法得到学生的反馈信息，从而影响教学水平的提高。（2）教学内容老旧，讲课内容局限于教材本身，没有或很少对课本知识进行扩展、结合现实生活中的实际现象进行举例说明，理论与实际脱节，导致学生不知道学习本门课程能够解决什么问题、如何解决问题的疑问。（3）过于依赖多媒体课件授课，板书很少或者摒弃板书。学生反映这种授课方式速度偏快，不利于对基础知识、公式等内容的理解和消化。此外，某些教师的课件仅仅是对板书的复制，课件的制作质量不高，无法体现多媒体教学的特点[2]。（4）学生课业繁重以及新校区位置偏远带来的交通不便，导致教师在课后几乎没有时间对学生进行指导。
1.3 学生“学”的方面
通过调查发现，在学生“学”的方面存在以下问题：（1）学生普遍存在学习上怕吃苦、自制力较差、学习态度浮躁的现象。（2）在上课前不提前预习本次课程所讲述的内容。（3）课堂上不能集中思想认真听课，课下提不起兴趣认真复习、做作业。
2 教学改革模式的探索与实践
流体力学的总结范文6
关键词：计算流体力学；舰船设计；并行计算
中图分类号：TP338文献标识码：A文章编号：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
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)是一门用数值计算方法直接求解流动主控方程(Euler或Navier～Stokes方程)以发现各种流动规律的学科，它可用来进行流体动力学的基础研究、复杂流动结构的工程设计、分析实验结果。CFD综合了计算数学、流体力学、计算机技术、物理模型、计算机辅助设计（CAD）、可视化等多种学科而成为一门交叉学科。近年来，随着计算机计算速度与记忆容量不断地增进，计算流体力学所能解决问题的尺度与复杂度也逐渐加大。时至今日，计算流体力学已成为学界研究流体力学的主要利器之一，与理论流体力学和实验流体力学构成现代研究流体力学之三大主流。计算流体力学除了适于探讨参数变化的影响外，因其而建立的分析数据库，更可以减少实验所需的工时而缩短设计时间，大大节省试验经费。
CFD技术与传统的试验和理论研究相比，有如下三个特点：
1）洞察力；CFD提供了强有力的工具，使工程人员能够直观地了解产品内的复杂流动现象，将触觉深入产品内部，了解物理本质。这对工程师提高设计能力以设计新产品、改进和优化设备都有至关重要的作用；
2）预见性；采用CFD技术，在设计初期就能够从大量的设计方案中筛选出所需要的设计方案，从而大大减少了设计中的盲目性。另外，在很多特定的条件下工作的产品，CFD模拟是获取数据的唯一有效的途径；
3）高效性；大量的经验表明，CFD技术的使用大大缩短了产品上市时间，提高了产品性能，降低了设计和生产费用。
经过半个世纪的迅速发展，这门学科己相当成熟，成熟的一个重要标志是近十几年来各种CFD通用性软件包陆续成为商品化软件，并已运用到航空、航天、船舶、动力等许多相关领域中去，并且取得了巨大的成果。
1 基于CFD并行计算的发展
当前，在舰船设计过程中计算流体力学、结构力学、爆炸与冲击、噪声与振动等多学科技术领域的计算问题均需要对大量的数据进行计算和处理，并在一定时间内得到有效结果。如何快速而有效的提高计算速度已经成为计算机科学迫切需要解决的问题。纵观近几年CFD技术的发展和应用历程，CFD技术之所以得到快速的普及，与计算机计算能力的高速发展，信息化发展密不可分。利用并行计算使得CFD在一定范围和环境下，可以用来求解某些工程问题，这对大多数工程问题的模拟具有重要的意义。
并行技术一般是采用物理区域分割并行方法，在编程上采用单控制流多数据流（SPMD）模型，采用MPI或PVM实现消息传递，几乎适用于所有的并行机体系结构。并行原理是：将整个流动区域分割成N个子区域分配给N个CPU计算，把子区域的初始流场信息、几何信息（网格坐标、标识号）分别装载入各子区域对应的CPU的内存中，在每一个CPU中启动计算进程，由主进程调度各CPU的计算。在每一次全场的扫描过程中，由各CPU完成子区域的计算并在边界完成数据交换，由主进程收集全场数据完成收敛准则判别，并按需要进行访问磁盘等其它操作。在物理模型和数值算法确定的条件下，计算速度主要取决于CPU个数、CPU性能、内存、CPU-内存访问带宽、结点互连带宽、网格质量及分区质量。每一个特定问题、每一台特定机器对应于一个最佳分区数，大量的实践会对同一类问题总结出一个最佳网格数/CPU比值。分区数过多，CPU间通信量增大，分区数增大到一定程度会反而降低计算速度；分区数过少，没有充分利用更多的CPU参与计算，也会影响计算速度；分区质量差，各CPU负载不均匀，CPU有等待现象，也影响速度。
由于流体运动本身具三维性、时变性与非线性等特点，因此其物理现象非常复杂。早期的流体力学研究主要是借助于理论分析与实验，然而传统的理论分析方法由于有许多假设与简化，所以其能解决的问题通常有限。过去，计算机提高计算速度的方法主要是依靠计算机中央处理器CPU的时钟速度，而现在，双核、四核计算机的出现也将推动并行计算的发展，成为科研设计的一个重要手段。
笔者认为，并行计算将是未来计算机发展的一个重要方向，是高性能计算的前提条件，也是舰船领域科研设计的迫切需要解决的一个问题。
2 并行计算技术
并行计算是指同时对多个任务或多条指令、多个数据项进行处理。完成此项处理的计算机系统称为并行计算机系统，它是将多个处理器通过网络连接，以一定的方式有序地组织起来。
随着计算机技术的迅猛发展，并行计算在工程应用中也越来越广，利用商业软件进行计算已是舰船设计中的一项重要手段，如CFD相关软件使复杂的流场问题得以求解，但其性能在一定程度上依赖网络环境和高性能计算的硬件环境。单台计算机（或工作站）的计算性能无法真正意义上缓解网格计算所带来的瓶颈，从而也推动了并行计算的发展。网络并行计算环境是利用两台或两台以上的计算节点，通过千兆以太网的网络环境协同工作完成同一个任务。将网络并行计算环境和传统工作站环境进行比较，并行计算环境的优势越发明显。首先，网络并行计算环境在硬件和软件方面的综合成本比并行计算工作站环境要低，易于搭建、部署和管理；其次，网络并行计算系统使用便捷，集中管理，可扩展性强，更加灵活。
下面我们将结合不同的应用方案进行分析：
