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流體力學(xué)的基本原理范文第1篇

關(guān)鍵詞計算流體力學(xué)；農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

中圖分類號：O35；X53文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1673-890X（2015）15--02

計算流體力學(xué)是模擬流場特性、熱傳遞、流體擴(kuò)散等應(yīng)用的重要技術(shù)之一。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算流體力學(xué)在諸多理論研究領(lǐng)域和實(shí)際工程應(yīng)用里面都獲得了很高的關(guān)注度，其在國外已被很大程度上投入到了農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)里面，但國內(nèi)對于這一方面的研究還不是很成熟還屬于比較落后的狀態(tài)[1]。因此，國內(nèi)基本上沒有學(xué)者對計算流體力學(xué)在農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用展開研究和總結(jié)。本文在大概介紹計算流體力學(xué)的基本原理同時，闡明其可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)里面的原因；歸納并總結(jié)其相關(guān)應(yīng)用以鼓勵農(nóng)業(yè)環(huán)境工作者在具體實(shí)際工作里面能夠最大程度的利用這一類型的工具；同時，探究其未來的走向用來激發(fā)以后的學(xué)者對這一方面展開更加深入的研究，促進(jìn)我國在計算流體力學(xué)在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的具體運(yùn)用，催動我國農(nóng)業(yè)環(huán)境的發(fā)展和提高[2]。

1基本原理

計算流體力學(xué)主要是將連續(xù)流體離散化并對各個單元進(jìn)行Navier-Stokes及其它相關(guān)方程的求解。連續(xù)、動量和能量方程是流體運(yùn)動的主要控制方程，其中連續(xù)方程描述了質(zhì)量守恒，動量方程由牛頓第二定律推導(dǎo)而得，而能量方程則基于能量守恒。在計算流體力學(xué)中，解此控制方程的重要一步是將方程離散化從而使偏微分方程轉(zhuǎn)換為離散方程，廣泛應(yīng)用的離散方法有3種：有限差分法、有限元法和有限體積法[3]。其中，有限體積法結(jié)合了前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，而且在計算機(jī)計算方面有很大的優(yōu)勢。因此，有限體積法在計算流體力學(xué)里面是最為常見的。當(dāng)控制方程和離散方法選定后，設(shè)定相應(yīng)的邊界條件與初始條件則可對研究問題的流場進(jìn)行計算，若同時在計算中結(jié)合了其它方程，如泥沙運(yùn)輸方程，則可對研究現(xiàn)象進(jìn)行耦合模擬。綜上，只要根據(jù)具體問題選取合適的控制方程、離散方法、邊界條件、初始條件和耦合方程，計算流體力學(xué)則可以應(yīng)用在此問題當(dāng)中，當(dāng)然包括許多農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)的應(yīng)用中。

2相關(guān)應(yīng)用

計算流體力學(xué)在農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用主要能夠分歸為3類：農(nóng)業(yè)建筑物的設(shè)計、農(nóng)業(yè)水土治理以及氣味與灰塵散播。

2.1農(nóng)業(yè)建筑物的設(shè)計

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，近幾十年計算流體力學(xué)已經(jīng)在大量的農(nóng)業(yè)建筑物設(shè)計中得到了普及推廣與使用，如溫室、禽舍和畜舍的優(yōu)化設(shè)計。其中，在農(nóng)業(yè)水利建筑物的設(shè)計里面是眾多設(shè)計里面最為成功。在農(nóng)業(yè)擋水建筑物方面，計算流體力學(xué)可以預(yù)測擋水閘的應(yīng)力與表面壓力。閘門運(yùn)動與流體分析可以結(jié)合起來，分析閘門在不同狀態(tài)下的水流及壓力特性，得到的動態(tài)數(shù)據(jù)可用于高效地優(yōu)化設(shè)計擋水閘門。在農(nóng)業(yè)泄水建筑物方面，計算流體力學(xué)可以用于溢洪道的流量和氣穴分析中。農(nóng)業(yè)灌溉排水渠道的模擬相對較為復(fù)雜，因為其具有明顯的湍流與三維特性、非規(guī)則的幾何邊界、非光滑的河床以及自由表面。目前，在這方面的模擬一般使用流體體積法進(jìn)行自由表面的追蹤，模擬結(jié)果與測量或?qū)嶒灁?shù)據(jù)的比較證明了此方法的有效性。

2.2農(nóng)業(yè)水土治理

在農(nóng)業(yè)水土方面，計算流體力學(xué)可以用于確定污染物在水土中的傳播以及對水土質(zhì)量的影響，對合理選用肥料、保證灌溉水源及土壤的健康進(jìn)行指導(dǎo)。計算一般需要一定的觀測數(shù)據(jù)以確定模擬參數(shù)，其結(jié)果可以用于分析水資源退化的影響因素、化學(xué)物質(zhì)對地下水的影響及污染物在含水層的散輸?shù)?。除了對水質(zhì)的分析，計算流體力學(xué)也可用于預(yù)測土壤侵蝕。例如，可以整合三維湍流和非均勻泥沙運(yùn)輸模型并考慮影響河岸侵蝕的其它因素，以此來模擬沖積河道在河岸侵蝕作用下的形態(tài)變化等，對農(nóng)業(yè)工程選址提供信息。

2.3氣味與灰塵散播

氣味與灰塵散播是農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)里面的另一個比較重要內(nèi)容，其對自然環(huán)境尤其是空氣環(huán)境有著非常大的影響作用。計算流體力學(xué)既可以模擬溫室還有禽畜舍內(nèi)部的空氣流通的具體特點(diǎn)，也可以模擬其氣味在外部的傳輸散播。對氣味散播的準(zhǔn)確預(yù)測相對難度比較大，因為其范圍及速度在很大程度上取決于氣味散發(fā)點(diǎn)、氣味濃度、地形條件及氣象特性等多種不確定因素。傳統(tǒng)的觀測法可得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但是這個方法難以分析大量的影響條件。經(jīng)過驗證的數(shù)值模型則可以更加經(jīng)濟(jì)地對不同情況進(jìn)行試驗研究，此類研究的例子有：考慮了降雨、蒸發(fā)和熱量傳輸?shù)臍馕秱鞑ツＰ?、風(fēng)及空氣溫度對氣味散播的影響、噴灑農(nóng)藥后溫室氣味散播對周邊環(huán)境的影響等。另外，計算流體力學(xué)也可以用于模擬灰塵擴(kuò)散，可對農(nóng)業(yè)荒漠化防治提供參考。

3發(fā)展趨勢

計算流體力學(xué)在農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域里面的應(yīng)用已經(jīng)取得了非常大的成功，對于未來的展望，它一定能夠獲得更大程度上的發(fā)展，取得更高的成就，具體的主要表現(xiàn)在下面3個方面：第一，將來其一定能在更多的農(nóng)業(yè)環(huán)境問題里面得到推廣和普及，并且通過具體的實(shí)踐與應(yīng)用得到驗證；第二，隨著科學(xué)的不斷前進(jìn)與發(fā)展，技術(shù)也在不斷的提升，所以進(jìn)行計算精確度也會有很大的提高，因為會有越來越多的細(xì)微的影響因素將會被考慮進(jìn)模擬系統(tǒng)里面而且其作用機(jī)制也會有更深層次的了解和認(rèn)識。此外，隨著計算技術(shù)的進(jìn)步以及模型操作的大眾化需求，它在計算速度和操作方式的簡易度方面也將會有很大的提高。

流體力學(xué)的基本原理范文第2篇

全書共10章，1.序論，介紹量綱、有量綱量、無量綱量、基本量、及其導(dǎo)出量的定義；2. 量綱分析的基本原理，論述η定理，它是量綱分析的理論基礎(chǔ)；3. 流體力學(xué)中的問題， 討論量綱分析在流體力學(xué)中的應(yīng)用；4. 固體力學(xué)中的問題，介紹量綱分析在固體力學(xué)中的應(yīng)用；5. 固體中的熱傳導(dǎo)和熱應(yīng)力，討論固體中熱應(yīng)力的相似定律；6. 流體運(yùn)動和固體變形的耦合問題，采用量綱分析討論流體運(yùn)動和固體變形耦合的相關(guān)案例；7. 液體-彈塑性體模型，并以該模型為基礎(chǔ)，討論在爆炸和高速沖擊的實(shí)際問題中的控制參數(shù)和相似性參數(shù)；8. 爆炸的相似律，討論爆炸波的傳播規(guī)律，工程技術(shù)應(yīng)用中爆炸的基本原理和相似律，主要涉及爆炸成形、爆炸焊接和爆破；9.高速沖擊的相似律，介紹由三種類型反坦克彈產(chǎn)生的裝甲動態(tài)破壞、射流和薄片的拉伸斷裂、煤與瓦斯突出；10.數(shù)學(xué)模擬中的歸一化，數(shù)學(xué)模擬是指：不同類型的物理現(xiàn)象，可以用共同的數(shù)學(xué)語言來描述的一類模擬，數(shù)學(xué)模擬的關(guān)鍵在于歸一化，即要選擇合適的單位系統(tǒng)。

作者談慶明是中國科學(xué)院力學(xué)研究所的研究員，自2001年起為力學(xué)研究所、北京大學(xué)、中國科技大學(xué)和北京理工大學(xué)的大學(xué)生和研究生講授《量綱分析》課程，深受歡迎。2005年，由中國科技大學(xué)出版社出版了《量綱分析》的中文版，本書為Springer出版社出版的英文版。

本書適合大學(xué)生和研究生閱讀，對于物理、力學(xué)、工程技術(shù)和應(yīng)用數(shù)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究人員、工程師、教師和研究生來說，是一本很有價值的參考書。

流體力學(xué)的基本原理范文第3篇

【關(guān)鍵詞】研究型教學(xué)模式 流體力學(xué) 數(shù)值模擬

【中圖分類號】G423 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）17-0042-04

所謂研究型教學(xué)，就是以先進(jìn)的教學(xué)理念為先導(dǎo)，運(yùn)用與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的實(shí)際問題作為載體，讓學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下有目的地、相對獨(dú)立地進(jìn)行探索研究，在整個學(xué)習(xí)過程中，注重在探索和研究的教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，從而促進(jìn)學(xué)生思維水平的發(fā)展，提高學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。相較傳統(tǒng)的教學(xué)模式，研究型教學(xué)模式更重視學(xué)生思維模式和能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)教學(xué)與現(xiàn)代科技和社會的發(fā)展以及學(xué)科發(fā)展相關(guān)聯(lián)，以此保持教學(xué)內(nèi)容的新穎性和增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新性；更突出教學(xué)與訓(xùn)練方法的科學(xué)研究特色，強(qiáng)調(diào)師生之間的互動，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與探索精神。

現(xiàn)代大學(xué)的職能，特別是高水平的研究型大學(xué)，強(qiáng)調(diào)教學(xué)和研究的相互滲透，在教學(xué)活動中，教師的作用是啟發(fā)、引導(dǎo)、指導(dǎo)學(xué)生，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生探索研究自己感興趣的未知領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、閱讀、分析、討論和推理判斷能力，實(shí)踐證明，研究型教學(xué)模式有助于學(xué)生積極參與教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

流體力學(xué)是知識體系龐雜、以大量實(shí)驗為基礎(chǔ)且對實(shí)驗技能和實(shí)驗條件要求較高的新興綜合性學(xué)科，也是一門重要的基礎(chǔ)課程，它已經(jīng)發(fā)展成為一門深入各個科學(xué)研究領(lǐng)域的重要學(xué)科，特別是隨著航空、航天、航海以及能源利用等行業(yè)的發(fā)展，迫切需要解決許多有關(guān)流體力學(xué)的問題，這也極大地促進(jìn)了流體力學(xué)學(xué)科的發(fā)展。流體力學(xué)在動力工程類各專業(yè)的課程設(shè)置中，起著從《高等數(shù)學(xué)》、《理論力學(xué)》、《機(jī)械設(shè)計》等基礎(chǔ)課程到相關(guān)專業(yè)課程，譬如《發(fā)動機(jī)原理》、《流體機(jī)械原理》的橋梁作用，也是深入研究熱能與動力機(jī)械的專業(yè)基礎(chǔ)課。筆者在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，就研究型教學(xué)模式進(jìn)行了探索和實(shí)踐，在課程設(shè)置中，針對某一授課主題，準(zhǔn)備流體與流體運(yùn)動科學(xué)中一系列生動的案例，讓學(xué)生對生活中這些看似熟悉卻又非常模糊陌生的現(xiàn)象有清晰的了解，在教學(xué)進(jìn)行中，以具體實(shí)例為研究對象，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的基礎(chǔ)知識，并結(jié)合現(xiàn)代的研究手段，進(jìn)行逐步深入的探討與研究，并對研究結(jié)果進(jìn)行合理的分析。在整個教學(xué)活動中，將現(xiàn)代科學(xué)研究方法與內(nèi)容引入課堂，努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對基礎(chǔ)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的思維模式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生在主動探索、主動思考、主動實(shí)踐中發(fā)展探索能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

一 工程流體力學(xué)課程研究型教學(xué)模式實(shí)施方法

1.研究題目的選擇與引入

開展研究型教學(xué)，對于研究選題有比較高的要求，既要有一定的工程背景，又要符合課程大綱的要求。由于是課堂教學(xué)，受時間所限，研究題目要求清晰易懂，又有一定的科學(xué)內(nèi)涵和深入研究的背景。流體運(yùn)動的連續(xù)性方程是工程流體力學(xué)課程中最為重要的內(nèi)容之一，該部分邏輯性較強(qiáng)，對學(xué)生的數(shù)理推導(dǎo)能力有一定的要求。在教學(xué)活動中，擬結(jié)合計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）數(shù)值模擬，采用循序漸近、逐步推導(dǎo)、深入分析的教學(xué)方法。

為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，將通過以下兩個現(xiàn)象來認(rèn)識流體連續(xù)性方

北京理工大學(xué)第十批教育教學(xué)改革研究課題

程的物理本質(zhì)：

第一，黃河壺口瀑布。壺口瀑布，是黃河上唯一的黃色大瀑布，也是中國的第二大瀑布，號稱“黃河奇觀”，其奔騰洶涌的氣勢是中華民族精神的象征。那么黃河壺口瀑布是如何形成的呢？

圖1 黃河壺口瀑布

第二，烏魯木齊開往阿克蘇5807次列車失事。列車被風(fēng)吹翻，看似是個笑話，但卻實(shí)實(shí)在在地發(fā)生了。2007年2月28日凌晨2時05分，烏魯木齊開往阿克蘇的5807次旅客列車在行至南疆線珍珠泉至紅山渠間42千米處時，遭遇13級颶風(fēng)，風(fēng)速達(dá)到37～41.4米/秒，造成機(jī)車后9至19位的后部車廂全部脫軌，導(dǎo)致南疆線被迫中斷行車，那么其中的原因該作何科學(xué)解釋呢？

圖2 5807次列車失事圖片

黃河壺口瀑布及列車被風(fēng)吹翻現(xiàn)象中均蘊(yùn)含著流體動力學(xué)連續(xù)性方程的物理本質(zhì)。問題提出后，首先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己對于問題的理解，通過教學(xué)過程中的情境創(chuàng)設(shè)，利用流體力學(xué)基本原理進(jìn)行理論分析和解釋。根據(jù)對上述現(xiàn)象進(jìn)行物理問題簡化，提出一元流動連續(xù)性方程的推導(dǎo)過程。

設(shè)想有一根管道，流體在由入口斷面A1、出口斷面A2和管壁（三者構(gòu)成控制面）圍成的流域（控制體）內(nèi)流動，如圖3所示。

圖3 一元流動連續(xù)性方程推導(dǎo)示意圖

假設(shè)流體是不可壓縮的均質(zhì)流體，意味著流域內(nèi)的

質(zhì)量不變，且密度ρ為常數(shù)，則 。又

因沿管壁沒有流體的流入與流出，有：

得到不可壓縮流體流動總流所必須滿足的連續(xù)性方程：u1A1=u2A2。

由于假設(shè)入流斷面和出流斷面的速度都為勻速（斷面平均速度），故這也是一元流動的連續(xù)性方程，表明總流沿任意過流斷面的流量是相等的。

在這一部分的教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)教師選擇教材內(nèi)容、案例或課題，學(xué)生利用案例資料，獨(dú)立思考，自主發(fā)現(xiàn)新知識，掌握內(nèi)在規(guī)律，從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)物理本質(zhì)問題，從而獲得新的感悟。在整個教學(xué)過程中，要特別注意引導(dǎo)學(xué)生去理解和分析問題，并采用不斷提出問題的方式，吸引學(xué)生注意力，并激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深入探索的興趣。

2.數(shù)值計算模擬仿真在教學(xué)中的應(yīng)用

把現(xiàn)代研究工具與理念融入到日常教學(xué)中，是研究型教學(xué)模式的重要內(nèi)容和任務(wù)。傳統(tǒng)的流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容與方法，基本上是基于理論的教學(xué)，并輔之以部分簡單的實(shí)驗，教學(xué)內(nèi)容比較抽象和單一，不能反映當(dāng)前流體力學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢。計算流體力學(xué)CFD技術(shù)，是解決工程中復(fù)雜流動的一種有效手段，也是一門新型的獨(dú)立學(xué)科，它以經(jīng)典理論和數(shù)值計算為基礎(chǔ)，通過計算機(jī)的數(shù)值計算和圖像顯示，從空間和時間上定量描述各種場變量，從而達(dá)到對物理問題研究的目的。將CFD數(shù)值計算模擬方法和部分簡單應(yīng)用的實(shí)際上機(jī)練習(xí)引入到教學(xué)中，既可以開闊學(xué)生視野、生動課堂，增強(qiáng)學(xué)生對流體力學(xué)知識的理解，培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力，又可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，有助于學(xué)生養(yǎng)成善于嘗試和探索規(guī)律的習(xí)慣。

為了使學(xué)生加深對流體運(yùn)動連續(xù)性方程的理解和應(yīng)用，在課程設(shè)計上，將設(shè)計以下CFD算例“噴管內(nèi)二維流動”，問題的描述如下：空氣在一個大氣壓的作用下通過平均背壓Pexit=0.9atm的縮放型噴管。通過對流域的建模、計算和后處理，對本問題進(jìn)行了流動過程的數(shù)值模擬仿真研究。對這一部分教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該對流場的邊界條件、邊界類型、湍流模型和計算方法等進(jìn)行較詳細(xì)的介紹和講解。鑒于大學(xué)本科教學(xué)內(nèi)容和流體專業(yè)知識的限制，可對流場的邊界條件和邊界類型多做一些講解，例如速度邊界、壓力出流邊界等；對湍流模型的來源及其應(yīng)用做簡單介紹，而對諸如SIMPLE、PISO算法等僅僅介紹一下怎樣選取和使用即可。通過計算可以得到可視化的流動結(jié)果（速度矢量圖和壓力分布圖等）。

（a）速度矢量分布圖 （b）壓力分布云圖

圖4 噴管內(nèi)流動的CFD計算結(jié)果

將這些計算結(jié)果直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，引導(dǎo)學(xué)生基于連續(xù)性方程的基本物理內(nèi)涵去對計算結(jié)果進(jìn)行分析，

由速度矢量圖可以清晰地看出：在噴管喉口處，速度較大，這是由于此處流通截面積較小。對于噴管內(nèi)的一元流動，通過噴管內(nèi)通流界面的流量是相等的，流體的流速與管內(nèi)通流截面積成反比，因此，在喉口處的速度最大。另外，在計算中，我們還可以通過檢查質(zhì)量流量的連續(xù)性來檢查通過區(qū)域的質(zhì)量流量是否滿足質(zhì)量守恒定律。通過在軟件中進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，我們可以看到進(jìn)、出口質(zhì)量流量的差異，在理想狀態(tài)下，進(jìn)口處的質(zhì)量流量應(yīng)該恒等于出口處的質(zhì)量流量，考慮到計算誤差，這一誤差保證在總流量的1%即可。

圖5 進(jìn)、出口質(zhì)量流量的差異

這一部分的教學(xué)，要求學(xué)生不僅掌握流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識，還要學(xué)會利用所學(xué)知識去分析工程實(shí)際問題。教學(xué)中要特別注重引導(dǎo)學(xué)生去不斷地提出問題，并利用所學(xué)的知識去進(jìn)行解釋。這是進(jìn)行研究型教學(xué)過程的關(guān)鍵。另外，如果有條件，最好采用師生互動，共同進(jìn)行仿真計算和研究的方法。教學(xué)和訓(xùn)練方法要表現(xiàn)較強(qiáng)的科學(xué)研究特色，注意培養(yǎng)學(xué)生的批判和探索精神。

通過前面的教學(xué)，使學(xué)生對數(shù)值模擬這一現(xiàn)代研究手段及研究過程有了初步的了解，達(dá)到了將現(xiàn)代研究方法引入課堂的目的。為了更加有效地掌握教學(xué)內(nèi)容，在介紹完數(shù)值模擬平臺的使用，并對問題進(jìn)行了初步研究之后，還必須引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考和研究。具體到本次教學(xué)，可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生去思考課前所提出的兩個問題，解釋“黃河壺口瀑布形成原因”，以及“列車被風(fēng)吹翻的原因”。

二 工程流體力學(xué)課程研究型教學(xué)中需注意的問題

在工程流體力學(xué)課程研究型教學(xué)中，既要照顧到流體力學(xué)課程的基本原理，又要反映現(xiàn)代計算技術(shù)在流體力學(xué)中解決實(shí)際問題的新發(fā)展。在教學(xué)實(shí)施過程中，根據(jù)筆者的實(shí)踐和體會，需要注意以下幾個問題：

1.堅持教學(xué)與科研相結(jié)合

要培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力的人才，必須將教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合起來。教師只有通過本專業(yè)及有關(guān)學(xué)科的科研活動，才能加深對本專業(yè)本學(xué)科的理解和認(rèn)識，更新教學(xué)

手段，豐富知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究熱情。實(shí)施研究型教學(xué)作為一種趨勢，已經(jīng)得到了全球教育界的認(rèn)可，這種人才培養(yǎng)模式的收效顯著、發(fā)展前景可觀，是一種值得我們研究與使用的教學(xué)模式。

2.教學(xué)題目的選取和教學(xué)過程的實(shí)施必須有針對性

采用研究型教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，應(yīng)以講解研究方法和研究過程為宗旨。其中題目的選取至關(guān)重要，一般來說，題目應(yīng)來自于工程實(shí)際，有工程背景和深入研究的空間。同時也要注意題目不宜選得過于復(fù)雜，且與課程的教學(xué)內(nèi)容結(jié)合得比較好。在實(shí)施過程中，可針對不同專業(yè)、不同需要的學(xué)生，建立不同的教學(xué)體系。例如與流體接觸密切的專業(yè)，如流體機(jī)械及工程方向的學(xué)生，設(shè)置的CFD 部分理論和上機(jī)實(shí)驗內(nèi)容可略多。而對于車輛工程、機(jī)械設(shè)計及工程等普通工程類專業(yè)的學(xué)生來講，可少講理論，主要參與簡單的工程實(shí)際流動問題的模擬解決實(shí)驗。上機(jī)實(shí)驗的內(nèi)容也可以根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)來選定，結(jié)合不同專業(yè)進(jìn)行不同的案例計算和分析。

3.進(jìn)一步確定學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位

注重在以探索和研究為基礎(chǔ)的教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。譬如在數(shù)值計算中需要正確地設(shè)置邊界條件和初始條件，合理地選擇數(shù)學(xué)模型，恰當(dāng)?shù)貏澐志W(wǎng)格和進(jìn)行迭代計算，最后還需要判斷計算結(jié)果是否可用，并進(jìn)行必要的調(diào)整和修改。因此，要求學(xué)生對問題的發(fā)生、發(fā)展直至達(dá)到平衡的全過程進(jìn)行認(rèn)真思考和分析，形成獨(dú)立思考的習(xí)慣和能力。此外，通過改變邊界條件或初始條件等因素，低成本、高效率地求得在不同條件下的計算解。因此，數(shù)值模擬為多角度、多方位地分析問題提供了進(jìn)行各種嘗試的機(jī)會，有助于學(xué)生養(yǎng)成善于嘗試和探求規(guī)律的習(xí)慣，樹立創(chuàng)新意識。

流體力學(xué)的基本原理范文第4篇

關(guān)鍵詞:農(nóng)林高校;熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué);課程教學(xué);實(shí)踐創(chuàng)新

當(dāng)前，在“綠色發(fā)展理念”深入人心的時代背景下，農(nóng)林類高校迎來了很好的歷史發(fā)展機(jī)遇;同時社會和企業(yè)對農(nóng)林類專業(yè)人才的需求更加重視質(zhì)量，對人才的知識深度、廣度和對專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)特色課核心知識的實(shí)踐運(yùn)用能力，均提出了更高要求。提高機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生林業(yè)裝備系統(tǒng)總體及其子系統(tǒng)技術(shù)的掌握程度，拓展學(xué)生在林業(yè)裝備系統(tǒng)上運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)特色課中核心知識的科研能力，是農(nóng)林類高教工作者面臨的共同課題［4］。

1課程教學(xué)剖析

1．1課程內(nèi)容

“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”這門課程是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)液壓與氣體傳動、泵與風(fēng)機(jī)、林業(yè)機(jī)械等專業(yè)及特色專業(yè)課的重要基礎(chǔ)。課程目標(biāo)包括:掌握工質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)第一定律、第二定律、熱工轉(zhuǎn)換的規(guī)律和理想氣體的熱力學(xué)過程，學(xué)會基本的理論分析與計算方法;通過對熱量傳遞的三種基本方式、導(dǎo)熱基本理論、對流換熱基本規(guī)律、黑體輻射基本定律等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備對基本的傳熱學(xué)問題進(jìn)行分析和總結(jié)的能力;掌握流體的主要物理性質(zhì)和流體靜力學(xué)的基本理論知識，學(xué)會流體上的作用力分析，能夠推導(dǎo)流體動力學(xué)方程的連續(xù)性方程和伯努利方程，針對黏性流體，能對管內(nèi)流動狀態(tài)進(jìn)行判斷;能夠?qū)Α皞鳠釋W(xué)”“工程流體力學(xué)”的實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，通過實(shí)驗數(shù)據(jù)綜合分析工程中的現(xiàn)象及問題，并得到合理有效的結(jié)論。總體來看，本課程講授內(nèi)容包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)以及工程流體力學(xué)三大板塊的內(nèi)容，是在高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化學(xué)習(xí)，拓展到實(shí)際的工程問題，所以本課程不僅理論性強(qiáng)，而且工程應(yīng)用性也很強(qiáng);與機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)其他課程相比，該課程涵蓋了本應(yīng)三門獨(dú)立開設(shè)的課程內(nèi)容，知識難點(diǎn)聚集、微積分公式眾多、三大知識板塊思維跨度大、學(xué)生融會貫通掌握難。但是，學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度直接影響后續(xù)專業(yè)特色課程的學(xué)習(xí)情況。

1．2教學(xué)思路

目前，本課程總學(xué)時為48學(xué)時，理論授課42學(xué)時，實(shí)驗授課6學(xué)時。三大板塊的教學(xué)內(nèi)容多，理論授課課時較少，矛盾突出:(1)學(xué)生由固體學(xué)科切換到流體學(xué)科的學(xué)習(xí)需要較長適應(yīng)期;(2)課程中較多章節(jié)內(nèi)容抽象，且涉及大量公式推導(dǎo)及專業(yè)的概念鋪墊，加之為了跟上教學(xué)進(jìn)度教學(xué)內(nèi)容更新較快，學(xué)生普遍反映課程難度較大;(3)教學(xué)內(nèi)容和后續(xù)專業(yè)及特色專業(yè)課內(nèi)容銜接性不夠緊密;(4)從內(nèi)容的充實(shí)性和課程的結(jié)構(gòu)上來看，“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”這門課程的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)滿足要求，但是對接林業(yè)機(jī)械領(lǐng)域最新技術(shù)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新思維方面，當(dāng)前的課程建構(gòu)仍無能為力;(5)由于本課程的學(xué)習(xí)不涉及具體的機(jī)械裝備系統(tǒng)，使得同學(xué)們對本課程在專業(yè)中的地位認(rèn)知不足，學(xué)習(xí)積極性欠佳，這些現(xiàn)狀使得提升教學(xué)效果難度較大。針對上述課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合農(nóng)林類高?！皺C(jī)械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的實(shí)際情況，制定了如下教學(xué)思路:(1)授課時，使學(xué)生從機(jī)電系統(tǒng)、固體力學(xué)等學(xué)科的思維中切換出來，將空間觀測法跟同學(xué)們探討透徹，基于空間觀測法開展“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”的課程教學(xué)。(2)在教學(xué)大綱中刪除過于抽象、應(yīng)用面較窄的教學(xué)內(nèi)容，深入講解與后續(xù)“液壓與氣體傳動”“泵與風(fēng)機(jī)”“林業(yè)機(jī)械”等課程關(guān)聯(lián)度較深的內(nèi)容，為專業(yè)及特色專業(yè)課的學(xué)習(xí)做好扎實(shí)鋪墊。(3)結(jié)合在林業(yè)機(jī)械領(lǐng)域與“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”緊密關(guān)聯(lián)的科研經(jīng)歷，探索寓教學(xué)于科研、科研反哺教學(xué)的授課模式，強(qiáng)化同學(xué)們對“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”在“機(jī)械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)里占有重要地位的基礎(chǔ)認(rèn)知，顯著提升同門們自愿學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的熱情。(4)注重思維方式、終身學(xué)習(xí)意識的培養(yǎng)。教學(xué)過程中注重切入問題角度的講解，使得同學(xué)們在明白問題的同時更養(yǎng)成學(xué)習(xí)思考問題方法的習(xí)慣;從固體學(xué)科到流體學(xué)科是一個較大的跨越，在跨越的過程中，使同學(xué)們樹立終身學(xué)習(xí)意識，為以后培養(yǎng)同學(xué)們提出、解決林業(yè)機(jī)械領(lǐng)域?qū)W科前沿性、熱點(diǎn)性問題的能力打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

2課程構(gòu)建探討

在“碳達(dá)峰、碳中和”的硬性發(fā)展要求及“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念加速推進(jìn)的浪潮之下，農(nóng)林高?！皺C(jī)械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的畢業(yè)生在高等教育系統(tǒng)中的地位不斷提升，所以基礎(chǔ)專業(yè)課程構(gòu)建更需獲得與之地位匹配的重視。一方面，基礎(chǔ)專業(yè)課課程構(gòu)建要體現(xiàn)基礎(chǔ)知識的深度和廣度;另一方面，內(nèi)容要很好銜接并服務(wù)于核心專業(yè)課、特色專業(yè)課，為學(xué)生后期畢業(yè)設(shè)計、研究生科研深造做好鋪墊。

2．1課程內(nèi)容深度銜接核心專業(yè)課

“林業(yè)機(jī)械”是南京林業(yè)大學(xué)“機(jī)械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的核心專業(yè)課，內(nèi)容涵蓋林業(yè)動力、整地、清理、苗圃、造林、撫育、保護(hù)、防火、采伐、采摘、智能化等機(jī)械。其中，和“熱工基礎(chǔ)及流體力學(xué)”專業(yè)基礎(chǔ)課相關(guān)的包括動力、清理、保護(hù)、采摘等板塊。林業(yè)動力機(jī)械(包括泵、風(fēng)機(jī))涉及“工程熱力學(xué)”中熱能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化問題，同時也涉及“工程流體力學(xué)中”可壓縮混合氣體壓強(qiáng)、溫度變化和裝置的動力匹配問題;林業(yè)清理機(jī)械涉及“工程流體力學(xué)中”不可壓液態(tài)水在管道內(nèi)部的流動，在霧化器內(nèi)的流態(tài)分布、出口后霧化粒徑分布等復(fù)雜多相流問題，如圖1所示;林業(yè)保護(hù)機(jī)械中噴霧射程、噴霧穿透涉及“工程流體力學(xué)中”可壓縮流體空氣的外部流動及耦合風(fēng)場、霧滴的多相流動問題，如圖2所示;林業(yè)采摘機(jī)械中，基于負(fù)壓的采摘系統(tǒng)涉及可壓縮流體空氣的管內(nèi)流動問題。從銜接核心專業(yè)課的角度來看，一方面，農(nóng)林類高?！盁峁せA(chǔ)及流體力學(xué)”這門專業(yè)基礎(chǔ)課程應(yīng)該深耕“工程熱力學(xué)”和“工程流體力學(xué)”，而“工程流體力學(xué)”應(yīng)該是重點(diǎn)中的重點(diǎn);另一方面，也好兼顧課程內(nèi)容的完整性，“傳熱學(xué)”也要適度調(diào)整。

2．2匹配三大板塊關(guān)系，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

建議協(xié)調(diào)、平衡三大板塊的課時占比，同時明晰課程內(nèi)容的內(nèi)在邏輯關(guān)系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。在“工程熱力學(xué)”(熱能的間接應(yīng)用)板塊中，我們將實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化的媒介稱之為“工質(zhì)”，媒介一般是“單一氣體”或者“混合氣體”，熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、工質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)及理想氣體的熱力過程等課程內(nèi)容和專業(yè)核心課程林業(yè)機(jī)械吻合度較好。“工程流體力學(xué)”中，對流體的終結(jié)性定義是“抓不起來的物體”，一般性的定義是“氣體和液體”的總稱，但課程內(nèi)容中流體基本概念的鋪墊、流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動學(xué)、流體動力學(xué)及黏性流體等課程內(nèi)容都是基于不可壓的液體，同為流體，但氣體和液體的性質(zhì)及研究重點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，“氣體”這種流體相關(guān)課程內(nèi)容的缺失為后續(xù)專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)帶來很大知識結(jié)構(gòu)缺陷?！皞鳠釋W(xué)”(熱能的直接應(yīng)用)中，對導(dǎo)熱、對流傳熱(混合傳熱，主要是流體和固體之間)、輻射傳熱的基本原理、工程應(yīng)用等課程內(nèi)容做了比較詳細(xì)的講解，但是后續(xù)專業(yè)核心課程對傳熱學(xué)中的知識需求很少，僅僅在脈動燃燒技術(shù)這一研究領(lǐng)域有所涉及。總體來看，不管是“工程熱力學(xué)”中的“工質(zhì)”，還是“工程流體力學(xué)”中的“氣體”，再或者“對流換熱”中的“流體”，其中“氣體”是課程的“最大公約數(shù)”，也是和林業(yè)機(jī)械這一專業(yè)核心課程相關(guān)的“最大公約數(shù)”。鑒于此，“工程熱力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容總體上可以維持不變，部分章節(jié)可以簡化，不重要的知識點(diǎn)減少不必要的推導(dǎo)，側(cè)重理論、公式概念的理解和應(yīng)用，這樣可省出一部分課時?？傉n時不變的情況下可以合理縮減“傳熱學(xué)”的課時，對輻射傳熱只做一般性介紹;考慮到相似原理在流體力學(xué)的試驗研究中也有重要應(yīng)用，可以在這里對相似準(zhǔn)則進(jìn)行深入講解，省出較多課時。將“工程流體力學(xué)”放在最突出的位置，省出來的課時分配給這一部分;增加可壓縮流體“漩渦勢流理論”“相似理論中的量綱分析法”、包括氣體動力學(xué)中“擾動在外空間流場中的傳播”及“管內(nèi)氣體的流動”等內(nèi)容，以匹配林業(yè)機(jī)械核心專業(yè)課。

2．3樹立自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)意識

目前，流體力學(xué)板塊中關(guān)于可壓縮流體的課程內(nèi)容匱乏，教學(xué)中會鼓勵同學(xué)們在MOOC上尋找優(yōu)秀資源進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，使同學(xué)們樹立自主學(xué)習(xí)意識。通過工程流體力學(xué)板塊，我們在體力學(xué)的范疇內(nèi)將研究運(yùn)動的方法由拉格朗日法提升到歐拉法，這是一個顯著的改變，也是重要的進(jìn)步，通過這一步，有助于培養(yǎng)同學(xué)們的終身學(xué)習(xí)意識。

結(jié)語

流體力學(xué)的基本原理范文第5篇

一、當(dāng)前教學(xué)過程中存在的問題

1.學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

提到力學(xué)，多數(shù)學(xué)生會覺得很難，這種先入為主的感覺會使學(xué)生對這門課程產(chǎn)生很大的抵觸情緒，不愿意學(xué)。再加上同時開設(shè)的工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)等重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，越發(fā)加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)。另外，流體力學(xué)課程習(xí)題量大，需要學(xué)生花費(fèi)大量課余時間復(fù)習(xí)和做題，就更加影響學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)興趣。因此如何幫助學(xué)生克服對本課程的畏難情緒，激發(fā)他們學(xué)習(xí)流體力學(xué)的興趣，是提高教學(xué)質(zhì)量的首要因素，也是教學(xué)改革的目標(biāo)之一。

2.教學(xué)方式單一，課堂氣氛死板

現(xiàn)在是信息社會，對人才的要求很高，這就要求教師在教學(xué)過程中按照“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)”的目標(biāo)[2]進(jìn)行專業(yè)人才的培養(yǎng)，這對傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學(xué)方式是一種挑戰(zhàn)。另一方面，隨著課時與學(xué)分制的掛鉤，學(xué)時被普遍壓縮，這也給課堂教學(xué)帶來很大的壓力。眾所周知，傳統(tǒng)的教學(xué)方式把很多時間用在了繪圖和板書上，無形中縮減了教與學(xué)的時間，教師要想在規(guī)定的時間內(nèi)完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，就必須加快講課節(jié)奏，刪減授課內(nèi)容，或者占用習(xí)題課或?qū)嶒炚n的時間，這些都將導(dǎo)致這門課程的信息量不夠，而且學(xué)生也沒有機(jī)會及時消化所學(xué)的理論知識，更談不上舉一反三了。同時，“一言堂”式的教學(xué)方法使得課堂氣氛死板，學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣銳減，也影響了教學(xué)質(zhì)量。

3.理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)的脫節(jié)

在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，實(shí)驗環(huán)節(jié)起著不可替代的作用。實(shí)驗教學(xué)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，幫助學(xué)生更好的理解理論知識，而且可以啟發(fā)學(xué)生對理論知識的創(chuàng)新性應(yīng)用[3]，很多學(xué)校不重視實(shí)驗課的教學(xué)，實(shí)驗教學(xué)完全放在理論教學(xué)之后甚至放在考試之后集中完成，大大降低了實(shí)驗教學(xué)的作用。

二、課程教學(xué)改革的基本內(nèi)容

1.傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體相結(jié)合

在現(xiàn)在的流體力學(xué)教學(xué)中，黑板加粉筆的教學(xué)方式是很多高校教師仍然采用的教學(xué)方式。這種方式對于公式的推導(dǎo)、例題的計算效果很好，但是在流體力學(xué)的教學(xué)中需要輔以很多圖片，如果全用板書來講，必然花費(fèi)很多時間。傳統(tǒng)的教學(xué)方法無法滿足教師在教學(xué)中的信息量，當(dāng)然也不能完全脫離板書，畢竟公式的推導(dǎo)，例題和習(xí)題的講解用板書的效果要優(yōu)于多媒體。在講緒論部分內(nèi)容時可以介紹流體力學(xué)的發(fā)展史及流體力學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活和工程實(shí)踐中應(yīng)用的實(shí)例，如果單純用板書講，會很枯燥，達(dá)不到啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的，如果輔以多媒體，結(jié)合圖片、短片、動畫來講就會有很好的效果。所以筆者認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)將傳統(tǒng)的教學(xué)方式與多媒體教學(xué)方式很好的結(jié)合起來。

2.理論知識與專業(yè)知識相結(jié)合

流體力學(xué)這門課程不僅理論性很強(qiáng)，而且和工程實(shí)踐結(jié)合的非常緊密。該課程是后繼專業(yè)課程的重要理論基礎(chǔ)，所以將相關(guān)專業(yè)知識穿插在流體力學(xué)課程中進(jìn)行介紹有很多好處。首先，可以幫助學(xué)生加深對專業(yè)的理解。流體力學(xué)課一般在第五學(xué)期開設(shè)，此時學(xué)生已結(jié)束公共基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，開始了專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)。調(diào)查表明很多學(xué)生此時對專業(yè)還處在迷茫的狀態(tài)，不知道建環(huán)專業(yè)具體是做什么的，自己將來能干什么。在流體力學(xué)課程的教學(xué)中采用理論知識與專業(yè)知識有機(jī)結(jié)合進(jìn)行講解的授課方式可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時加深對專業(yè)的了解。再者，學(xué)生了解了專業(yè)也就有了學(xué)習(xí)的方向和動力，自然有助于提高學(xué)生對流體力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。比如在講授流體的熱脹性時，介紹采暖系統(tǒng)膨脹水箱的作用及系統(tǒng)膨脹水量的計算方法，使學(xué)生既掌握了液體熱脹性的計算公式，又了解了自然循環(huán)采暖系統(tǒng)的基本原理。再比如，在講授伯努利方程的應(yīng)用時，可以介紹水泵揚(yáng)程的計算方法和建環(huán)專業(yè)水泵的適用場合，使學(xué)生明白水泵是建環(huán)專業(yè)最重要的設(shè)備之一。在學(xué)生學(xué)習(xí)管網(wǎng)計算基礎(chǔ)這部分內(nèi)容時，可以結(jié)合采暖系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)或消防給水系統(tǒng)同時學(xué)習(xí)，畢竟這些系統(tǒng)在北方城市是到處可見的。在介紹氣體射流知識的時候可以結(jié)合空調(diào)房間的氣流組織進(jìn)行介紹等等。

3.理論流體力學(xué)、計算流體力學(xué)與實(shí)驗流體力學(xué)在教學(xué)中的結(jié)合

研究流體力學(xué)方法有理論分析的方法、數(shù)值分析的方法和實(shí)驗研究的方法，在流體運(yùn)動規(guī)律的研究中，三種方法相輔相成。但是在教學(xué)中，我們往往更多的是強(qiáng)調(diào)理論的重要性，而忽視了計算流體力學(xué)和實(shí)驗流體力學(xué)對理論學(xué)習(xí)的幫助。應(yīng)當(dāng)充分將計算流體力學(xué)和實(shí)驗流體力學(xué)的部分補(bǔ)充進(jìn)來，這樣才會使整個課程內(nèi)容豐滿，也可以擴(kuò)寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)其解決問題的能力。

（1）理論流體力學(xué)與計算流體力學(xué)相結(jié)合

隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和數(shù)值計算技術(shù)的不斷提高，計算流體力學(xué)（CFD—ComputationalFluidDynamics）技術(shù)得到了空前的發(fā)展，CFD技術(shù)可以在短時間內(nèi)模擬流場內(nèi)的溫度、速度和壓力的分布情況，可以較好地模擬流體的流動過程和傳熱過程以及污染物的擴(kuò)散過程等，因此被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)。建環(huán)專業(yè)涉及大量與流動相關(guān)的問題，因此也不例外?？梢杂肅FD技術(shù)模擬空調(diào)房間的氣流組織和溫度分布，模擬水和空氣在管道內(nèi)的流動情況，模擬火災(zāi)時建筑內(nèi)煙氣的流動規(guī)律。在CFD領(lǐng)域，目前世界上最具有代表性的計算商用軟件有PHOENICS（英國）、CFX（美國）、FLUENT（美國）、STAR-CD（日本），這些軟件均采用經(jīng)典的流體理論和通用流體計算程序作為模型的核心，并提供豐富的計算方法處理湍流流動，具有強(qiáng)大的前后處理功能。這些新技術(shù)的發(fā)展對流體力學(xué)課程的教學(xué)提出了新的要求。在流體力學(xué)的教學(xué)過程中除了重點(diǎn)講授理論流體力學(xué)的知識外，應(yīng)當(dāng)增加計算流體力學(xué)的知識，一方面可以增加信息量，拓寬學(xué)生的知識面，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和今后的發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)，另一方面可以用CFD技術(shù)模擬簡單的流動規(guī)律和流動現(xiàn)象，幫助學(xué)生加深對流體理論知識的理解，起到相互促進(jìn)的作用。圖1是用CFD技術(shù)模擬的簡單流動現(xiàn)象，（a）圖驗證了圓管中的層流運(yùn)動，證明斷面流速為旋轉(zhuǎn)拋物面。（b）圖給出了流體經(jīng)過彎管時的斷面壓強(qiáng)分布規(guī)律，充分說明了離心力的作用是彎管中產(chǎn)生渦旋的主要原因?？梢詫⑦@些模擬結(jié)果通過多媒體展示給學(xué)生，讓他們在掌握理論的同時增加感性的認(rèn)識，可以很好的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。圖1只是兩個簡單的例子，流體力學(xué)中有很多例子可以通過數(shù)值計算和模擬穿插在教學(xué)過程中，得到很好的效果。

（2）授課與實(shí)驗的有機(jī)結(jié)合

與流體力學(xué)課程相結(jié)合的有8個主要實(shí)驗，分別是能量方程實(shí)驗、總水頭線實(shí)驗、動量方程實(shí)驗、畢托管實(shí)驗、雷諾實(shí)驗、沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)測定實(shí)驗以及孔口出流實(shí)驗。另外還有諸如流線、繞流等演示實(shí)驗。應(yīng)當(dāng)將這些實(shí)驗的教學(xué)進(jìn)度與理論的教學(xué)進(jìn)度很好地結(jié)合，任課教師和實(shí)驗教師共同指導(dǎo)，與學(xué)生形成很好的互動，及時啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗，充分啟發(fā)學(xué)生對理論知識的創(chuàng)造性理解，同時鍛煉其動手能力。實(shí)踐證明這樣做不僅可以提高學(xué)生的興趣，還可以有意識的培養(yǎng)其觀察流體現(xiàn)象的能力和分析解決問題的能力。