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流體力學(xué)的總結(jié)范文1

[關(guān)鍵詞]流體力學(xué) 教學(xué)方法 生活常識

一、前言

《工程流體力學(xué)》是機(jī)械類各專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程主要講述流體力學(xué)的基本原理及其在工程中的應(yīng)用。它是為學(xué)生后面專業(yè)課的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對學(xué)生的要求較高，但由于該課程對學(xué)生的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)以及綜合分析和處理問題的能力的要求較高，因此學(xué)生普遍反映是一門難學(xué)的課程。為了讓學(xué)生較好地學(xué)習(xí)這門課程，任課應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)。

二、方法

1.上好緒論課

緒論課不僅僅是指《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)的開始，同時也應(yīng)該是每一章的前言介紹。

在緒論課的教學(xué)上，教師應(yīng)該把握以下三點(diǎn)：(1)樹立學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的信心。由于上新課的學(xué)生可能從各種渠道了解的流體力學(xué)是一門難學(xué)的課程，從而對該課程產(chǎn)生畏懼感，學(xué)生就會帶著一種逃避心理去學(xué)習(xí)，僅僅接受課堂上的知識，而自己不去鉆研思考，這樣是學(xué)不好該課程的。教師要讓學(xué)生感覺到，這門課程并不難學(xué)，其實(shí)我們在中學(xué)的時候已經(jīng)接觸到了其中的很多內(nèi)容，只是現(xiàn)在表述發(fā)生了變化或者增添了新的內(nèi)容，使該學(xué)科體系更加完善、合理；(2)教師需要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是學(xué)習(xí)的最大動力，教師應(yīng)該讓學(xué)生直觀形象地了解工程流體力學(xué)的廣泛應(yīng)用性以及內(nèi)容的趣味性，將一些學(xué)生感興趣的與日常生活或生產(chǎn)實(shí)際有關(guān)的例子介紹給學(xué)生；(3)突出課程的重要意義和實(shí)踐價值。教師應(yīng)在緒論課中做到精心組織策劃，讓學(xué)生了解該學(xué)科體系的研究對象和研究方法，讓學(xué)生知道為什么要學(xué)習(xí)該課程，在今后的學(xué)習(xí)中應(yīng)該用什么樣的方法去學(xué)習(xí)。

在大多數(shù)的教材中，在每一章之前，都會有一段比較簡短的文字介紹，告訴學(xué)生本章的知識點(diǎn)以及相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法，這是比較重要的一個部分，能夠使學(xué)生站在一定的高度把握整章的內(nèi)容，知道各知識體系之間的相互結(jié)構(gòu)，但是學(xué)生在閱讀的時候往往會忽略的，以至于學(xué)完課程之后，只能對簡單的問題進(jìn)行分析處理，遇到復(fù)雜的問題就不知道從哪個地方著手，因此需要教師在講課時加以強(qiáng)調(diào)。

2.及時對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)

工程流體力學(xué)是以流體作為研究對象的，所涉及的概念比較多，容易讓學(xué)生產(chǎn)生混淆。如果及時的對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，就會加深學(xué)生對概念的理解和記憶。例如，流體力學(xué)中有幾個比較重要概念，理想流體、定常流動、不可壓縮、平面流動、無旋運(yùn)動等等，在任何一本教材中，這些概念都不是同時出現(xiàn)的，學(xué)生可能會對某些概念產(chǎn)生遺忘，或者是知道概念，但不知道具體該如何去應(yīng)用，因此在相關(guān)概念介紹完之后，可以建立如下的表1，使個概念的物理含義，數(shù)學(xué)表達(dá)式一目了然。由于目前流體力學(xué)教材大多按照由淺入深的原則編寫，即先講靜力學(xué)后講動力學(xué)；先講一元流動后講平面流動；先講理想流體后講粘性流體。各章的內(nèi)容分得比較細(xì)，每一章都有許多公式和理論，各公式的得出也分別采取了不同的方法，給人以流體力學(xué)的理論模型和公式非常之多難于掌握的感覺。實(shí)際上，這些理論和公式大多是交叉重復(fù)的，因此對于教材中出現(xiàn)的流體靜止的微分方程、理想流體的運(yùn)動方程以及N-S方程也可以放在一起加以總結(jié)。

另外，在有些時候，學(xué)生學(xué)完了一章的內(nèi)容，卻不清楚這一章到底在研究一個什么問題，這就更需要教師在上課時進(jìn)行總結(jié)。以文獻(xiàn)[1]的第四章為例，在前面的及格小節(jié)中介紹了流體運(yùn)動狀態(tài)、紊流的分布狀況等等，學(xué)生學(xué)完之后往往會產(chǎn)生疑惑：為什么要研究這些東西?其中哪些是重點(diǎn)?作為教師應(yīng)該及時告訴學(xué)生，這一章研究的是如何計(jì)算粘性流體的流動損失，其中關(guān)鍵的是沿程阻力系數(shù)的計(jì)算，而沿程阻力系數(shù)與流體流動的狀態(tài)有關(guān)，層流可以有定解，而紊流中影響沿程阻力系數(shù)的因素過多，大多數(shù)用半理論半試驗(yàn)的方法求解，前面的內(nèi)容是為后面做鋪墊的，主要講述了研究流體的一種思路，這樣學(xué)生才能夠站在一定的高度去學(xué)習(xí)和思考。

表1 物理概念和表達(dá)式的對應(yīng)關(guān)系表

3.將流體力學(xué)知識與中學(xué)知識和生活聯(lián)系起來

學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候，往往會把自己新學(xué)到的知識和原有知識進(jìn)行聯(lián)系，同時做出比較。教師應(yīng)該掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如在講解伯努力方程時，為了加深學(xué)生對公式的記憶和理解，可以將方程兩邊同乘以mg，所得到的結(jié)果類似于中學(xué)所學(xué)到的機(jī)械能守衡，首先使學(xué)生了解到伯努力方程的實(shí)質(zhì)是能量守衡；但是與機(jī)械能守衡相比多出來pm/ρ=pV一項(xiàng)，可以解釋成因?yàn)榱黧w的流動性，整個流體不是一個整體，流體之間還存在壓力能的作用，讓學(xué)生進(jìn)一步理解的流體的流動性所產(chǎn)生的影響；最后可以使學(xué)生清楚地理解每一項(xiàng)的含義：位置水頭、速度水頭以及壓力水頭。同樣的，在學(xué)習(xí)靜止液體的壓強(qiáng)分布是可以和中學(xué)的壓強(qiáng)計(jì)算公式聯(lián)系起來，學(xué)習(xí)動量方程的時候可以和中學(xué)的沖量定律聯(lián)系起來等等。

流體力學(xué)的理論性較強(qiáng)，公式較多，學(xué)生的理解比較困難，也缺乏相應(yīng)的學(xué)習(xí)興趣，需要教師在講課過程中不斷和生活相聯(lián)系。需要教師在課程的講解過程中，多穿插一些實(shí)際生活中的現(xiàn)象，與課本中的理論結(jié)合起來講，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講流體的粘性時，可以讓學(xué)生比較水的粘性和糖漿的粘性；在講解流體流動的兩種狀態(tài)的時候，可以讓學(xué)生回想輕輕打開水龍頭時的現(xiàn)象：開始水流是一非常細(xì)的層流細(xì)流，隨著水流下降，在重力加速度作用下，速度逐漸加快，水滴開始飄動，水流由層流轉(zhuǎn)化為紊流；在在講解因邊界層分離而產(chǎn)生的壓差阻力，可以談?wù)劕F(xiàn)實(shí)中的克服壓差阻力的方法，一是將物體表面做成流線型(如汽車)，二是增大物體表面的粗糙度，增大紊流度(如壘球)，從而推遲邊界層的分離。

4.注重對學(xué)生學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)

“授人以魚，不如授人以漁”。《工程流體力學(xué)》不同于其它力學(xué)，所用的研究方法――歐拉法――是學(xué)生首次遇到的，讓學(xué)生掌握方法顯得尤為重要。另外，由于課堂教學(xué)時間的限制，教師不可能把每一個問題都講透徹，就需要學(xué)生自己課后去領(lǐng)悟。例如，在講解水擊的形成、音速以及激波的時候，為了滿足定常的條件，都用到了相同的坐標(biāo)建立方法和分析方法，教師在課程上只需要講清楚一個問題，剩下的只需要強(qiáng)調(diào)幾個物理現(xiàn)象之間的區(qū)別以及由此產(chǎn)生不同的結(jié)論就可以了，這樣既提高了了學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法的能力，又節(jié)約了課堂教學(xué)時間。同樣的還有流體運(yùn)動方程的推導(dǎo)、相似準(zhǔn)則數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)等等。

三、結(jié)束語

綜上所述，上好緒論課、及時對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)、將流體力學(xué)知識與中學(xué)知識和生活聯(lián)系起來以及讓學(xué)生注重對學(xué)習(xí)方法的學(xué)習(xí)是教師在講授《工程流體力學(xué)》課程中需要注意的幾個方面，這四個方面在實(shí)際講課中并沒有明顯的界線，是相互聯(lián)系的：上好緒論課是課程前的準(zhǔn)備，及時對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)是課程后的復(fù)習(xí)，而將流體力學(xué)知識與中學(xué)知識和生活聯(lián)系起來以及讓學(xué)生注重對學(xué)習(xí)方法的學(xué)習(xí)是方法和手段。如何提高《工程流體力學(xué)》課程的教學(xué)水平是一個十分廣泛而復(fù)雜的課題，以上只是筆者在教學(xué)改革中的一些體會和認(rèn)識，其中許多問題尚需進(jìn)一步探索和研究。

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流體力學(xué)的總結(jié)范文2

關(guān)鍵詞：啟發(fā)－互動；對比式；討論式

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0065-03

《流體力學(xué)》是高等學(xué)校和職業(yè)院校眾多理工科專業(yè)必修或選修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在各個工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，該課程理論性強(qiáng)、概念抽象，加之對數(shù)學(xué)知識要求較高，理論與工程實(shí)際結(jié)合困難，《流體力學(xué)》課程是眾多學(xué)生難啃的一塊硬骨頭。“啟發(fā)”式教學(xué)思想是：學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師充分調(diào)動學(xué)生的積極性，力促教師主導(dǎo)與學(xué)生自主相結(jié)合、書本知識與直接經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。“互動”式教學(xué)強(qiáng)調(diào)兩個“動”，即教師的“動”和學(xué)生的“動”。兩種教學(xué)模式都有比較好的教學(xué)效果，筆者從這些年的教學(xué)中體會到，如果把兩種教學(xué)模式結(jié)合起來，應(yīng)用于《流體力學(xué)》課程教學(xué)或其他課程教學(xué)，可能更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生自我解決問題的能力，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

一、《流體力學(xué)》的教學(xué)現(xiàn)狀

《流體力學(xué)》是一門應(yīng)用型的專業(yè)基礎(chǔ)課程，目前的《流體力學(xué)》課程教學(xué)呈現(xiàn)兩個特點(diǎn)：一個是偏重于數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，忽視它的物理意義和工程應(yīng)用；另一個是忽視其基礎(chǔ)地位，片面追求其為專業(yè)服務(wù)。這導(dǎo)致學(xué)生對這門課程學(xué)習(xí)上的困惑，一方面產(chǎn)生對該課程的恐懼和畏難，另一方面不能勾起學(xué)生的求知欲望和達(dá)不到對學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

1.課堂教學(xué)現(xiàn)狀。課堂教學(xué)是《流體力學(xué)》課程教學(xué)的主體，但是目前，《流體力學(xué)》的教學(xué)手段落后、教學(xué)方法單一。大多采用“滿堂灌”的教學(xué)模式，不注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不強(qiáng)、教學(xué)效果不好，也不利于教師自身素質(zhì)的提高。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《流體力學(xué)》課程教學(xué)的一個重要組成部分，是流體力學(xué)理論發(fā)展的重要基礎(chǔ)，掌握流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能至關(guān)重要。但是，目前在絕大多數(shù)高校開展的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)多為傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ讲焕趯W(xué)生對理論的理解，忽略學(xué)生的積極性、主動性、創(chuàng)造性，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

二、“啟發(fā)－互動”式教學(xué)的探索

“啟發(fā)－互動”式教學(xué)是一種教學(xué)理念，而不是一種教學(xué)方法。針對《流體力學(xué)》理論性強(qiáng)、工程應(yīng)用廣、概念易混淆、公式較多等特點(diǎn)，總結(jié)出以下幾種適合于《流體力學(xué)》課程教學(xué)的“啟發(fā)－互動”模式。

1.對比式“啟發(fā)－互動”。在教學(xué)過程中，對比“啟發(fā)－互動”模式教學(xué)包括以下幾種：（1）相近或相反對比：將概念相近或相反的進(jìn)行對比，達(dá)到條理清晰、對比鮮明、便于記憶的目的。例如，在講解系統(tǒng)與控制體、研究流體運(yùn)動方法（歐拉法和拉格朗日法）、流體運(yùn)動的概念（流線與跡線、恒定流動與非恒定流動，層流與湍流）等就可以采用對比“啟發(fā)－互動”。具體案例：在講解控制體和系統(tǒng)時，可以以老師清點(diǎn)學(xué)生遲到人數(shù)為例，把學(xué)生看成系統(tǒng)，而把學(xué)生出入的教室門看成控制體，系統(tǒng)是可以變的，而控制體則是固定不變的。在講解歐拉法和拉格朗日法時，可以將上一個問題進(jìn)一步深入，老師清點(diǎn)遲到人數(shù)有兩種方法，一種采用跟蹤每一個遲到的學(xué)生，記下遲到學(xué)生人數(shù)，這種方法就如拉格朗日法（俗稱“跟蹤法”），另一種則是老師站在門口，記下遲到學(xué)生的名字就可以知道遲到學(xué)生人數(shù)，這種方法就如歐拉法（俗稱“布哨法”）。而后將問題進(jìn)一步延伸，你可以詢問學(xué)生哪一種老師的方法更聰明，進(jìn)而告訴他我們課程中研究流體運(yùn)動的方法是歐拉法，但是采用拉格朗日法也有其更大的優(yōu)點(diǎn)。通過這個案例，學(xué)生就更好地理解了概念，也方便于記憶。（2）新舊對比：將以前學(xué)過的與剛學(xué)過的知識對比，便于學(xué)生在舊知識的基礎(chǔ)上加速對新知識的掌握。便于記憶和理解兩種方程的理解、記憶和應(yīng)用。（3）理論與實(shí)踐對比，使抽象的內(nèi)容更為具體化，加深學(xué)生的認(rèn)識。例如，講完理想流體的伯努利方程和實(shí)際流體的伯努利方程后，可以講解它的工程應(yīng)用，進(jìn)一步加深對兩個方程的理解和認(rèn)識。

2.討論式“啟發(fā)－互動”。課堂教學(xué)中，采用討論式教學(xué)也是一種比較好的一種教學(xué)形式，它是學(xué)、思、論的一種動態(tài)融合，同時具有一定的趣味性。這種教學(xué)形式的效果取決于以下幾個方面：（1）討論題目的選取；（2）討論氣氛的協(xié)調(diào)；（3）老師的總結(jié)；（4）學(xué)生思維的延伸。例如，在講第一次課的時候，我就會給以下幾個問題思考：光滑球和粗糙球在空中運(yùn)行的距離哪一個更遠(yuǎn)？小鳥在空中飛行靠的是空氣的浮力嗎？……當(dāng)然，學(xué)生只能做一些自我的選擇性判斷，但是這就引起了學(xué)生對這門課程的一些興趣。到了我們要學(xué)習(xí)繞流問題的時候，在上這次課之前，我會把一張白紙用手拿著放在嘴前方，使白紙自然下垂，然后教學(xué)生跟我一樣操作，朝紙的上方吹氣，觀察紙的運(yùn)動方向，提出為什么紙是向上運(yùn)動的？待把繞流問題講完以后，我們就可以把第一次課的問題拿來與學(xué)生進(jìn)行討論了，找出這幾個問題的共性，并加以對以上問題的總結(jié)，學(xué)生以前思考的答案是否是正確的？指出他的錯誤所在。同時，也可讓學(xué)生發(fā)揮自己的想象，是否身邊也有和這相關(guān)的自然現(xiàn)象和工程實(shí)踐。從教學(xué)效果來看，討論式“啟發(fā)－互動”教學(xué)給了學(xué)生一個良好的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生參與到問題中去，提高了學(xué)生的思考能力和創(chuàng)新能力。

3.作業(yè)“啟發(fā)－互動”。作業(yè)“啟發(fā)－互動”包括課堂練習(xí)和課后作業(yè)啟發(fā)“啟發(fā)－互動”。當(dāng)然，課堂練習(xí)和課后作業(yè)這兩種模式在傳統(tǒng)式教學(xué)中也廣泛采用，重要的是“啟發(fā)－互動”。在課堂練習(xí)中，老師選擇的題目要有典型性、綜合性和實(shí)踐性，重要的是實(shí)踐性，題目一定是要與工程應(yīng)用相結(jié)合，老師必須拿出一個工程問題或工程中的某一部分，在教師啟發(fā)和提示的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生參與討論，逐步深入，達(dá)到學(xué)習(xí)和應(yīng)用相結(jié)合。例如講解虹吸管應(yīng)用問題，我們可以拿抽水馬桶為例，學(xué)生可能不知道虹吸管與馬桶怎么就套上關(guān)系了，邊講解邊討論，最后就明白了抽水馬桶就是一個虹吸管，而虹吸管的原理就是伯努利方程的工程應(yīng)用，伯努利方程的解題步驟“三選一列一找”（選基準(zhǔn)面、選計(jì)算斷面、選計(jì)算點(diǎn)、列伯努利方程、找邊界條件和初始條件）就一目了然了，最后計(jì)算得到答案。通過有代表性的課堂習(xí)題訓(xùn)練，比傳統(tǒng)的講解一些例題更為學(xué)生所接受，便于學(xué)習(xí)和鞏固所學(xué)知識。課后作業(yè)也是對所學(xué)知識的一種鞏固，一方面作業(yè)的量要適度，做到少而精，避免學(xué)生因任務(wù)繁重而互相抄襲，另一方面改變傳統(tǒng)的“學(xué)生作、教師批”的模式，讓學(xué)生參與到作業(yè)批改過程中去，具體做法是：老師先粗略看一下作業(yè)，將典型錯誤做好記錄，并隨機(jī)發(fā)給不同的學(xué)生，讓學(xué)生互相批改，不能自己批改自己的，批改時必須指出錯誤之處并要求改正，而且必須簽上批改人的姓名，最后提交老師由老師審閱，相應(yīng)給出兩個成績，一個作業(yè)成績，一個批改作業(yè)成績。這樣就提高了學(xué)生的主動性、思考能力和判斷能力。

4.實(shí)驗(yàn)“啟發(fā)－互動”。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《流體力學(xué)》教學(xué)中一個不可缺少的部分。在傳統(tǒng)開設(shè)的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，為了提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，建議開設(shè)應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)如畢托管測流速實(shí)驗(yàn)，必須學(xué)生自己動手操作，而且希望學(xué)生能上網(wǎng)或其他途徑了解其它一些用來測流速的儀器，了解不同儀器的測速原理，同時鼓勵學(xué)生自己制作簡單的測量流速儀器。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)如模型試驗(yàn)，擬出實(shí)驗(yàn)題目、提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件，或?qū)W生自行購買實(shí)驗(yàn)用料，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，提高學(xué)生的動手能力，發(fā)揮學(xué)生的想象空間，開發(fā)思維能力和創(chuàng)新能力。

“啟發(fā)－互動”式教學(xué)思想的核心是啟發(fā)學(xué)生的思維，將教與學(xué)有機(jī)地結(jié)合，充分調(diào)動學(xué)生的自主積極性，使課堂教學(xué)枯燥轉(zhuǎn)為生動，從被動轉(zhuǎn)為主動，從機(jī)械轉(zhuǎn)為靈動。教師在教學(xué)中要明確自己的定位，充分啟發(fā)學(xué)生的思維，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，這樣才能使學(xué)生在《流體力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)中獲得一個良好的教學(xué)效果。當(dāng)然，如何提高《流體力學(xué)》教學(xué)效果是一個不斷探索的過程，需要教師在教學(xué)過程中，不斷地探索及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣，才能不斷地轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、改進(jìn)教學(xué)模式，直至取得良好的教學(xué)效果。

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流體力學(xué)的總結(jié)范文3

工程流體力學(xué)教學(xué)手段教學(xué)效果《工程流體力學(xué)》是機(jī)械工程專業(yè)、石油工程專業(yè)、化學(xué)工程專業(yè)等諸多工科專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在各個工程領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。作為力學(xué)的一個分支，工程流體力學(xué)主要研究流體的平衡和運(yùn)動的基本規(guī)律以及流體與固體的相互作用的力學(xué)特點(diǎn)，用于分析解決工程設(shè)計(jì)和使用中的實(shí)際問題。其特點(diǎn)是數(shù)學(xué)公式多，大部分內(nèi)容都是圍繞數(shù)學(xué)方程的推導(dǎo)，理論性強(qiáng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺吃力并且枯燥。因此，為提高教學(xué)質(zhì)量，教育界同行不斷地進(jìn)行著各種各樣的教學(xué)改革探索。

一、聯(lián)系實(shí)際，理論與實(shí)踐相結(jié)合

流體力學(xué)內(nèi)容抽象，概念性強(qiáng)，整門課程從頭到尾充斥著偏微分方程，公式推導(dǎo)繁雜。而且與其他力學(xué)課程不同，流體力學(xué)是采用歐拉方法解決問題，這一點(diǎn)學(xué)生理解起來非常困難，導(dǎo)致流體力學(xué)這門課程被公認(rèn)為大學(xué)課程里最難學(xué)的課程之一。為了提高教學(xué)效果，在教學(xué)實(shí)踐過程中注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，更有利于學(xué)生對知識的理解與掌握。本課程主要圍繞幾大偏微分方程展開，在講述過程中如果過于強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)理論的推導(dǎo)過程，學(xué)生肯定會感覺枯燥無趣，而且不知道學(xué)習(xí)的真正目的，從而失去學(xué)習(xí)的動力。針對這種情況，我在講述公式推導(dǎo)部分時著重分析研究思路和方法，重點(diǎn)介紹公式的適用條件及意義，盡量避免長篇大論的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。比如伯努利方程是本課的重點(diǎn)，在課堂上我只是把推導(dǎo)思路給大家講清楚，后面花了兩節(jié)課的時間來講它的應(yīng)用，包括皮托管測速計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)以及在一般水力計(jì)算中的應(yīng)用等。在課程的最后部分，針對授課專業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工程案例，講述了流體力學(xué)基本理論在實(shí)際中的應(yīng)用，同時也對課程內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)和回顧。通過上述具體應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生以后工作時解決實(shí)際問題的能力，同時還能使學(xué)生認(rèn)識到課程的重要性，增加了學(xué)習(xí)興趣。

二、啟發(fā)-聯(lián)想式教學(xué)

引導(dǎo)和注入是啟發(fā)式教學(xué)方法與灌注式教學(xué)方法在本質(zhì)上的差別之一。啟發(fā)式教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)的是引導(dǎo)，也就是通過引導(dǎo)，調(diào)動起學(xué)生的主動性、積極性，讓學(xué)生自己去發(fā)展思維而獲取知識。而灌注式教學(xué)方法則是通過注入，使學(xué)生被動地接受傳授給他的知識。因此在引導(dǎo)與注入這兩種手段上，有著明顯的差別。所謂引導(dǎo)，是指當(dāng)學(xué)生要解決某個問題，但又感到難以解決時，恰到火候，教師及時給以啟發(fā)，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)新知識，這樣才能很好的發(fā)展學(xué)生的智能。

流體力學(xué)的研究方法和內(nèi)容同工程力學(xué)、工程熱力學(xué)等其他力學(xué)課程有很多相通的地方。所以在教學(xué)過程中可以通過啟發(fā)學(xué)生對以前學(xué)過的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)回顧，從而引出所講內(nèi)容。比如在講解研究流體運(yùn)動的兩種方法：拉格朗日方法和歐拉法時，啟發(fā)學(xué)生對兩種方法進(jìn)行比較。由于歐拉法是以空間點(diǎn)為研究對象，這與基于質(zhì)點(diǎn)為研究對象的工程力學(xué)的研究方法不同，學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣于質(zhì)點(diǎn)研究方法，所以接受起來有點(diǎn)困難，這時我以氣象觀測站這樣一個大家都熟知的例子來闡述歐拉法的含義，采用直白易懂的語言講述這樣一個抽象的問題，學(xué)生理解起來容易多了。

學(xué)生在已有的力學(xué)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)流體理論，并加以比較，不僅可以促使學(xué)生積極思考，而且能利用一門課程中已學(xué)會的知識快速掌握另一課程中的內(nèi)容，增強(qiáng)了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。

三、Fluent軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

流體力學(xué)課程的特點(diǎn)是知識涉及面廣，對學(xué)生來說流體力學(xué)課程里面的概念與原理非常抽象難懂，課程涉及的數(shù)學(xué)知識和力學(xué)知識比較多，且與工程實(shí)際現(xiàn)象緊密結(jié)合，這對本科生來說更加大了他們學(xué)習(xí)本門課的難度。同時受教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的限制，任課教師很難形象地將流體流動的現(xiàn)象講授給學(xué)生，這樣就造成理論知識的講解與實(shí)際現(xiàn)象脫節(jié)。FLUENT軟件是目前非常流行的一個商業(yè)計(jì)算軟件，將其引入本科生流體力學(xué)課堂教學(xué)，對流體力學(xué)課程中的流動機(jī)理既能實(shí)現(xiàn)直觀演示，又可以進(jìn)行定量分析。比如在講圓管內(nèi)層流和紊流兩種流態(tài)運(yùn)動規(guī)律時，如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，由于牽扯的數(shù)學(xué)理論知識較多，學(xué)生學(xué)起來很吃力，而且最終推導(dǎo)出的結(jié)論比較抽象，學(xué)生很難提起興趣。如果采用FLUENT軟件模擬兩種流態(tài)，做出不同工況條件下的速度分布曲線、速度分布云圖、速度等值線、切應(yīng)力分布曲線，讓學(xué)生通過對這些曲線進(jìn)行分析得出不同流態(tài)下的運(yùn)動規(guī)律，學(xué)生的積極性和主動性就能被充分調(diào)動起來，從而可以提高教學(xué)效果。

在課程教學(xué)中不斷改進(jìn)教學(xué)方法和手段，用心鉆研，不斷探索，有助于學(xué)生理解掌握課程知識，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生將來從事工程實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳小珊，洪文鵬，張玲.工程流體力學(xué)課程改革的思考[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，（3）：54.

流體力學(xué)的總結(jié)范文4

關(guān)鍵詞：計(jì)算流體力學(xué);CFD數(shù)值模擬;項(xiàng)目驅(qū)動;實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0141-02

計(jì)算流體力學(xué)CFD是流體力學(xué)的一個分支，是能源與動力工程類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課。課程講授CFD數(shù)值模擬的基本思想、基本方法以及常用CFD數(shù)值模擬工具的使用，通過教學(xué)使學(xué)生了解、掌握CFD數(shù)值模擬的基本知識，為將來在涉及流體流動問題的研究和設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用CFD數(shù)值模擬打下基礎(chǔ)。在計(jì)算流體力學(xué)教學(xué)中，可將仿真技術(shù)以項(xiàng)目驅(qū)動的方式加入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以加深對概念、公式以及數(shù)值方法的理解，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生探索性學(xué)習(xí)能力。如何利用好仿真軟件的專業(yè)優(yōu)勢，將其引入到計(jì)算流體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)中來，提高教學(xué)效果是本文要探討的主要問題。

一、CFD數(shù)值模擬在項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)踐教學(xué)中的優(yōu)勢

根據(jù)課程教學(xué)任務(wù)及其特點(diǎn)，選擇適用的教學(xué)方式是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師授課為中心，注重基礎(chǔ)理論知識的傳授與講解。在教學(xué)過程中，教師往往花費(fèi)大量的時間和精力介紹計(jì)算流體力學(xué)的基本原理并進(jìn)行相關(guān)理論公式的推導(dǎo)，學(xué)生并不能理解計(jì)算流體力學(xué)的工程應(yīng)用背景和意義，學(xué)生所接受的理論知識絕大部分來源于授課教師的灌輸。

由于計(jì)算流體力學(xué)課程涉及內(nèi)容的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的教學(xué)方法與手段，使得教師和學(xué)生在此課程的講授和學(xué)習(xí)中都遇到一定的困難和問題。涉及基本方程和數(shù)值方法公式推導(dǎo)的部分，傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式可使學(xué)生對推導(dǎo)過程進(jìn)行邏輯思維，對推導(dǎo)得到的公式和結(jié)果也會更加印象深刻。對于比較復(fù)雜、抽象的教學(xué)內(nèi)容以及公式的應(yīng)用，則可借助計(jì)算機(jī)仿真平臺的方式進(jìn)行輔助教學(xué)，讓學(xué)生直觀地了解不同公式的應(yīng)用過程和數(shù)值模擬結(jié)果。由于流體力學(xué)控制方程一般是非線性的，只有極少數(shù)情況下才能得到解析解，與工程相關(guān)的復(fù)雜流體力學(xué)問題幾乎不能得到解析解，而實(shí)驗(yàn)研究一般是在模擬條件下完成的，幾乎所有的地面實(shí)驗(yàn)設(shè)備都不能完全滿足所有參數(shù)和相似定理的要求。通過CFD數(shù)值模擬技術(shù)，可以設(shè)計(jì)一些虛擬的實(shí)驗(yàn)，過程中可選用不同公式模型和數(shù)值方法，數(shù)值模擬所得的結(jié)果直觀，彌補(bǔ)了理論教學(xué)內(nèi)容的不足。

項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)，或稱項(xiàng)目驅(qū)動下的學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，是一種以學(xué)生為中心的教育方式。要求學(xué)生通過一系列個人或合作完成的任務(wù)，借助他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，解決現(xiàn)實(shí)中的問題，獲取知識和技能[1]。在項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)踐教學(xué)中，借助CFD數(shù)值模擬形象的模型分析與演示，既便于教師對計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用于工程問題的知識講述，又使學(xué)生對計(jì)算流體力學(xué)理論知識有更加深刻的理解。

二、CFD數(shù)值模擬在項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用中的關(guān)鍵問題

1.根據(jù)計(jì)算流體力學(xué)教材，結(jié)合學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，對某些重點(diǎn)、難點(diǎn)以及不宜課堂講解的地方，考慮能否應(yīng)用CFD數(shù)值模擬進(jìn)行輔助教學(xué)。在教學(xué)過程中，需要根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容選擇恰當(dāng)?shù)捻?xiàng)目案例，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)方法，使其發(fā)揮各自優(yōu)勢才能獲得更好的教學(xué)效果。

2.在教學(xué)過程中，向?qū)W生展示CFD數(shù)值模擬在計(jì)算流體力學(xué)領(lǐng)域的前沿應(yīng)用、經(jīng)典案例。在課程教學(xué)中可以隨時調(diào)用視頻錄像或仿真軟件，將計(jì)算流體力學(xué)的一些前處理、流場計(jì)算和后處理等復(fù)雜問題進(jìn)行動態(tài)仿真演示。這樣可以激發(fā)學(xué)生利用相關(guān)數(shù)值模擬軟件對理論知識進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)的積極性和主動性，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至展開創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目打下基礎(chǔ)。

3.選取若干具體案例為“項(xiàng)目”任務(wù)以達(dá)到對前一階段課堂講授知識、技能傳授的總結(jié)與升華;項(xiàng)目內(nèi)容中含有學(xué)生從來未遇到的問題，需要具備有一定難度。應(yīng)用CFD數(shù)值模擬軟件建立計(jì)算流體力學(xué)仿真分析實(shí)例庫，這樣老師就可以方便地進(jìn)行講解，并給學(xué)生提供直觀、形象的過程與結(jié)論，學(xué)生理解起來會更容易。

三、CFD數(shù)值模擬在項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用案例

1.概念設(shè)計(jì)。氣力輸送過程非常復(fù)雜，過去和現(xiàn)在多依靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來解決問題。對一般粉體材料，在經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)充分時，可以得到比較可靠的結(jié)果。傳統(tǒng)方式靠人工計(jì)算過于費(fèi)時間，現(xiàn)在可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，能較快地得到計(jì)算結(jié)果。計(jì)算機(jī)能在較短的時間內(nèi)繪出初步的圖紙，因此在粉體的氣力輸送過程中能做更多的方案比較，使設(shè)計(jì)更加合理。數(shù)值模擬可以提供一些實(shí)驗(yàn)測量中無法提供的數(shù)據(jù)。在概念設(shè)計(jì)階段，老師和學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目的討論。教師起初先不必框定具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容，而是要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)工程應(yīng)用的實(shí)際情況進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，獲得設(shè)計(jì)的大方向，進(jìn)而指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步通過閱讀文獻(xiàn)和資料收集，確立實(shí)施思路和初步的方案，獲取可借鑒的工程案例。

2.詳細(xì)設(shè)計(jì)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，教師需要預(yù)先講授CFD數(shù)值模擬工具的使用，以Fluent為例，該軟件是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，它具有豐富的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法和強(qiáng)大的前后處理功能，在航空航天、汽車設(shè)計(jì)、石油天然氣和渦輪機(jī)設(shè)計(jì)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。在這個階段，學(xué)生通過對現(xiàn)場氣力輸送過程的調(diào)研資料和文獻(xiàn)資料，結(jié)合氣力輸送設(shè)備工藝特點(diǎn)，利用計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件Fluent建立可靠的氣力輸送三維數(shù)學(xué)模型。對所建立的數(shù)值模擬模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如圖1所示，在此過程中，教師可以為學(xué)生講解計(jì)算域離散成網(wǎng)格點(diǎn)的過程。在此基礎(chǔ)上，利用所建立的氣力輸送三維數(shù)學(xué)模型對飛灰的氣力輸送進(jìn)行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測量值進(jìn)行對比，由此對所建立的數(shù)學(xué)模型的可靠性和適用性進(jìn)行驗(yàn)證。

3.發(fā)現(xiàn)問題。項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)中教師需要著重引導(dǎo)學(xué)校在工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題，挖掘?qū)е聠栴}產(chǎn)生的根源，在CFD模擬過程中，要確定邊界條件、數(shù)學(xué)模型和求解方法。氣力輸送屬于大型工業(yè)輸送物料設(shè)備，雖然輸送管道幾何形狀簡單，但是總長度較長，并且管道內(nèi)的輸送過程涉及到固相和氣相相互作用、物料顆粒湍動粘度以及顆粒間的相互碰撞，過程非常復(fù)雜。在此過程中，老師可以為學(xué)生講解各種邊界條件的優(yōu)缺點(diǎn)以及選擇依據(jù)、數(shù)學(xué)模型的原理和應(yīng)用范圍、求解格式的選擇及相應(yīng)的計(jì)算方法和方程。

4.改進(jìn)設(shè)計(jì)。將模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量值進(jìn)行分析和比較，分析邊界條件、數(shù)學(xué)模型和求解方法對結(jié)果產(chǎn)生的影響，通過查閱文獻(xiàn)了解最新CFD數(shù)值模擬技術(shù)和方法，并嘗試應(yīng)用到項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)踐教學(xué)中，提高數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。可以利用該數(shù)值模擬數(shù)據(jù)研究氣力輸送旁管道內(nèi)壓降隨著顆粒直徑、顆粒密度的變化規(guī)律，并通過改變旁通管幾何比以及壁面粗糙度的大小，研究管道結(jié)構(gòu)和管道特性對壓降的影響。

從“概念設(shè)計(jì)”、“詳細(xì)設(shè)計(jì)”、“發(fā)現(xiàn)問題”和“改進(jìn)設(shè)計(jì)”這幾個項(xiàng)目驅(qū)動的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以看到，項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)的最主要的特征就是教師引導(dǎo)學(xué)生通過尋找完成工作任務(wù)的途徑與方法，圍繞工作項(xiàng)目完成調(diào)查研究、網(wǎng)絡(luò)信息搜集、文獻(xiàn)查閱、個人獨(dú)立思考、討論答辯、團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)等各項(xiàng)相關(guān)的實(shí)踐與創(chuàng)造活動[2]。

在實(shí)施過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生查閱資料獲取類似項(xiàng)目的技術(shù)路線、解決方案與相關(guān)專業(yè)知識點(diǎn)，對錯誤明顯的方案做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)、糾正，使方案盡量集中在合理的范圍之內(nèi)[3]。需要選擇貼近實(shí)踐的項(xiàng)目案例，將CFD數(shù)值模擬軟件融入到分組學(xué)習(xí)和應(yīng)用指導(dǎo)的整個過程，使學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)及完成過程中加深對理論知識的理解及實(shí)際應(yīng)用，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

四、結(jié)束語

項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)在實(shí)施的過程中，表現(xiàn)出以項(xiàng)目為本位、以學(xué)生為主體的重要特征。教師教授和引導(dǎo)的是項(xiàng)目實(shí)施所需的技能、系統(tǒng)知識和應(yīng)用知識，最終考核的是學(xué)生對知識的理解、應(yīng)用、創(chuàng)新和總結(jié)。將CFD數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算流體力學(xué)理論教學(xué)，可以使教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高，可以幫助克服客觀實(shí)際條件對理論教學(xué)的制約，加深學(xué)生對理論知識的理解，并激發(fā)學(xué)習(xí)和研究的興趣。

參考文獻(xiàn)：

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流體力學(xué)的總結(jié)范文5

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)改革；探索與實(shí)踐

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

工程流體力學(xué)是熱能與動力工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究流體靜止和運(yùn)動的力學(xué)規(guī)律及其在工程技術(shù)中應(yīng)用的學(xué)科。作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課提供必備的基礎(chǔ)理論知識，也為從事熱能利用的有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員從事專業(yè)技術(shù)工作和科學(xué)研究工作提供重要的理論基礎(chǔ)。工程流體力學(xué)課程在理工科教學(xué)體系中具有重要地位，由于多方面的原因?qū)е抡n程的教學(xué)效果不是很理想，教師難“教”、學(xué)生難“學(xué)”已經(jīng)成為師生的共識。因此，當(dāng)前新形勢下積極思考和探索工程流體力學(xué)教學(xué)改革方法對改善課程的教學(xué)效果、提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。根據(jù)本學(xué)院學(xué)生的教學(xué)現(xiàn)狀，從工程流體力學(xué)課程教學(xué)中“教”與“學(xué)”方面的改革進(jìn)行一些思考和探索。

1 教學(xué)中存在的主要問題分析

為了有針對性地提出工程流體力學(xué)課程的改革思路，筆者對本學(xué)院熱能與動力工程專業(yè)和建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)本科二年級的學(xué)生進(jìn)行了調(diào)研，主要從課程本身的特點(diǎn)、教師“教”和學(xué)生“學(xué)”方面對教學(xué)質(zhì)量的影響進(jìn)行了調(diào)查、分析和總結(jié)。

1.1 工程流體力學(xué)課程本身特點(diǎn)

工程流體力學(xué)課程包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩方面的內(nèi)容，課程涉及的知識面比較廣泛，高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程熱力學(xué)等，尤其對學(xué)生掌握經(jīng)典力學(xué)和高等數(shù)學(xué)的要求較高。此外，工程流體力學(xué)課程本身研究對象是流體，研究對象不具有固定的形狀、研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過程復(fù)雜不易理解。以上特點(diǎn)導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不理想[1]。

1.2 教師“教”的方面

從教師“教”的方法和手段來看，不能根據(jù)當(dāng)今大學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)、調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是造成教學(xué)效果不理想的主要原因，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）教學(xué)方法單一、教學(xué)手段落后，教師上課自己沉浸于“講”課的過程，單方面向?qū)W生“傳授”知識，而不顧及學(xué)生“聽”課的感受，忽視了教學(xué)過程中“教”與“學(xué)”之間的互動性。這種教學(xué)方式造成的危害是逐漸使學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)的主動性和與教師交流的動力，在這種情況下，教師無法得到學(xué)生的反饋信息，從而影響教學(xué)水平的提高。（2）教學(xué)內(nèi)容老舊，講課內(nèi)容局限于教材本身，沒有或很少對課本知識進(jìn)行擴(kuò)展、結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際現(xiàn)象進(jìn)行舉例說明，理論與實(shí)際脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生不知道學(xué)習(xí)本門課程能夠解決什么問題、如何解決問題的疑問。（3）過于依賴多媒體課件授課，板書很少或者摒棄板書。學(xué)生反映這種授課方式速度偏快，不利于對基礎(chǔ)知識、公式等內(nèi)容的理解和消化。此外，某些教師的課件僅僅是對板書的復(fù)制，課件的制作質(zhì)量不高，無法體現(xiàn)多媒體教學(xué)的特點(diǎn)[2]。（4）學(xué)生課業(yè)繁重以及新校區(qū)位置偏遠(yuǎn)帶來的交通不便，導(dǎo)致教師在課后幾乎沒有時間對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

1.3 學(xué)生“學(xué)”的方面

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在學(xué)生“學(xué)”的方面存在以下問題：（1）學(xué)生普遍存在學(xué)習(xí)上怕吃苦、自制力較差、學(xué)習(xí)態(tài)度浮躁的現(xiàn)象。（2）在上課前不提前預(yù)習(xí)本次課程所講述的內(nèi)容。（3）課堂上不能集中思想認(rèn)真聽課，課下提不起興趣認(rèn)真復(fù)習(xí)、做作業(yè)。

2 教學(xué)改革模式的探索與實(shí)踐

流體力學(xué)的總結(jié)范文6

關(guān)鍵詞：計(jì)算流體力學(xué)；艦船設(shè)計(jì)；并行計(jì)算

中圖分類號：TP338文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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

計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)是一門用數(shù)值計(jì)算方法直接求解流動主控方程(Euler或Navier～Stokes方程)以發(fā)現(xiàn)各種流動規(guī)律的學(xué)科，它可用來進(jìn)行流體動力學(xué)的基礎(chǔ)研究、復(fù)雜流動結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。CFD綜合了計(jì)算數(shù)學(xué)、流體力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、物理模型、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、可視化等多種學(xué)科而成為一門交叉學(xué)科。近年來，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算速度與記憶容量不斷地增進(jìn)，計(jì)算流體力學(xué)所能解決問題的尺度與復(fù)雜度也逐漸加大。時至今日，計(jì)算流體力學(xué)已成為學(xué)界研究流體力學(xué)的主要利器之一，與理論流體力學(xué)和實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)構(gòu)成現(xiàn)代研究流體力學(xué)之三大主流。計(jì)算流體力學(xué)除了適于探討參數(shù)變化的影響外，因其而建立的分析數(shù)據(jù)庫，更可以減少實(shí)驗(yàn)所需的工時而縮短設(shè)計(jì)時間，大大節(jié)省試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。

CFD技術(shù)與傳統(tǒng)的試驗(yàn)和理論研究相比，有如下三個特點(diǎn)：

1）洞察力；CFD提供了強(qiáng)有力的工具，使工程人員能夠直觀地了解產(chǎn)品內(nèi)的復(fù)雜流動現(xiàn)象，將觸覺深入產(chǎn)品內(nèi)部，了解物理本質(zhì)。這對工程師提高設(shè)計(jì)能力以設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)備都有至關(guān)重要的作用；

2）預(yù)見性；采用CFD技術(shù)，在設(shè)計(jì)初期就能夠從大量的設(shè)計(jì)方案中篩選出所需要的設(shè)計(jì)方案，從而大大減少了設(shè)計(jì)中的盲目性。另外，在很多特定的條件下工作的產(chǎn)品，CFD模擬是獲取數(shù)據(jù)的唯一有效的途徑；

3）高效性；大量的經(jīng)驗(yàn)表明，CFD技術(shù)的使用大大縮短了產(chǎn)品上市時間，提高了產(chǎn)品性能，降低了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)費(fèi)用。

經(jīng)過半個世紀(jì)的迅速發(fā)展，這門學(xué)科己相當(dāng)成熟，成熟的一個重要標(biāo)志是近十幾年來各種CFD通用性軟件包陸續(xù)成為商品化軟件，并已運(yùn)用到航空、航天、船舶、動力等許多相關(guān)領(lǐng)域中去，并且取得了巨大的成果。

1 基于CFD并行計(jì)算的發(fā)展

當(dāng)前，在艦船設(shè)計(jì)過程中計(jì)算流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、爆炸與沖擊、噪聲與振動等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域的計(jì)算問題均需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，并在一定時間內(nèi)得到有效結(jié)果。如何快速而有效的提高計(jì)算速度已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)迫切需要解決的問題?？v觀近幾年CFD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用歷程，CFD技術(shù)之所以得到快速的普及，與計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的高速發(fā)展，信息化發(fā)展密不可分。利用并行計(jì)算使得CFD在一定范圍和環(huán)境下，可以用來求解某些工程問題，這對大多數(shù)工程問題的模擬具有重要的意義。

并行技術(shù)一般是采用物理區(qū)域分割并行方法，在編程上采用單控制流多數(shù)據(jù)流（SPMD）模型，采用MPI或PVM實(shí)現(xiàn)消息傳遞，幾乎適用于所有的并行機(jī)體系結(jié)構(gòu)。并行原理是：將整個流動區(qū)域分割成N個子區(qū)域分配給N個CPU計(jì)算，把子區(qū)域的初始流場信息、幾何信息（網(wǎng)格坐標(biāo)、標(biāo)識號）分別裝載入各子區(qū)域?qū)?yīng)的CPU的內(nèi)存中，在每一個CPU中啟動計(jì)算進(jìn)程，由主進(jìn)程調(diào)度各CPU的計(jì)算。在每一次全場的掃描過程中，由各CPU完成子區(qū)域的計(jì)算并在邊界完成數(shù)據(jù)交換，由主進(jìn)程收集全場數(shù)據(jù)完成收斂準(zhǔn)則判別，并按需要進(jìn)行訪問磁盤等其它操作。在物理模型和數(shù)值算法確定的條件下，計(jì)算速度主要取決于CPU個數(shù)、CPU性能、內(nèi)存、CPU-內(nèi)存訪問帶寬、結(jié)點(diǎn)互連帶寬、網(wǎng)格質(zhì)量及分區(qū)質(zhì)量。每一個特定問題、每一臺特定機(jī)器對應(yīng)于一個最佳分區(qū)數(shù)，大量的實(shí)踐會對同一類問題總結(jié)出一個最佳網(wǎng)格數(shù)/CPU比值。分區(qū)數(shù)過多，CPU間通信量增大，分區(qū)數(shù)增大到一定程度會反而降低計(jì)算速度；分區(qū)數(shù)過少，沒有充分利用更多的CPU參與計(jì)算，也會影響計(jì)算速度；分區(qū)質(zhì)量差，各CPU負(fù)載不均勻，CPU有等待現(xiàn)象，也影響速度。

由于流體運(yùn)動本身具三維性、時變性與非線性等特點(diǎn)，因此其物理現(xiàn)象非常復(fù)雜。早期的流體力學(xué)研究主要是借助于理論分析與實(shí)驗(yàn)，然而傳統(tǒng)的理論分析方法由于有許多假設(shè)與簡化，所以其能解決的問題通常有限。過去，計(jì)算機(jī)提高計(jì)算速度的方法主要是依靠計(jì)算機(jī)中央處理器CPU的時鐘速度，而現(xiàn)在，雙核、四核計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)也將推動并行計(jì)算的發(fā)展，成為科研設(shè)計(jì)的一個重要手段。

筆者認(rèn)為，并行計(jì)算將是未來計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個重要方向，是高性能計(jì)算的前提條件，也是艦船領(lǐng)域科研設(shè)計(jì)的迫切需要解決的一個問題。

2 并行計(jì)算技術(shù)

并行計(jì)算是指同時對多個任務(wù)或多條指令、多個數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行處理。完成此項(xiàng)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是將多個處理器通過網(wǎng)絡(luò)連接，以一定的方式有序地組織起來。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，并行計(jì)算在工程應(yīng)用中也越來越廣，利用商業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算已是艦船設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要手段，如CFD相關(guān)軟件使復(fù)雜的流場問題得以求解，但其性能在一定程度上依賴網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和高性能計(jì)算的硬件環(huán)境。單臺計(jì)算機(jī)（或工作站）的計(jì)算性能無法真正意義上緩解網(wǎng)格計(jì)算所帶來的瓶頸，從而也推動了并行計(jì)算的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算環(huán)境是利用兩臺或兩臺以上的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，通過千兆以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境協(xié)同工作完成同一個任務(wù)。將網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算環(huán)境和傳統(tǒng)工作站環(huán)境進(jìn)行比較，并行計(jì)算環(huán)境的優(yōu)勢越發(fā)明顯。首先，網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算環(huán)境在硬件和軟件方面的綜合成本比并行計(jì)算工作站環(huán)境要低，易于搭建、部署和管理；其次，網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算系統(tǒng)使用便捷，集中管理，可擴(kuò)展性強(qiáng)，更加靈活。

下面我們將結(jié)合不同的應(yīng)用方案進(jìn)行分析：