工程流體力學論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇工程流體力學論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：流體力學；教學理念；內容調整；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0041-02

流體力學是研究流體平衡和運動規律的一門科學，是力學的一個重要分支，已廣泛應用到國民經濟的各部門。工程流體力學課程在哈工大是機械類、材料類、儀器儀表類、航空航天類、建筑工程類、熱能動力類、流體動力工程類等專業必修的技術基礎課程，既有基礎學科的性質，又具有鮮明的技術學科的特點，既與高等數學、大學物理、理論力學等課程有緊密的聯系，又是專業課的基礎，是一門理論性和工程實際意義都較強的課程[1]。哈工大流體力學教研室成立于1956年，歷來重視教學研究及教學質量，不斷積累教學經驗，改進教學思想，在基礎教學與實驗設施、師資隊伍建設、教學質量、教學研究與改革等方面都取得一系列成果，居于國內領先水平，并于2009年被評為國家精品課程，目前正在進行國家精品資源共享課程的升級。雖然取得了一系列的重要成績，但是仍然存在一些問題，需要進一步轉換觀念，從當前社會的實際需求出發，深入進行教學模式和教學內容等方面的研究和探索。

一、改革教學理念

課程建設的目的是提高教學質量，歸根到底是提高學生培養的質量，而學生質量的衡量標準則是其綜合素質及能力。工程流體力學課程的特點是抽象概念多，數學分量重，理論性較強，許多復雜的流動物理現象難以用言語和具體圖像清晰地表述[2]。工程流體力學課程中有很多較難的知識點，例如流體微元運動的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流體的運動微分方程、邊界層基本方程及近似計算等，這些知識點包含了大量的數學推導，往往要占用很多課時，同時這些理論知識的講解又是空洞和死板的，無法激發學生的學習熱情。即使是多數教師能夠本著負責的態度將這些知識難點講解清楚，也往往并不能使學生對這些難點留下深刻的印象。這種教學過程是事倍功半的，容易引起學生對這些知識做機械的符號記憶或者陷入對推導嚴密性的過度鉆研，無法建立起流體力學的全局思維方式，進而也不能提高學生的綜合分析應用能力。因此，教師在授課過程中要不斷引導學生梳理所講授的知識，使學生能夠運用流體力學知識進行綜合分析。要讓學生明白，流體力學的學習不是背定理、記公式，而是要通過學習這門課程，掌握一門新的科學知識，了解它的人文背景，學習它的思想和方法，掌握它的原理和應用。學生是課程學習的主體，在教學過程中需要注意教與學的同步，授課時關注學生的反映，根據學生的反應對授課進行調整，必要時放慢節奏或變換講解方法，也可以讓學生參與討論。學生有必要參與到深層的學科知識應用中，因此可以讓同學參加與學科相關的科學研究，引導同學應用流體計算模擬軟件，實現模擬實驗[3]。教師對學生的實踐引導可以消減同學對流體力學公式繁多的苦惱，而在實踐能力不斷提高的過程中，學生的創新意識和能力將得到很大的鍛煉。實踐證明，學生可以完成適當的工程流體力學課程內容的拓展研究，實現課程與科研工作的相互促進。在積極開展第一課堂的同時，還應該引導學生參加第二課堂活動，激發學生創造熱情，培養學生科學素質和創新精神，提高學生獲取知識、運用知識的能力和創新能力。例如科技創新和節能減排大賽這樣的大學生科技活動是開展素質教育的重要平臺，為學生提供了施展才能、張揚個性的舞臺，使學生得以將課本所學知識充分的運用，并從制作和創新過程中學到了比課本更多的知識，提高了其知識綜合運用能力、實踐動手能力。流體力學教師應該充分利用流體力學知識應用面廣、基礎性強的特點，引導并指導學生參與此類科技活動。另外，流體力學教師還應該經常舉行科技講座，豐富學生的專業和學科知識，培養學生的科研意識和科學精神。

二、課程內容調整

目前所使用的工程流體力學課程內容包括了流體靜力學、流體動力學、漩渦理論基礎、理想流體平面勢流、粘性流體動力學、相似理論基礎、流動的阻力與損失、管路的水力計算、粘性流體繞物體流動、氣體動力學基礎、機翼及葉柵理論、流體要素測量等內容?？偟膩碚f涵蓋了流體力學工程應用的多數情況，但是結構仍然需要進一步調整。首先，工程流體力學課程內容較多，多年未更新，有些知識也趨于老化，應適當地對內容進行增減。2006年專業調整后，能源與動力工程本科教學按一級學科制定教學內容，在這種體系下，工程流體力學課程應在主體結構保留的情況下，對于涉及到工程熱力學和空氣動力學的內容進行刪減，避免不同課程的內容重復，使課程之間的界線更加明晰。這樣的好處就是，學生利用有限的課時可以將流體力學主體結構體系學得更好。另外，由于工程流體力學更多的應該涉及流體力學的工程應用，所以關于漩渦理論、理想流體平面勢流及粘性流體繞物體流動章節內涉及的較多理論性知識且與工程應用關系不大的應該適當精簡，減少課時占用。其次，工程流體力學課程內容應適當增加與工程應用相關的內容。美國著名的流體力學教材《Mechanics of Fluids》（Prentice Hall International Editions出版）選取了貼近工程實際的管道流動、葉輪機械流動、環境流體力學等內容，作為經典流體力學主題內容的有機補充[4]。哈工大工程流體力學課程也應該針對學校定位及專業設置，在廣泛調研開課專業的需求基礎上，適當增加有普遍性、代表性的工程應用知識。最后，工程流體力學課程內容應更新與近期科技發展緊密聯系的內容。由于教材不可能年年更新，教師應該在教材內容基礎之上，適當增加與科技進展相關的內容，例如流動的虛擬實驗、流體參數的現代化測量、流體力學的發展現狀、流體力學的最新應用情況等，讓學生了解到流體力學的科技前沿，開拓學生視野，增強其學習流體力學的熱情和興趣。

三、改革教學方法

關于教學方法，哈工大流體力學教師較早地采用了不完全教學法、潛科學教學法、社會探究法、問題教學法、角度教學法等創新性教學法，將教學內容、教學媒體、教師活動、學生活動等課堂教學要素有機組織起來，發揮整體的最大效能。強調學生通過主動探求問題解決的途徑和方法，培養能力，以展素質；并將多媒體技術的運用與傳統教學手段、教學形式的改革統一起來，突出重點，突破難點，從而充分調動和激發學生的學習興趣和積極性。目前多媒體教學在高等教育中的應用越來越廣，在如何正確使用多媒體教學的問題上目前還有一些爭議和討論。工程流體力學課程知識點多，公式推導多，難度大，對于具體的知識點利用板書詳細推演在課堂教學中占用了大量的課時，同時也會影響到學生對流體力學整體思維的把握。由于工程流體力學課程的特點，很多流動現象概念比較抽象，難以用板書表達清楚，很顯然傳統教學方式達不到理想的教學效果。利用多種媒體手段可以更好地創設教學意境，變抽象為具體，變靜態為動態，變黑白為彩色，變無聲為有聲，通過豐富的圖例、連貫的動畫以及真實的實驗錄像，可以使枯燥、乏味的內容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內容變得直觀生動，同時也豐富了學生的信息量，可以更好地激發學習興趣[5]。另外，流體力學的特點是數學分量重、理論性強，所以又不能過多依賴多媒體教學。對于涉及到重要理論公式推導的內容，簡單地將推導過程搬到課件上去，并不能使學生了解重要理論公式的來龍去脈，也難以加深學生對這些關鍵知識點的理解程度。這個時候需要收起屏幕，用板書認真書寫每個符號，推導每個關鍵公式，并解釋其中的物理概念和意義。多媒體和板書都有各自的優缺點，因此我們可以取其長而避其短，采用兩者兼顧而又兩者不棄的原則，交互使用，相輔相成。

四、更新考評制度

哈工大工程流體力學課程作為技術基礎課，目前采取了綜合性的考評方法，總成績由作業、實驗、考試三部分組成，學生共計要完成60題左右的作業，由教師進行判分并作為總成績的10%；共計要完成11項左右的實驗，根據學生對每個實驗原理和操作技能的掌握及實驗報告的質量情況分為優、良、及格、不及格來評定成績，若有兩次不及格或者缺席者必須重做否則不得參加期末考試。實驗課成績占課程總成績的10%。期末考試為閉卷，占總成績的80%。流體力學考試的組卷與課堂教學內容息息相關，課堂教學如果注重內容的應用性、靈活性和綜合性，則在組卷時應適當減少客觀題，豐富試題類型，加大理解性和綜合性題目的分量，避免記憶性成分所占比重較大，而學生臨近考試加班加點應付考試的現象。另外，根據課堂教學和課外科研實踐的特點，對于偏重于工程應用的專題，可以探索利用撰寫科技論文、提交科研作品的方法進行考試，與傳統考試成績綜合來建立起更合理、更具實踐意義的考評制度。

工程流體力學課程是面向工程應用人才的課程，所以教學核心始終應該是學生知識應用能力的培養。為此，在教學中貫穿流體力學思維模式和綜合分析解決問題能力的鍛煉，使學生學有所成、學有所用，是工程流體力學課程改革的一個長期方向。

參考文獻：

[1]陳卓如，金朝銘，等.工程流體力學[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]趙超.“流體力學”課程教學方法探索.中國冶金教育[J].2010，（5）：63-64.

[3]李巖，孫石.《工程流體力學》課程教學改革與實踐.科教文匯[J].2008，（11）：88-89.

[4]C.P.Merle，C.W.David.Mechanics of Fluids（second edition）[M].NJ（U.S.A.）：Prentice Hall International Editions，1997.

篇(2)

論文關鍵詞：工程流體力學；教學研究；改革探索

“工程流體力學”課程在能源動力類工科專業中占有非常重要的地位，主要研究流體（液體和氣體）的平衡、運動規律及其實際工程應用的技術科學，是力學的一個重要的分支學科。通過本課程流體力學的基本概念和基本原理的學習，學生掌握分析和解決本專業中涉及流體力學問題的能力，為后續專業課程學習奠定基礎，然而當前的教學效果并不理想。自然界和人類生活中，以及工農業生產的各行各業中均廣泛存在流體流動現象，但是由于缺乏對生活的觀察，學生很難做到對課本講授內容形成直觀映像。此外，自然界中的流動現象往往包含多種流動方式，在理論分析與公式推導中涉及許多復雜的數學理論與方法，經驗公式多，且不易理解記憶，給學生的學習帶來很大困難，導致教師難教、學生難學，實踐與應用起來更是難上加難，教學效果不理想，教學目的難以實現。還對后續專業課的學習造成很大影響，進而影響本科教學的整體質量。因此，“工程流體力學”教學改革勢在必行。

一、“工程流體力學”教學調查研究

“工程流體力學”課程通常是開設于熱能動力工程專業二年級階段。對揚州大學的學生的問卷調查顯示，多數學生對“工程流體力學”課程的評價是“難學”。為何會有這樣的評價，通過分析發現，存在幾個方面的原因。

1.研究對象比較抽象

“工程流體力學”課程本身研究對象是流體，沒有一定的形狀和具有流動性，這是流體區別于固體的本質特征。這一特征決定了流體力學研究理論比較抽象、經驗公式繁多且推導過程復雜不易理解、易混淆，進而導致了本課程教師難教、學生難學，教學效果不夠理想。因此，能否將前面學習過的對“固體”平衡和運動物理規律的分析方法通過比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學習遷移是學生能否很快的掌握本門課程學習方法、學好本課程的一個很重要的方面。

2.教師與學生

“教學”包括“教”與“學”兩個方面的內容，忽視任何一個方面都有可能造成教學效果的不理想。理論課教學是工程流體力學課程教學的主要方面，是進行實驗指導和應用于工程實踐的基礎。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學內容仍然是多年前的老教材，對現階段流體力學的發展方向和研究成果，以及本學科的最新科技前沿理論及工程應用進展不能做到及時更新，教學內容與實際應用嚴重脫節。

教學方法單一呆板，無法吸引學生的興趣。經?？吹竭@樣一種現象：教師在講臺上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學的互動性和學生的主觀能動性，學生了無興趣的在座位上睡覺、開小差、玩手機，基本上是教師在向學生單方面地傳授知識，這樣的教學效果是很低的。

本專業本科生新的培養方案中課程設置有這樣一個特點：課程增加，課時壓縮，總學分保持不變?！肮こ塘黧w力學”課程理論課學時從64壓縮到48學時，在教學內容總量不變的情況下，每堂課教授的內容，即學生需要接受的信息量就大大增加了，嚴重增加了學生的負擔?！案≡辍笔钱敶芏啻髮W生所普遍具有的心理特征，導致的直接結果是學生自制力差、怕吃苦，上課前不預習、課后不認真復習、作業普遍抄襲。

二、教學改革的目標

圍繞當前“工程流體力學”課程教學中存在的問題，以提高課程教學質量、實現教學目標為目的，進行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學適應新時代的要求為目的；加強教學方法與教學手段的改革，提高“教”的質量；加強課程的應用性，解決基礎理論課程的知識教育、應用能力與創新能力的培養，全面提升學生的綜合素質；加強課程教學評價與考核體系改革，引入全程教學評價與考核機制。

三、“工程流體力學”教學改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學”課程教學效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學改革也要同時從多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是筆者在揚州大學熱能與動力工程專業本科生課程教學中進行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學方法的探索與實踐

（1）俗話說“良好的開端是成功的一半”，第一堂課的重要性也就不言而喻了。興趣是學生學習的直接原動力，能否在開始就激發學生對“工程流體力學”課程的學習興趣是學好本課程的關鍵。運用多媒體技術，通過生動的視頻和動畫向學生展示生活中隨處可見的流體力學現象。如，男孩子喜歡足球、乒乓球的比較多，可以用“香蕉球”和“弧圈球”現象的流體力學解釋來吸引他們的注意力，還有其他的現象如高爾夫球表面的凹坑設計依據，飛機機翼能夠產生巨大升力，跑車外形設計成流線型又是什么道理等等。此外我國正在實施的“南水北調”工程同樣涉及很多流體力學相關知識，以上這些事例都是學生所非常熟悉而又在學習之前無法用理論來解釋的現象，很容易引起學生的注意力和想要探索的興趣。

（2）合理使用多媒體。在流體力學的教學過程中，采用多媒體有利于學生對流動現象的感性認識，加深對概念的理解，提高學習興趣。但是，采用過多或華麗的多媒體也會產生一些負面作用，如多媒體教學替代板書節約了時間，增加了授課容量，但相應的講課速度也就比較快，學生不易吸收和消化，容易造成學生“跟不上”進度，產生厭學情緒。因此，傳統板書與多媒體有機結合的教學方式可以充分利用各自的優點，達到最佳教學效果。當然，不同教學方式之間的比例分配的“度”是需要關注的問題。

2.教學內容的選擇

“工程流體力學”課程是機械、能源、化工、動力、建筑、生物、航天等專業的重要的專業基礎課，這些專業具有不同的特點，對流體力學知識需求的側重點也不同。因此，教材的選取要有針對性，即根據本專業特點和要求、學生層次來選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現階段流體力學最新的發展方向與研究成果，不斷更新和補充教學內容，做到課程內容的與時俱進。

3.重視實驗教學

實驗教學是“工程流體力學”課程教學必不可少的組成部分，屬于實踐教學環節。通過實驗對理論進行驗證，從而加深對課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎實驗外增加設計性實驗、建立開放性實驗室，鍛煉學生的動手能力，培養學生發現問題、分析問題和綜合運用所學知識解決實際問題的能力。

4.課程評價與考核體系

對于“工程流體力學”課程來說，學習要達到的目的是學生運用所學知識對實際工程問題的進行分析和解決的能力，而不是對課本理論知識和大量復雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評價與考核體系非常重要。針對學生普遍存在的平時不努力、考前幾天突擊考試的現象，摒棄“一考定成績”的考核方式，采用靈活的、全程考核方式取得了很好的教學效果。具體做法是：提高平時成績所占最終成績權重，包括出勤率、課堂互動和討論、小測試、作業質量等平時學習各方面的表現；期末考試成績權重減少，采用閉卷方式，但考題中所涉及的公式、圖表等會在試卷中集中給出，并增加一些干擾公式進去，既避免了學生花大量時間去記憶毫無規律可言、而又易忘的經驗公式，同時也達到了考核學生選取基本理論和公式去分析、解決實際問題的能力，實現了教學目的。

篇(3)

關鍵詞：流體力學；教學方法；應用型本科院校

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）12-0033-02

流體力學是宿遷學院土木工程專業的一門重要的專業基礎課。流體力學具有基本概念多、公式復雜、內容抽象等特點，是一門既有較強理論性又有較強工程實際意義的課程，因此，該課程既可以培養學生良好的邏輯思維能力和分析推理能力，又可以培養學生分析問題和解決問題的能力。然而學生的實際情況是由于在大學前兩年接觸最多的是固體力學，已形成一定的思維定式，而且由于精簡學時的原因很多流體力學課程中需要的高等數學知識沒有講解，到了大三一旦遇上流體力學這個新鮮事物，可能接受起來會碰到許多困難[1]。學生普遍感覺該課程枯燥乏味、難學，存在畏難、厭學情緒，期末考試不及格率較高。在學校提倡培養應用型人才的大背景下，有必要根據課程性質從提高教師教學水平和提高學生學習效果進行探討。

一、引導學生重視，激發學生的學習興趣

（一）強調課程的地位和重要性

教師除了說明流體力學在整個專業教學中的地位和作用外，還可補充說明它是注冊結構工程師基礎考試中公共基礎考試科目。此外，還可說明往年期末考試通過率的情況，以給學生適當加壓。當然，更重要的是還要說明該課程的學習方法，以幫助學生樹立信心。

（二）通過人物、工程實例及專業應用調動學生的學習興趣

“興趣是最好的教師，而教師則是點燃學生學習興趣的火炬”。如何調動學生的學習興趣是教師考慮的首要問題。在教學過程中可以穿插舉出古今中外的科學家、工程師生平事跡和工程實例以調動學生的學習興趣。如大禹采取疏壅導滯的方法治水三過家門而不入；理想流體力學奠基人歐拉16歲就獲得碩士學位，雙目失明后仍然從事科學研究直至去世當天還在進行科學研究等[2]。如兩千多年前李冰利用“深淘灘，低作堰”建造的都江堰；大約在同時期，古羅馬人建成了大規模的供水管道系統等。除此之外，還可以介紹流體力學在土木專業及其他專業的應用，如美國華盛頓州塔科馬大橋被大風摧毀、汽車“風阻”和飛機“音障”等事例。

（三）將CFD技術引入課堂調動學生興趣

計算流體動力學（簡稱CFD）技術日趨成熟，已經成為研究流體力學的一種重要方法。在流體力學教學過程中引入CFD技術，不但可以將理論性較強的內容形象化，加深學生對基礎理論的理解，而且可以開闊學生的眼界，激發學生的學習興趣和探索精神。如對歐拉法中流線的模擬、圓管中層流和湍流流速的分布、局部阻力損失的流場分析[3]。

二、教學內容的取舍和教學環節設計

（一）教學內容的取舍

流體力學知識面廣，內容繁多，在學時限制的條件下要結合專業教學要求合理取舍。對土木工程專業而言需要掌握的內容有：（1）流體物理性質；（2）流體靜力學；（3）流體運動學和流體動力學；（4）阻力損失；（5）管道流、明渠流及滲流。

1.重要問題的處理。首先，要從力學角度分析流體的流動性。流體與固體的主要區別在于流體的流動性，其根本原因是流體和固體對承受剪切力的表現。為了形象說明，可以引用“抽刀斷水水更流”的詩句[4]。當然，還需說明無論流體靜止還是運動均不能承受拉力。

其次，要理解連續介質假設的概念。微觀上，流體是由大量分子構成的，是離散的，不連續的，這給我們研究流體力學問題帶來了困難。連續介質假設認為流體是由內部無間隙的連續流體質點構成。這里要理解流體質點微觀上“充分大”、宏觀上“充分小”的含義。如此流體在空間上就變為連續的，可以借助高等數學的方法來研究。

2.公式推導的處理。流體力學學習過程中會遇到大量復雜的公式，特別是實際流體伯努力方程的推導讓人很難掌握。筆者在處理公式推導問題時強調公式推導的目的是讓學生學習一種思想，學習一種處理問題的方法，將精力集中在公式建立的基本原理和適用條件上，從思路上進行分析整理，淡化煩瑣的數學推導過程。這樣學生有了獨立思考的空間，教師也有了更多的時間來講解基本概念和基本方法。需要強調的是，流體力學中很多公式都是在一定條件下推導出的，因此其應用也是具有一定范圍的，公式的應用往往也有一定的技巧，如伯努力方程的“三選一列”。

（二）教學環節的設計

1.調整習題或考題構成，重視習題課。這里有兩個問題需要注意。一方面，流體力學習題歷來存在重計算、輕概念的現象，特別是考題如果全是計算題，就會形成無形的指揮棒。這就不利于學生從整體上掌握該課程的重點，習題或考題的題型應豐富，除了計算題之外，還應有填空、選擇、判斷、作圖、名詞解釋等考查基本概念的題目。另一方面，在精選題目時，要注意將理論教學和實際應用結合起來，如查找資料的技能培養。在流體力學的牛頓內摩擦定律、能量損失計算和管道流等部分很多數據都是要查有關工程手冊和圖表的[5]。

習題課是流體力學教學的重要環節，為了能夠在學時緊張的前提下開展習題課，教師必須重視習題選擇和習題評講兩個方面。一方面，教師應選擇具有代表性的題目，另一方面，習題講評應使學生從解題過程中獲得解決問題的思路、方法和技巧，達到觸類旁通的效果。

2.重視實驗教學，強化實踐環節。實驗教學是流體力學教學中的重要組成部分，通過實驗，不但可以加深學生對流體力學基本原理的理解，而且有助于培養學生的動手能力、獨立工作能力和創新能力。如通過水靜壓強試驗，學生明確了測壓管水頭的含義；通過雷諾實驗，學生加深了層流、湍流及臨界雷諾數的理解。當然，由于實驗室條件的限制，目前的實驗主要以驗證性居多，在條件許可的情況下應進行設計性實驗。

此外，每學期筆者都會布置一個任務，讓學生留意身邊感興趣的流體力學現象，然后根據課堂所學知識和個人理解撰寫論文，以此增強學生的實踐應用能力和培養其創新能力。

三、教學方法和手段的改進

（一）注重討論法與案例教學法的運用

1.討論式教學方法。教學活動應該是雙向的師生互動過程，不應是教師的一言堂。教師應創造和諧、輕松的課堂氣氛，鼓勵學生積極發言，表達自己的疑問、見解，激發學生的學習積極性和創造性。如在課堂上通過提問的方式回顧上次課的主要內容，通過“自學―提問―討論―總結”的方法學習新內容，在考慮學生接受能力的前提下，甚至可以讓學生來講一次課。如通過反證法證明流體靜壓強的方向，通過隔離體分析法證明流體靜壓強的大小。通過討論式的教學方法不但可以調動學生的學習積極性，樹立信心，而且還可以培養學生勤于思考、善于發現問題、分析問題、解決問題的能力。

2.案例式教學方法。通過將生活和工程案例引入課堂，不但可以增強學生的學習興趣，而且可以加深學生對理論知識的理解，提高學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。生活案例有馬利奧特容器原理應用于點滴吊瓶和家用飲水機[6]、洗衣機為什么老翻衣服兜[7]、撈面條的學問等。工程案例如1993年青海省溝后水庫在低于設計水位0.75m的情況下突然垮壩的事故；三峽工程如何在最大流量10×104m3/s、水頭高達100m、最高流速高達45m/s的情況下不會產生巨大的破壞力等[8]。

（二）綜合運用各種教學手段

流體力學概念抽象、繁多，僅靠傳統的一塊黑板、一支粉筆不能激發學生的學習興趣。借助于多媒體技術，利用其形象、生動、直觀、易于理解并可加強記憶的優點，通過動畫、視頻資料、數值模擬等手段將復雜的流動現象展示給學生，可取得事半功倍的效果。但是，考慮到多媒體技術授課和傳統的授課方法各自的優缺點，結合流體力學課程特點，采用取其長而避其短、兩者兼顧而又兩者不棄的原則。

“教學有法，但無定法，貴在得法”。我們要不斷更新教學理念，努力提升自身的綜合素質，及時總結教學過程中出現的問題并加以改進，注重教學過程中的每一個環節，多管齊下，才能保證學生取得良好的教學效果。

參考文獻：

[1]王偉.土木專業工程流體力學課程教學研究[J].山西建

筑，2008，（21）.

[2]張志宏，顧建農，王家楣.“流體力學”課程教學改革的實

踐與探索[J].高等理科教育，2006，（5）.

[3]趙琴，楊小林，嚴敬.CFD技術在工程流體力學教學中的

應用[J].高等教育研究，2008，（1）.

[4]劉建龍，王漢青，寇廣孝.激發學習興趣提高流體力學教

學效果[J].中國電力教育，2008，（20）.

[5]徐艷萍.《工程流體力學》教學探討[J].江西電力職業學

院學報，2003，（2）.

[6]毛根海.應用流體力學實驗[M].北京：高等教育出版社，

2008：8-10.

[7]武際可.拉家常?說力學[M].北京：高等教育出版社，

2008：1-7，25-30.

篇(4)

論文關鍵詞：力學,土木工程,力的平衡,建筑力學

1 力學的基本內容

力學在高中物理中的概念定義為物體間的相互作用[1]。一個物體受到力的作用，一定有另外的物體施加這種作用，前者是受力物體，后者是施力物體。各種力可以用兩種不同的方法來分類：一種是根據力的性質來分類的，如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等等；另一種是根據力的效果來分類的，如拉力、壓力、支持力、動力、阻力等等。而力的合成、分解和平衡也是力學原理中的重要內容，貫穿于整個力學，是整個物理學學習的基礎，也是高中學習的重點、難點和考點。力學原理來源于實際生活，故在實際應用中可以用力的方法簡化問題，解決問題，突出力學的實際效果。

2 力學與建筑力學的聯系

建筑力學是應用于土木工程中的基礎理論，它由理論力學、材料力學和結構力學三大部分組成。理論力學主要研究物體受力的分析方法和物體在力的作用下的平衡問題[2]；材料力學研究材料在各種外力作用下產生的應變、應力、強度、剛度、穩定和導致各種材料破壞的極限[3]；結構力學主要研究工程結構受力和傳力的規律，以及如何進行結構優化[4]。不管是理論力學、材料力學還是結構力學，都是以力學為基礎的，是力學的擴展應用。

但是，從另一方面看，力學的發展也離不開建筑工程的推動和促進。比如在建筑中出現了極端條件下的工程技術問題，這是無法用實驗方法來直接測定。而建筑工程這個天然的實驗環境就正好驗證了這些力學的原理，并提出了新的力學問題，推動了理論的發展。

綜上所述，力學原理是建筑力學的前身，建筑力學是在力學的基礎上發展起來的，是對力學的進一步應用和擴展。反過來，建筑力學的發展又對力學原理進行了驗證和補充。但是力學并不是建筑力學，它們是交叉學科，有可以共同解釋的部分，但是也有互相不能解釋的。例如，力學原理可以解釋高溫氣體、氣體激光器和核物理等領域的科學問題，而建筑力學解釋不了。而用力學方法去解釋固體的塑性、強度、損傷和斷裂等方面，卻遇到了極大的困難。

3 力學在土木工程實踐中的應用實例

我國的石拱橋在全世界都聞名遐邇，那么簡單石塊堆砌的橋梁怎么保持得穩定，怎么實現得力的平衡，下面以一個簡單的例子介紹力學原理在土木工程中的應用。假設石拱橋的簡化圖如圖1所示，整個石拱橋由4塊石塊構成，左右對稱結構，第1、4塊石塊直接和地基相連，第2、3石塊分別與1、4石塊相連，試用力的平衡原理對這一石拱橋進行分析。

首先，對第1石塊進行受力分析，其受力分析圖如圖2所示。第1石塊受3個作用力，分別為石塊的重力G1，支座的反作用力F0和第2石塊給它的反作用F21。用正交分解法進行力的計算。列方程式如下所示。

其次，對第2石塊進行受力分析，其受力分析圖如圖3所示。水利工程論文第2石塊亦受3個作用力，分別為石塊的重力G2，第3塊石塊給它的反作用力F32和第1石塊給它的反作用F12。用正交分解法進行力的計算。列方程式如下：

由于第3石塊、第4石塊和第1石塊、第2石塊是對稱的，其受力分析是一樣的，只不過方向相反，故不對這兩石塊進行再次分析。

由上例可以看出可以用力的平衡原理計算橋梁在靜止狀態下的內力值，通過分析每一石塊的受力，計算出最大受力值，利用最大受力值作為可控力的范圍，可以保證橋梁的安全性，當然這里沒有考慮石拱橋承載汽車等荷載的情況，但是思路是一樣的。這樣根據力的平衡的計算，就可用于設計橋梁時選擇截面尺寸，合適的建筑材料，以及怎么使橋梁經濟化。

4 力學在建筑領域內的發展

力學在建筑工程中的發展，主要是與建筑專業的結合形成了多種建筑力學理論。力學和建筑理論的結合主要體現在以下幾個方面。

第一，形成了建筑理論力學。

理論力學是一般力學各分支學科的基礎，是研究物體機械運動基本規律的學科[2]。它通常分為3個部分：靜力學、運動學與動力學。

靜力學主要研究物體在力的作用下處于平衡的規律，以及如何建立各種力系的平衡條件[2]。靜力學還研究力系的簡化和物體受力分析的基本方法。這些都用到了力學原理中力的合成、分解和平衡，而且這些問題可以用平行四邊形法則、三角形法則和正交分解法則進行計算。同時，也涉及到力學原理中的慣性和牛頓三定律等內容。而從動力學方面來講，由于動力學研究的是物體機械運動與受力的關系。所以，動力學亦是以牛頓運動定律、萬有引力定律為研究基礎的，這恰恰也是力學原理的知識點。

第二，形成了建筑固體力學。

固體力學是力學中研究固體機械性質的學科，主要研究固體介質在外力、溫度和形變的作用下的表現。一般包括材料力學、彈性力學、塑性力學等部分。固體力學與力學原理聯系緊密，力學原理中的拉力、壓力和阻力等是材料力學的理論基礎，例如材料力學的主要研究內容之一是對桿件進行力學分析，桿中的內力計算涉及到力的合成、分解和平衡等內容。力學原理中的彈力結合建筑原理形成了新的學科 —— 彈性力學；而力學中的動力、摩擦力等延伸為固體力學中的動力學等等。隨著計算機的飛速發展，分子動力學等微觀模擬方法、復雜結構的仿真分析將更大規模更迅速地在固體力學和工程設計中得到應用和發展，這也涉及到了力學的基礎知識。固體力學的上述發展，必將推動科學和工程技術的巨大進步。

第三，形成了建筑流體力學。

流體力學是在人類同自然界作斗爭和在生產實踐中逐步發展起來的。中國有大禹治水疏通江河的傳說，秦朝李冰父子領導勞動人民修建了都江堰，至今還在發揮作用。大約與此同時，羅馬人建成了大規模的供水管道系統，這些都是流體力學在建筑工程中成功應用的案例。流體力學的發展主要是為了盡可能多地開采地下石油和天然氣，而化工流程的設計，很大程度上也歸結為流體運動的計算問題，又或者是測定地下流水對建筑物的影響等?？傊?，流體力學對建筑工程的發展有著不可替代的作用。流體力學的主要內容，包括物體浮力定理和浮體穩定性在內的液體平衡理論，這也為流體靜力學奠定了基礎。而浮力和液體平衡理論也恰恰是力學原理的內容。

綜上所述，力學原理是形成建筑理論的基礎，它與建筑理論的結合是多方面的，從而形成了多種建筑力學。力學原理與建筑工程的其他學科也有交叉，如流體彈性力學、爆炸力學等等。這些不同的力學學科貫穿于整個土木工程的壽命期，從設計、施工、后期維修保養，直到最后的爆破消亡，都會運用到力學的原理去解決工程中的實際問題。

5 結語

建筑的發展和力學是有密切關系的，可以說沒有可靠的力學支撐，就不能保證建筑結構的安全，就不能建造出那么多的優秀建筑物和構筑物。而力學原理與建筑力學的結合，也是發展現代高科技建筑的必然趨勢，它們互相替代，互相促進，互相發展。相信有了力學的支撐，建筑工程會越走越遠，會有越來越多優美堅固的建筑屹立在東方大陸上。

參考文獻

[1] 張大昌.物理1[M].人民教育出版社，2010：50.

[2] 范欽珊，陳建平.理論力學[M].高等教育出版社，2010：1-7.

[3] 孫訓方.材料力學[M].高等教育出版社，2009：1-3.

篇(5)

關鍵詞：宏觀，微觀，介觀，Boltzmann方程，流體力學方程

 

流體力學時研究流體運動規律的一門學科，經過多年的發展，已經取得了豐碩的成果，但由于流體運動的復雜性，還有很多實際的問題沒有得到解決，在數學上，其復雜性反應在描述其運動的上，除了一些簡單的情況，一般是很難得到這些方程的精確解的，因此，方程的求解問題也被美國CLAY數學促進會設立的7個100萬美元獎金的千年難題之一。

現在，對流體力學的研究一般從宏觀，微觀，介觀三個層次。。首先我們來介紹下這3個方面。

流體力學方程是從宏觀層次上得到的，流體被假設為連續介質，流體運動滿足質量守恒，動量守恒，能量守恒，并由Euler方程組Navier-Stokes方程組來描述，在數值計算中【1】，以非線性的微分方程為出發點，有有限差分法，有限容積法，有限元法，有限分析法，譜方法等，這類方法本質上是一種自頂向下的方法，對微分方程進行離散，得到代數方程組或者常微分方程系統，再利用標準的數值方法求解。

在微觀上，流體不再被假設為連續介質，流體由大量的離散分子組成，分子受到相互間作用力和外加作用力的影響。任何系統的宏觀特征和運動規律，再微觀上都表現為分子的無規則的熱運動。因而，一種最直接的想法就是通過模擬每一個分子的運動。再進行統計平均，已獲得流體運動的規律。這種方法稱為分子動力學模擬。由于這種方法主要是在計算機上實現的，所以在早期，受到計算機的限制，模擬的空間尺度和時間尺度都很有限。。但隨著近年計算機技術的高速發展，分子動力學模擬方法也得到了迅速的發展，已經成為研究流體運動的一種重要的方法。。

在介觀上，流體被離散成一系列的流體粒子，通俗的說，這些粒子比分子的級別要打，但從宏觀上來說又無限小，其質量比起有限容積法中的控制容積質量要小得多，此時用數學的觀點來描述此流體就應該Boltzmann 方程。

從以上的綜述可以看出，對于同一流體，從宏觀和介觀可以由不同的方程來描述，因此，從數學的觀點將其統一起來，就是非常必要的，下面，我們就從理論的角度，來證明，從介觀的Boltzmann 方程可以恢復到到宏觀的Navier-Stokes方程組。

首先我們簡單的介紹下Boltzmann 方程。。這個方程是由統計力學的創始人之一Boltzmann所建立的，用以描述非平衡態分布函數演化規律的方程，其具體形式如下，

（1）

其中，稱為碰撞算子，它的形式由下式給出：

在中的B稱為碰撞核，它僅依賴于粒子間的碰撞，從物理背景出發，我們總假設僅依賴于和，這里我們不過多的牽涉到它的具體形式。

下面，我們就嚴格的推導，如何從Boltzmann 方程到大家所熟悉的Navier-Stokes方程組，首先引入下面一個引理：

引理【2】：對于，，始終有成立。

注：該引理的證明科參考文獻[2],這里我們不給出嚴格的證明，我們將以上的稱為守恒量。

下面我們給出本文主要結論，即從形式上出發，可以由Boltzmann 方程到Navier-Stokes方程【3】。

證明：首先在方程兩邊同時乘以，并積分，利用引理，就可以得到下面的積分方程

(2)

如果我們定義，，就可以得到，這就是大家所熟知的質量守恒方程。

類似地，如果在方程（1）兩邊同時乘以和，并積分，再利用引理，

如果我們再定義，，，

，就可以得到動量守恒方程和能量守恒方程。

，(3)

(4)

以上的方程(2),(3),(4)j就是流體力學方程組。

注：雖然我們根據這個定理從形式上得到了流體力學方程組。。但要真正發揮作用，還需要求得，，使其成為一個封閉的方程組，而嚴格求解Boltzmann 方程是很困難的，所以還有很多的問題沒有解決。。

對于宏觀和微觀的問題，近來成為大家研究的熱點，相信隨著研究的深入，很多問題都會被解決，也會給工程中帶來更多的應用。

參考文獻：

【1】何雅玲，王勇，李慶，格子方法的理論及應用，科學出版社。

【2】2008李大潛，秦鐵虎，物理學與偏微分方程，高等教育出版社，2005

【3】C.Cercignani，R.Illner,M.Pulvvirenti,稀薄氣體的數學理論，高等教育出版社，2009

篇(6)

1征文范圍

1.1CAE當前研究熱點與未來發展趨勢

(1)計算流體力學、結構力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網格自動生成技術.

1.2CAE專項技術應用探討

(1)產品結構強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結構輕量化設計與拓撲優化技術;(5)先進材料/結構一體化設計技術.

1.3CAE的平臺技術與應用

(1)虛擬產品開發平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協同仿真;(3)產品研發仿真流程和數據管理平臺建設;(4)企業級仿真和多學科聯合仿真.

1.4CAE技術的行業應用與解決方案

(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業及特種行業的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.

1.5CAE技術的人才培養

(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養模式;(3)社會科技中介及培訓機構的CAE人才培訓項目開發.

2征文要求

(1)圍繞主題內容、充實、數據準確、文字通順,字數在5000字以內,未在正式刊物發表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業內人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業方向,聯系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發送到()郵箱里.

3論文評審

組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據評審結果向論文作者發出錄取通知和參會通知,并選出優秀論文頒發獲獎證書和獎品,優秀論文將推薦給專業刊物正式發表.

4聯系方式

篇(7)

英文名稱：Journal of Chemical Industry and Engineering(China)

主管單位：中國科學技術協會

主辦單位：中國化工學會

出版周期：半月

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：0438-1157

國內刊號：11-1946/TQ

郵發代號：2-370

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1923

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

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