序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。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(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇工程流體力學(xué)論文范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)理念；內(nèi)容調(diào)整；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）04-0041-02

流體力學(xué)是研究流體平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門(mén)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要分支，已廣泛應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門(mén)。工程流體力學(xué)課程在哈工大是機(jī)械類(lèi)、材料類(lèi)、儀器儀表類(lèi)、航空航天類(lèi)、建筑工程類(lèi)、熱能動(dòng)力類(lèi)、流體動(dòng)力工程類(lèi)等專(zhuān)業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，既有基礎(chǔ)學(xué)科的性質(zhì)，又具有鮮明的技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn)，既與高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)等課程有緊密的聯(lián)系，又是專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，是一門(mén)理論性和工程實(shí)際意義都較強(qiáng)的課程[1]。哈工大流體力學(xué)教研室成立于1956年，歷來(lái)重視教學(xué)研究及教學(xué)質(zhì)量，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)思想，在基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)設(shè)施、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)研究與改革等方面都取得一系列成果，居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并于2009年被評(píng)為國(guó)家精品課程，目前正在進(jìn)行國(guó)家精品資源共享課程的升級(jí)。雖然取得了一系列的重要成績(jī)，但是仍然存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)換觀念，從當(dāng)前社會(huì)的實(shí)際需求出發(fā)，深入進(jìn)行教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容等方面的研究和探索。

一、改革教學(xué)理念

課程建設(shè)的目的是提高教學(xué)質(zhì)量，歸根到底是提高學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量，而學(xué)生質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)則是其綜合素質(zhì)及能力。工程流體力學(xué)課程的特點(diǎn)是抽象概念多，數(shù)學(xué)分量重，理論性較強(qiáng)，許多復(fù)雜的流動(dòng)物理現(xiàn)象難以用言語(yǔ)和具體圖像清晰地表述[2]。工程流體力學(xué)課程中有很多較難的知識(shí)點(diǎn)，例如流體微元運(yùn)動(dòng)的Cauchy-Helmholts速度分解定理、粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程、邊界層基本方程及近似計(jì)算等，這些知識(shí)點(diǎn)包含了大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，往往要占用很多課時(shí)，同時(shí)這些理論知識(shí)的講解又是空洞和死板的，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。即使是多數(shù)教師能夠本著負(fù)責(zé)的態(tài)度將這些知識(shí)難點(diǎn)講解清楚，也往往并不能使學(xué)生對(duì)這些難點(diǎn)留下深刻的印象。這種教學(xué)過(guò)程是事倍功半的，容易引起學(xué)生對(duì)這些知識(shí)做機(jī)械的符號(hào)記憶或者陷入對(duì)推導(dǎo)嚴(yán)密性的過(guò)度鉆研，無(wú)法建立起流體力學(xué)的全局思維方式，進(jìn)而也不能提高學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力。因此，教師在授課過(guò)程中要不斷引導(dǎo)學(xué)生梳理所講授的知識(shí)，使學(xué)生能夠運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析。要讓學(xué)生明白，流體力學(xué)的學(xué)習(xí)不是背定理、記公式，而是要通過(guò)學(xué)習(xí)這門(mén)課程，掌握一門(mén)新的科學(xué)知識(shí)，了解它的人文背景，學(xué)習(xí)它的思想和方法，掌握它的原理和應(yīng)用。學(xué)生是課程學(xué)習(xí)的主體，在教學(xué)過(guò)程中需要注意教與學(xué)的同步，授課時(shí)關(guān)注學(xué)生的反映，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)對(duì)授課進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)放慢節(jié)奏或變換講解方法，也可以讓學(xué)生參與討論。學(xué)生有必要參與到深層的學(xué)科知識(shí)應(yīng)用中，因此可以讓同學(xué)參加與學(xué)科相關(guān)的科學(xué)研究，引導(dǎo)同學(xué)應(yīng)用流體計(jì)算模擬軟件，實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)[3]。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)踐引導(dǎo)可以消減同學(xué)對(duì)流體力學(xué)公式繁多的苦惱，而在實(shí)踐能力不斷提高的過(guò)程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力將得到很大的鍛煉。實(shí)踐證明，學(xué)生可以完成適當(dāng)?shù)墓こ塘黧w力學(xué)課程內(nèi)容的拓展研究，實(shí)現(xiàn)課程與科研工作的相互促進(jìn)。在積極開(kāi)展第一課堂的同時(shí)，還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生參加第二課堂活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造熱情，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生獲取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力。例如科技創(chuàng)新和節(jié)能減排大賽這樣的大學(xué)生科技活動(dòng)是開(kāi)展素質(zhì)教育的重要平臺(tái)，為學(xué)生提供了施展才能、張揚(yáng)個(gè)性的舞臺(tái)，使學(xué)生得以將課本所學(xué)知識(shí)充分的運(yùn)用，并從制作和創(chuàng)新過(guò)程中學(xué)到了比課本更多的知識(shí)，提高了其知識(shí)綜合運(yùn)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力。流體力學(xué)教師應(yīng)該充分利用流體力學(xué)知識(shí)應(yīng)用面廣、基礎(chǔ)性強(qiáng)的特點(diǎn)，引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生參與此類(lèi)科技活動(dòng)。另外，流體力學(xué)教師還應(yīng)該經(jīng)常舉行科技講座，豐富學(xué)生的專(zhuān)業(yè)和學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和科學(xué)精神。

二、課程內(nèi)容調(diào)整

目前所使用的工程流體力學(xué)課程內(nèi)容包括了流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、漩渦理論基礎(chǔ)、理想流體平面勢(shì)流、粘性流體動(dòng)力學(xué)、相似理論基礎(chǔ)、流動(dòng)的阻力與損失、管路的水力計(jì)算、粘性流體繞物體流動(dòng)、氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)翼及葉柵理論、流體要素測(cè)量等內(nèi)容。總的來(lái)說(shuō)涵蓋了流體力學(xué)工程應(yīng)用的多數(shù)情況，但是結(jié)構(gòu)仍然需要進(jìn)一步調(diào)整。首先，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容較多，多年未更新，有些知識(shí)也趨于老化，應(yīng)適當(dāng)?shù)貙?duì)內(nèi)容進(jìn)行增減。2006年專(zhuān)業(yè)調(diào)整后，能源與動(dòng)力工程本科教學(xué)按一級(jí)學(xué)科制定教學(xué)內(nèi)容，在這種體系下，工程流體力學(xué)課程應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)保留的情況下，對(duì)于涉及到工程熱力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行刪減，避免不同課程的內(nèi)容重復(fù)，使課程之間的界線更加明晰。這樣的好處就是，學(xué)生利用有限的課時(shí)可以將流體力學(xué)主體結(jié)構(gòu)體系學(xué)得更好。另外，由于工程流體力學(xué)更多的應(yīng)該涉及流體力學(xué)的工程應(yīng)用，所以關(guān)于漩渦理論、理想流體平面勢(shì)流及粘性流體繞物體流動(dòng)章節(jié)內(nèi)涉及的較多理論性知識(shí)且與工程應(yīng)用關(guān)系不大的應(yīng)該適當(dāng)精簡(jiǎn)，減少課時(shí)占用。其次，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)適當(dāng)增加與工程應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容。美國(guó)著名的流體力學(xué)教材《Mechanics of Fluids》（Prentice Hall International Editions出版）選取了貼近工程實(shí)際的管道流動(dòng)、葉輪機(jī)械流動(dòng)、環(huán)境流體力學(xué)等內(nèi)容，作為經(jīng)典流體力學(xué)主題內(nèi)容的有機(jī)補(bǔ)充[4]。哈工大工程流體力學(xué)課程也應(yīng)該針對(duì)學(xué)校定位及專(zhuān)業(yè)設(shè)置，在廣泛調(diào)研開(kāi)課專(zhuān)業(yè)的需求基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加有普遍性、代表性的工程應(yīng)用知識(shí)。最后，工程流體力學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)更新與近期科技發(fā)展緊密聯(lián)系的內(nèi)容。由于教材不可能年年更新，教師應(yīng)該在教材內(nèi)容基礎(chǔ)之上，適當(dāng)增加與科技進(jìn)展相關(guān)的內(nèi)容，例如流動(dòng)的虛擬實(shí)驗(yàn)、流體參數(shù)的現(xiàn)代化測(cè)量、流體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀、流體力學(xué)的最新應(yīng)用情況等，讓學(xué)生了解到流體力學(xué)的科技前沿，開(kāi)拓學(xué)生視野，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)流體力學(xué)的熱情和興趣。

三、改革教學(xué)方法

關(guān)于教學(xué)方法，哈工大流體力學(xué)教師較早地采用了不完全教學(xué)法、潛科學(xué)教學(xué)法、社會(huì)探究法、問(wèn)題教學(xué)法、角度教學(xué)法等創(chuàng)新性教學(xué)法，將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒體、教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)等課堂教學(xué)要素有機(jī)組織起來(lái)，發(fā)揮整體的最大效能。強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)探求問(wèn)題解決的途徑和方法，培養(yǎng)能力，以展素質(zhì)；并將多媒體技術(shù)的運(yùn)用與傳統(tǒng)教學(xué)手段、教學(xué)形式的改革統(tǒng)一起來(lái)，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，從而充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。目前多媒體教學(xué)在高等教育中的應(yīng)用越來(lái)越廣，在如何正確使用多媒體教學(xué)的問(wèn)題上目前還有一些爭(zhēng)議和討論。工程流體力學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)多，公式推導(dǎo)多，難度大，對(duì)于具體的知識(shí)點(diǎn)利用板書(shū)詳細(xì)推演在課堂教學(xué)中占用了大量的課時(shí)，同時(shí)也會(huì)影響到學(xué)生對(duì)流體力學(xué)整體思維的把握。由于工程流體力學(xué)課程的特點(diǎn)，很多流動(dòng)現(xiàn)象概念比較抽象，難以用板書(shū)表達(dá)清楚，很顯然傳統(tǒng)教學(xué)方式達(dá)不到理想的教學(xué)效果。利用多種媒體手段可以更好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)意境，變抽象為具體，變靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，變黑白為彩色，變無(wú)聲為有聲，通過(guò)豐富的圖例、連貫的動(dòng)畫(huà)以及真實(shí)的實(shí)驗(yàn)錄像，可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動(dòng)，同時(shí)也豐富了學(xué)生的信息量，可以更好地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣[5]。另外，流體力學(xué)的特點(diǎn)是數(shù)學(xué)分量重、理論性強(qiáng)，所以又不能過(guò)多依賴(lài)多媒體教學(xué)。對(duì)于涉及到重要理論公式推導(dǎo)的內(nèi)容，簡(jiǎn)單地將推導(dǎo)過(guò)程搬到課件上去，并不能使學(xué)生了解重要理論公式的來(lái)龍去脈，也難以加深學(xué)生對(duì)這些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的理解程度。這個(gè)時(shí)候需要收起屏幕，用板書(shū)認(rèn)真書(shū)寫(xiě)每個(gè)符號(hào)，推導(dǎo)每個(gè)關(guān)鍵公式，并解釋其中的物理概念和意義。多媒體和板書(shū)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此我們可以取其長(zhǎng)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(píng)制度

哈工大工程流體力學(xué)課程作為技術(shù)基礎(chǔ)課，目前采取了綜合性的考評(píng)方法，總成績(jī)由作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、考試三部分組成，學(xué)生共計(jì)要完成60題左右的作業(yè)，由教師進(jìn)行判分并作為總成績(jī)的10%；共計(jì)要完成11項(xiàng)左右的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)原理和操作技能的掌握及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量情況分為優(yōu)、良、及格、不及格來(lái)評(píng)定成績(jī)，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(shí)驗(yàn)課成績(jī)占課程總成績(jī)的10%。期末考試為閉卷，占總成績(jī)的80%。流體力學(xué)考試的組卷與課堂教學(xué)內(nèi)容息息相關(guān)，課堂教學(xué)如果注重內(nèi)容的應(yīng)用性、靈活性和綜合性，則在組卷時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少客觀題，豐富試題類(lèi)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(xué)生臨近考試加班加點(diǎn)應(yīng)付考試的現(xiàn)象。另外，根據(jù)課堂教學(xué)和課外科研實(shí)踐的特點(diǎn)，對(duì)于偏重于工程應(yīng)用的專(zhuān)題，可以探索利用撰寫(xiě)科技論文、提交科研作品的方法進(jìn)行考試，與傳統(tǒng)考試成績(jī)綜合來(lái)建立起更合理、更具實(shí)踐意義的考評(píng)制度。

工程流體力學(xué)課程是面向工程應(yīng)用人才的課程，所以教學(xué)核心始終應(yīng)該是學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。為此，在教學(xué)中貫穿流體力學(xué)思維模式和綜合分析解決問(wèn)題能力的鍛煉，使學(xué)生學(xué)有所成、學(xué)有所用，是工程流體力學(xué)課程改革的一個(gè)長(zhǎng)期方向。

參考文獻(xiàn)：

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

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

[3]李巖，孫石.《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)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(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)；教學(xué)研究；改革探索

“工程流體力學(xué)”課程在能源動(dòng)力類(lèi)工科專(zhuān)業(yè)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(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際工程應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要的分支學(xué)科。通過(guò)本課程流體力學(xué)的基本概念和基本原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握分析和解決本專(zhuān)業(yè)中涉及流體力學(xué)問(wèn)題的能力，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，然而當(dāng)前的教學(xué)效果并不理想。自然界和人類(lèi)生活中，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各行各業(yè)中均廣泛存在流體流動(dòng)現(xiàn)象，但是由于缺乏對(duì)生活的觀察，學(xué)生很難做到對(duì)課本講授內(nèi)容形成直觀映像。此外，自然界中的流動(dòng)現(xiàn)象往往包含多種流動(dòng)方式，在理論分析與公式推導(dǎo)中涉及許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗(yàn)公式多，且不易理解記憶，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大困難，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難學(xué)，實(shí)踐與應(yīng)用起來(lái)更是難上加難，教學(xué)效果不理想，教學(xué)目的難以實(shí)現(xiàn)。還對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)造成很大影響，進(jìn)而影響本科教學(xué)的整體質(zhì)量。因此，“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、“工程流體力學(xué)”教學(xué)調(diào)查研究

“工程流體力學(xué)”課程通常是開(kāi)設(shè)于熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)二年級(jí)階段。對(duì)揚(yáng)州大學(xué)的學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的評(píng)價(jià)是“難學(xué)”。為何會(huì)有這樣的評(píng)價(jià)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，存在幾個(gè)方面的原因。

1.研究對(duì)象比較抽象

“工程流體力學(xué)”課程本身研究對(duì)象是流體，沒(méi)有一定的形狀和具有流動(dòng)性，這是流體區(qū)別于固體的本質(zhì)特征。這一特征決定了流體力學(xué)研究理論比較抽象、經(jīng)驗(yàn)公式繁多且推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜不易理解、易混淆，進(jìn)而導(dǎo)致了本課程教師難教、學(xué)生難學(xué)，教學(xué)效果不夠理想。因此，能否將前面學(xué)習(xí)過(guò)的對(duì)“固體”平衡和運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律的分析方法通過(guò)比擬的方式移植到“流體”上，并使其形成正向的學(xué)習(xí)遷移是學(xué)生能否很快的掌握本門(mén)課程學(xué)習(xí)方法、學(xué)好本課程的一個(gè)很重要的方面。

2.教師與學(xué)生

“教學(xué)”包括“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面的內(nèi)容，忽視任何一個(gè)方面都有可能造成教學(xué)效果的不理想。理論課教學(xué)是工程流體力學(xué)課程教學(xué)的主要方面，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和應(yīng)用于工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。某些任課教師為了自己的方便省事，教材和教學(xué)內(nèi)容仍然是多年前的老教材，對(duì)現(xiàn)階段流體力學(xué)的發(fā)展方向和研究成果，以及本學(xué)科的最新科技前沿理論及工程應(yīng)用進(jìn)展不能做到及時(shí)更新，教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。

教學(xué)方法單一呆板，無(wú)法吸引學(xué)生的興趣。經(jīng)常看到這樣一種現(xiàn)象：教師在講臺(tái)上只顧著自己滔滔不絕地講，忽視了課堂教學(xué)的互動(dòng)性和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生了無(wú)興趣的在座位上睡覺(jué)、開(kāi)小差、玩手機(jī)，基本上是教師在向?qū)W生單方面地傳授知識(shí)，這樣的教學(xué)效果是很低的。

本專(zhuān)業(yè)本科生新的培養(yǎng)方案中課程設(shè)置有這樣一個(gè)特點(diǎn)：課程增加，課時(shí)壓縮，總學(xué)分保持不變。“工程流體力學(xué)”課程理論課學(xué)時(shí)從64壓縮到48學(xué)時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容總量不變的情況下，每堂課教授的內(nèi)容，即學(xué)生需要接受的信息量就大大增加了，嚴(yán)重增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)。“浮躁”是當(dāng)代很多大學(xué)生所普遍具有的心理特征，導(dǎo)致的直接結(jié)果是學(xué)生自制力差、怕吃苦，上課前不預(yù)習(xí)、課后不認(rèn)真復(fù)習(xí)、作業(yè)普遍抄襲。

二、教學(xué)改革的目標(biāo)

圍繞當(dāng)前“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，以提高課程教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的，進(jìn)行了如下方面的改革：改變教育理念，以課程改革與教學(xué)適應(yīng)新時(shí)代的要求為目的；加強(qiáng)教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革，提高“教”的質(zhì)量；加強(qiáng)課程的應(yīng)用性，解決基礎(chǔ)理論課程的知識(shí)教育、應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)；加強(qiáng)課程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核體系改革，引入全程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核機(jī)制。

三、“工程流體力學(xué)”教學(xué)改革探索

從上面的分析可知，“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)效果不理想存在很多方面的原因，因此，教學(xué)改革也要同時(shí)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(yáng)州大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)本科生課程教學(xué)中進(jìn)行的探索與嘗試，取得了較好的效果。

1.教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

（1）俗話說(shuō)“良好的開(kāi)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(xué)生學(xué)習(xí)的直接原動(dòng)力，能否在開(kāi)始就激發(fā)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。運(yùn)用多媒體技術(shù)，通過(guò)生動(dòng)的視頻和動(dòng)畫(huà)向?qū)W生展示生活中隨處可見(jiàn)的流體力學(xué)現(xiàn)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(xiàn)象的流體力學(xué)解釋來(lái)吸引他們的注意力，還有其他的現(xiàn)象如高爾夫球表面的凹坑設(shè)計(jì)依據(jù)，飛機(jī)機(jī)翼能夠產(chǎn)生巨大升力，跑車(chē)外形設(shè)計(jì)成流線型又是什么道理等等。此外我國(guó)正在實(shí)施的“南水北調(diào)”工程同樣涉及很多流體力學(xué)相關(guān)知識(shí)，以上這些事例都是學(xué)生所非常熟悉而又在學(xué)習(xí)之前無(wú)法用理論來(lái)解釋的現(xiàn)象，很容易引起學(xué)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(xué)的教學(xué)過(guò)程中，采用多媒體有利于學(xué)生對(duì)流動(dòng)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)概念的理解，提高學(xué)習(xí)興趣。但是，采用過(guò)多或華麗的多媒體也會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面作用，如多媒體教學(xué)替代板書(shū)節(jié)約了時(shí)間，增加了授課容量，但相應(yīng)的講課速度也就比較快，學(xué)生不易吸收和消化，容易造成學(xué)生“跟不上”進(jìn)度，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，傳統(tǒng)板書(shū)與多媒體有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方式可以充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到最佳教學(xué)效果。當(dāng)然，不同教學(xué)方式之間的比例分配的“度”是需要關(guān)注的問(wèn)題。

2.教學(xué)內(nèi)容的選擇

“工程流體力學(xué)”課程是機(jī)械、能源、化工、動(dòng)力、建筑、生物、航天等專(zhuān)業(yè)的重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，這些專(zhuān)業(yè)具有不同的特點(diǎn)，對(duì)流體力學(xué)知識(shí)需求的側(cè)重點(diǎn)也不同。因此，教材的選取要有針對(duì)性，即根據(jù)本專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和要求、學(xué)生層次來(lái)選擇教材。此外，教師要能夠跟蹤掌握現(xiàn)階段流體力學(xué)最新的發(fā)展方向與研究成果，不斷更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，做到課程內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。

3.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)必不可少的組成部分，屬于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證，從而加深對(duì)課程基本概念和理論的理解和掌握。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、建立開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4.課程評(píng)價(jià)與考核體系

對(duì)于“工程流體力學(xué)”課程來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)要達(dá)到的目的是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的進(jìn)行分析和解決的能力，而不是對(duì)課本理論知識(shí)和大量復(fù)雜公式的記憶能力。因此建立合理、公正、客觀的課程評(píng)價(jià)與考核體系非常重要。針對(duì)學(xué)生普遍存在的平時(shí)不努力、考前幾天突擊考試的現(xiàn)象，摒棄“一考定成績(jī)”的考核方式，采用靈活的、全程考核方式取得了很好的教學(xué)效果。具體做法是：提高平時(shí)成績(jī)所占最終成績(jī)權(quán)重，包括出勤率、課堂互動(dòng)和討論、小測(cè)試、作業(yè)質(zhì)量等平時(shí)學(xué)習(xí)各方面的表現(xiàn)；期末考試成績(jī)權(quán)重減少，采用閉卷方式，但考題中所涉及的公式、圖表等會(huì)在試卷中集中給出，并增加一些干擾公式進(jìn)去，既避免了學(xué)生花大量時(shí)間去記憶毫無(wú)規(guī)律可言、而又易忘的經(jīng)驗(yàn)公式，同時(shí)也達(dá)到了考核學(xué)生選取基本理論和公式去分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的。

篇(3)

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)；教學(xué)方法；應(yīng)用型本科院校

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2013）12-0033-02

流體力學(xué)是宿遷學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。流體力學(xué)具有基本概念多、公式復(fù)雜、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)，是一門(mén)既有較強(qiáng)理論性又有較強(qiáng)工程實(shí)際意義的課程，因此，該課程既可以培養(yǎng)學(xué)生良好的邏輯思維能力和分析推理能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。然而學(xué)生的實(shí)際情況是由于在大學(xué)前兩年接觸最多的是固體力學(xué)，已形成一定的思維定式，而且由于精簡(jiǎn)學(xué)時(shí)的原因很多流體力學(xué)課程中需要的高等數(shù)學(xué)知識(shí)沒(méi)有講解，到了大三一旦遇上流體力學(xué)這個(gè)新鮮事物，可能接受起來(lái)會(huì)碰到許多困難[1]。學(xué)生普遍感覺(jué)該課程枯燥乏味、難學(xué)，存在畏難、厭學(xué)情緒，期末考試不及格率較高。在學(xué)校提倡培養(yǎng)應(yīng)用型人才的大背景下，有必要根據(jù)課程性質(zhì)從提高教師教學(xué)水平和提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行探討。

一、引導(dǎo)學(xué)生重視，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

（一）強(qiáng)調(diào)課程的地位和重要性

教師除了說(shuō)明流體力學(xué)在整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的地位和作用外，還可補(bǔ)充說(shuō)明它是注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)考試中公共基礎(chǔ)考試科目。此外，還可說(shuō)明往年期末考試通過(guò)率的情況，以給學(xué)生適當(dāng)加壓。當(dāng)然，更重要的是還要說(shuō)明該課程的學(xué)習(xí)方法，以幫助學(xué)生樹(shù)立信心。

（二）通過(guò)人物、工程實(shí)例及專(zhuān)業(yè)應(yīng)用調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“興趣是最好的教師，而教師則是點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的火炬”。如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是教師考慮的首要問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中可以穿插舉出古今中外的科學(xué)家、工程師生平事跡和工程實(shí)例以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如大禹采取疏壅導(dǎo)滯的方法治水三過(guò)家門(mén)而不入；理想流體力學(xué)奠基人歐拉16歲就獲得碩士學(xué)位，雙目失明后仍然從事科學(xué)研究直至去世當(dāng)天還在進(jìn)行科學(xué)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(shí)期，古羅馬人建成了大規(guī)模的供水管道系統(tǒng)等。除此之外，還可以介紹流體力學(xué)在土木專(zhuān)業(yè)及其他專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用，如美國(guó)華盛頓州塔科馬大橋被大風(fēng)摧毀、汽車(chē)“風(fēng)阻”和飛機(jī)“音障”等事例。

（三）將CFD技術(shù)引入課堂調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（簡(jiǎn)稱(chēng)CFD）技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為研究流體力學(xué)的一種重要方法。在流體力學(xué)教學(xué)過(guò)程中引入CFD技術(shù)，不但可以將理論性較強(qiáng)的內(nèi)容形象化，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，而且可以開(kāi)闊學(xué)生的眼界，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。如對(duì)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(chǎng)分析[3]。

二、教學(xué)內(nèi)容的取舍和教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)內(nèi)容的取舍

流體力學(xué)知識(shí)面廣，內(nèi)容繁多，在學(xué)時(shí)限制的條件下要結(jié)合專(zhuān)業(yè)教學(xué)要求合理取舍。對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)而言需要掌握的內(nèi)容有：（1）流體物理性質(zhì)；（2）流體靜力學(xué)；（3）流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)；（4）阻力損失；（5）管道流、明渠流及滲流。

1.重要問(wèn)題的處理。首先，要從力學(xué)角度分析流體的流動(dòng)性。流體與固體的主要區(qū)別在于流體的流動(dòng)性，其根本原因是流體和固體對(duì)承受剪切力的表現(xiàn)。為了形象說(shuō)明，可以引用“抽刀斷水水更流”的詩(shī)句[4]。當(dāng)然，還需說(shuō)明無(wú)論流體靜止還是運(yùn)動(dòng)均不能承受拉力。

其次，要理解連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的概念。微觀上，流體是由大量分子構(gòu)成的，是離散的，不連續(xù)的，這給我們研究流體力學(xué)問(wèn)題帶來(lái)了困難。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)認(rèn)為流體是由內(nèi)部無(wú)間隙的連續(xù)流體質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成。這里要理解流體質(zhì)點(diǎn)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?yōu)檫B續(xù)的，可以借助高等數(shù)學(xué)的方法來(lái)研究。

2.公式推導(dǎo)的處理。流體力學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到大量復(fù)雜的公式，特別是實(shí)際流體伯努力方程的推導(dǎo)讓人很難掌握。筆者在處理公式推導(dǎo)問(wèn)題時(shí)強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)一種思想，學(xué)習(xí)一種處理問(wèn)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(jìn)行分析整理，淡化煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程。這樣學(xué)生有了獨(dú)立思考的空間，教師也有了更多的時(shí)間來(lái)講解基本概念和基本方法。需要強(qiáng)調(diào)的是，流體力學(xué)中很多公式都是在一定條件下推導(dǎo)出的，因此其應(yīng)用也是具有一定范圍的，公式的應(yīng)用往往也有一定的技巧，如伯努力方程的“三選一列”。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

1.調(diào)整習(xí)題或考題構(gòu)成，重視習(xí)題課。這里有兩個(gè)問(wèn)題需要注意。一方面，流體力學(xué)習(xí)題歷來(lái)存在重計(jì)算、輕概念的現(xiàn)象，特別是考題如果全是計(jì)算題，就會(huì)形成無(wú)形的指揮棒。這就不利于學(xué)生從整體上掌握該課程的重點(diǎn)，習(xí)題或考題的題型應(yīng)豐富，除了計(jì)算題之外，還應(yīng)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(shí)，要注意將理論教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，如查找資料的技能培養(yǎng)。在流體力學(xué)的牛頓內(nèi)摩擦定律、能量損失計(jì)算和管道流等部分很多數(shù)據(jù)都是要查有關(guān)工程手冊(cè)和圖表的[5]。

習(xí)題課是流體力學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，為了能夠在學(xué)時(shí)緊張的前提下開(kāi)展習(xí)題課，教師必須重視習(xí)題選擇和習(xí)題評(píng)講兩個(gè)方面。一方面，教師應(yīng)選擇具有代表性的題目，另一方面，習(xí)題講評(píng)應(yīng)使學(xué)生從解題過(guò)程中獲得解決問(wèn)題的思路、方法和技巧，達(dá)到觸類(lèi)旁通的效果。

2.重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是流體力學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，不但可以加深學(xué)生對(duì)流體力學(xué)基本原理的理解，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力。如通過(guò)水靜壓強(qiáng)試驗(yàn)，學(xué)生明確了測(cè)壓管水頭的含義；通過(guò)雷諾實(shí)驗(yàn)，學(xué)生加深了層流、湍流及臨界雷諾數(shù)的理解。當(dāng)然，由于實(shí)驗(yàn)室條件的限制，目前的實(shí)驗(yàn)主要以驗(yàn)證性居多，在條件許可的情況下應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

此外，每學(xué)期筆者都會(huì)布置一個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生留意身邊感興趣的流體力學(xué)現(xiàn)象，然后根據(jù)課堂所學(xué)知識(shí)和個(gè)人理解撰寫(xiě)論文，以此增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

三、教學(xué)方法和手段的改進(jìn)

（一）注重討論法與案例教學(xué)法的運(yùn)用

1.討論式教學(xué)方法。教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該是雙向的師生互動(dòng)過(guò)程，不應(yīng)是教師的一言堂。教師應(yīng)創(chuàng)造和諧、輕松的課堂氣氛，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，表達(dá)自己的疑問(wèn)、見(jiàn)解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。如在課堂上通過(guò)提問(wèn)的方式回顧上次課的主要內(nèi)容，通過(guò)“自學(xué)―提問(wèn)―討論―總結(jié)”的方法學(xué)習(xí)新內(nèi)容，在考慮學(xué)生接受能力的前提下，甚至可以讓學(xué)生來(lái)講一次課。如通過(guò)反證法證明流體靜壓強(qiáng)的方向，通過(guò)隔離體分析法證明流體靜壓強(qiáng)的大小。通過(guò)討論式的教學(xué)方法不但可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，樹(shù)立信心，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.案例式教學(xué)方法。通過(guò)將生活和工程案例引入課堂，不但可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。生活案例有馬利奧特容器原理應(yīng)用于點(diǎn)滴吊瓶和家用飲水機(jī)[6]、洗衣機(jī)為什么老翻衣服兜[7]、撈面條的學(xué)問(wèn)等。工程案例如1993年青海省溝后水庫(kù)在低于設(shè)計(jì)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(dá)100m、最高流速高達(dá)45m/s的情況下不會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞力等[8]。

（二）綜合運(yùn)用各種教學(xué)手段

流體力學(xué)概念抽象、繁多，僅靠傳統(tǒng)的一塊黑板、一支粉筆不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。借助于多媒體技術(shù)，利用其形象、生動(dòng)、直觀、易于理解并可加強(qiáng)記憶的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)、視頻資料、數(shù)值模擬等手段將復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象展示給學(xué)生，可取得事半功倍的效果。但是，考慮到多媒體技術(shù)授課和傳統(tǒng)的授課方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合流體力學(xué)課程特點(diǎn)，采用取其長(zhǎng)而避其短、兩者兼顧而又兩者不棄的原則。

“教學(xué)有法，但無(wú)定法，貴在得法”。我們要不斷更新教學(xué)理念，努力提升自身的綜合素質(zhì)，及時(shí)總結(jié)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題并加以改進(jìn)，注重教學(xué)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，多管齊下，才能保證學(xué)生取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王偉.土木專(zhuān)業(yè)工程流體力學(xué)課程教學(xué)研究[J].山西建

筑，2008，（21）.

[2]張志宏，顧建農(nóng)，王家楣.“流體力學(xué)”課程教學(xué)改革的實(shí)

踐與探索[J].高等理科教育，2006，（5）.

[3]趙琴，楊小林，嚴(yán)敬.CFD技術(shù)在工程流體力學(xué)教學(xué)中的

應(yīng)用[J].高等教育研究，2008，（1）.

[4]劉建龍，王漢青，寇廣孝.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣提高流體力學(xué)教

學(xué)效果[J].中國(guó)電力教育，2008，（20）.

[5]徐艷萍.《工程流體力學(xué)》教學(xué)探討[J].江西電力職業(yè)學(xué)

院學(xué)報(bào)，2003，（2）.

[6]毛根海.應(yīng)用流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，

2008：8-10.

[7]武際可.拉家常?說(shuō)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，

2008：1-7，25-30.

篇(4)

論文關(guān)鍵詞：力學(xué),土木工程,力的平衡,建筑力學(xué)

1 力學(xué)的基本內(nèi)容

力學(xué)在高中物理中的概念定義為物體間的相互作用[1]。一個(gè)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(lái)分類(lèi)：一種是根據(jù)力的性質(zhì)來(lái)分類(lèi)的，如重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等等；另一種是根據(jù)力的效果來(lái)分類(lèi)的，如拉力、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力等等。而力的合成、分解和平衡也是力學(xué)原理中的重要內(nèi)容，貫穿于整個(gè)力學(xué)，是整個(gè)物理學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也是高中學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和考點(diǎn)。力學(xué)原理來(lái)源于實(shí)際生活，故在實(shí)際應(yīng)用中可以用力的方法簡(jiǎn)化問(wèn)題，解決問(wèn)題，突出力學(xué)的實(shí)際效果。

2 力學(xué)與建筑力學(xué)的聯(lián)系

建筑力學(xué)是應(yīng)用于土木工程中的基礎(chǔ)理論，它由理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)三大部分組成。理論力學(xué)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(wèn)題[2]；材料力學(xué)研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和導(dǎo)致各種材料破壞的極限[3]；結(jié)構(gòu)力學(xué)主要研究工程結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律，以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化[4]。不管是理論力學(xué)、材料力學(xué)還是結(jié)構(gòu)力學(xué)，都是以力學(xué)為基礎(chǔ)的，是力學(xué)的擴(kuò)展應(yīng)用。

但是，從另一方面看，力學(xué)的發(fā)展也離不開(kāi)建筑工程的推動(dòng)和促進(jìn)。比如在建筑中出現(xiàn)了極端條件下的工程技術(shù)問(wèn)題，這是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)直接測(cè)定。而建筑工程這個(gè)天然的實(shí)驗(yàn)環(huán)境就正好驗(yàn)證了這些力學(xué)的原理，并提出了新的力學(xué)問(wèn)題，推動(dòng)了理論的發(fā)展。

綜上所述，力學(xué)原理是建筑力學(xué)的前身，建筑力學(xué)是在力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是對(duì)力學(xué)的進(jìn)一步應(yīng)用和擴(kuò)展。反過(guò)來(lái)，建筑力學(xué)的發(fā)展又對(duì)力學(xué)原理進(jìn)行了驗(yàn)證和補(bǔ)充。但是力學(xué)并不是建筑力學(xué)，它們是交叉學(xué)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(xué)原理可以解釋高溫氣體、氣體激光器和核物理等領(lǐng)域的科學(xué)問(wèn)題，而建筑力學(xué)解釋不了。而用力學(xué)方法去解釋固體的塑性、強(qiáng)度、損傷和斷裂等方面，卻遇到了極大的困難。

3 力學(xué)在土木工程實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例

我國(guó)的石拱橋在全世界都聞名遐邇，那么簡(jiǎn)單石塊堆砌的橋梁怎么保持得穩(wěn)定，怎么實(shí)現(xiàn)得力的平衡，下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子介紹力學(xué)原理在土木工程中的應(yīng)用。假設(shè)石拱橋的簡(jiǎn)化圖如圖1所示，整個(gè)石拱橋由4塊石塊構(gòu)成，左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，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(duì)這一石拱橋進(jìn)行分析。

首先，對(duì)第1石塊進(jìn)行受力分析，其受力分析圖如圖2所示。第1石塊受3個(gè)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(jìn)行力的計(jì)算。列方程式如下所示。

其次，對(duì)第2石塊進(jìn)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(gè)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(jìn)行力的計(jì)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(duì)稱(chēng)的，其受力分析是一樣的，只不過(guò)方向相反，故不對(duì)這兩石塊進(jìn)行再次分析。

由上例可以看出可以用力的平衡原理計(jì)算橋梁在靜止?fàn)顟B(tài)下的內(nèi)力值，通過(guò)分析每一石塊的受力，計(jì)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(dāng)然這里沒(méi)有考慮石拱橋承載汽車(chē)等荷載的情況，但是思路是一樣的。這樣根據(jù)力的平衡的計(jì)算，就可用于設(shè)計(jì)橋梁時(shí)選擇截面尺寸，合適的建筑材料，以及怎么使橋梁經(jīng)濟(jì)化。

4 力學(xué)在建筑領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展

力學(xué)在建筑工程中的發(fā)展，主要是與建筑專(zhuān)業(yè)的結(jié)合形成了多種建筑力學(xué)理論。力學(xué)和建筑理論的結(jié)合主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，形成了建筑理論力學(xué)。

理論力學(xué)是一般力學(xué)各分支學(xué)科的基礎(chǔ)，是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的學(xué)科[2]。它通常分為3個(gè)部分：靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)。

靜力學(xué)主要研究物體在力的作用下處于平衡的規(guī)律，以及如何建立各種力系的平衡條件[2]。靜力學(xué)還研究力系的簡(jiǎn)化和物體受力分析的基本方法。這些都用到了力學(xué)原理中力的合成、分解和平衡，而且這些問(wèn)題可以用平行四邊形法則、三角形法則和正交分解法則進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，也涉及到力學(xué)原理中的慣性和牛頓三定律等內(nèi)容。而從動(dòng)力學(xué)方面來(lái)講，由于動(dòng)力學(xué)研究的是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)系。所以，動(dòng)力學(xué)亦是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律、萬(wàn)有引力定律為研究基礎(chǔ)的，這恰恰也是力學(xué)原理的知識(shí)點(diǎn)。

第二，形成了建筑固體力學(xué)。

固體力學(xué)是力學(xué)中研究固體機(jī)械性質(zhì)的學(xué)科，主要研究固體介質(zhì)在外力、溫度和形變的作用下的表現(xiàn)。一般包括材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等部分。固體力學(xué)與力學(xué)原理聯(lián)系緊密，力學(xué)原理中的拉力、壓力和阻力等是材料力學(xué)的理論基礎(chǔ)，例如材料力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容之一是對(duì)桿件進(jìn)行力學(xué)分析，桿中的內(nèi)力計(jì)算涉及到力的合成、分解和平衡等內(nèi)容。力學(xué)原理中的彈力結(jié)合建筑原理形成了新的學(xué)科 —— 彈性力學(xué)；而力學(xué)中的動(dòng)力、摩擦力等延伸為固體力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)等等。隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，分子動(dòng)力學(xué)等微觀模擬方法、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的仿真分析將更大規(guī)模更迅速地在固體力學(xué)和工程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用和發(fā)展，這也涉及到了力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。固體力學(xué)的上述發(fā)展，必將推動(dòng)科學(xué)和工程技術(shù)的巨大進(jìn)步。

第三，形成了建筑流體力學(xué)。

流體力學(xué)是在人類(lèi)同自然界作斗爭(zhēng)和在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步發(fā)展起來(lái)的。中國(guó)有大禹治水疏通江河的傳說(shuō)，秦朝李冰父子領(lǐng)導(dǎo)勞動(dòng)人民修建了都江堰，至今還在發(fā)揮作用。大約與此同時(shí)，羅馬人建成了大規(guī)模的供水管道系統(tǒng)，這些都是流體力學(xué)在建筑工程中成功應(yīng)用的案例。流體力學(xué)的發(fā)展主要是為了盡可能多地開(kāi)采地下石油和天然氣，而化工流程的設(shè)計(jì)，很大程度上也歸結(jié)為流體運(yùn)動(dòng)的計(jì)算問(wèn)題，又或者是測(cè)定地下流水對(duì)建筑物的影響等。總之，流體力學(xué)對(duì)建筑工程的發(fā)展有著不可替代的作用。流體力學(xué)的主要內(nèi)容，包括物體浮力定理和浮體穩(wěn)定性在內(nèi)的液體平衡理論，這也為流體靜力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。而浮力和液體平衡理論也恰恰是力學(xué)原理的內(nèi)容。

綜上所述，力學(xué)原理是形成建筑理論的基礎(chǔ)，它與建筑理論的結(jié)合是多方面的，從而形成了多種建筑力學(xué)。力學(xué)原理與建筑工程的其他學(xué)科也有交叉，如流體彈性力學(xué)、爆炸力學(xué)等等。這些不同的力學(xué)學(xué)科貫穿于整個(gè)土木工程的壽命期，從設(shè)計(jì)、施工、后期維修保養(yǎng)，直到最后的爆破消亡，都會(huì)運(yùn)用到力學(xué)的原理去解決工程中的實(shí)際問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑的發(fā)展和力學(xué)是有密切關(guān)系的，可以說(shuō)沒(méi)有可靠的力學(xué)支撐，就不能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全，就不能建造出那么多的優(yōu)秀建筑物和構(gòu)筑物。而力學(xué)原理與建筑力學(xué)的結(jié)合，也是發(fā)展現(xiàn)代高科技建筑的必然趨勢(shì)，它們互相替代，互相促進(jìn)，互相發(fā)展。相信有了力學(xué)的支撐，建筑工程會(huì)越走越遠(yuǎn)，會(huì)有越來(lái)越多優(yōu)美堅(jiān)固的建筑屹立在東方大陸上。

參考文獻(xiàn)

[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(xué)[M].高等教育出版社，2010：1-7.

[3] 孫訓(xùn)方.材料力學(xué)[M].高等教育出版社，2009：1-3.

篇(5)

關(guān)鍵詞：宏觀，微觀，介觀，Boltzmann方程，流體力學(xué)方程

 

流體力學(xué)時(shí)研究流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門(mén)學(xué)科，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了豐碩的成果，但由于流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，還有很多實(shí)際的問(wèn)題沒(méi)有得到解決，在數(shù)學(xué)上，其復(fù)雜性反應(yīng)在描述其運(yùn)動(dòng)的上，除了一些簡(jiǎn)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(wèn)題也被美國(guó)CLAY數(shù)學(xué)促進(jìn)會(huì)設(shè)立的7個(gè)100萬(wàn)美元獎(jiǎng)金的千年難題之一。

現(xiàn)在，對(duì)流體力學(xué)的研究一般從宏觀，微觀，介觀三個(gè)層次。。首先我們來(lái)介紹下這3個(gè)方面。

流體力學(xué)方程是從宏觀層次上得到的，流體被假設(shè)為連續(xù)介質(zhì)，流體運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足質(zhì)量守恒，動(dòng)量守恒，能量守恒，并由Euler方程組Navier-Stokes方程組來(lái)描述，在數(shù)值計(jì)算中【1】，以非線性的微分方程為出發(fā)點(diǎn)，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(lèi)方法本質(zhì)上是一種自頂向下的方法，對(duì)微分方程進(jìn)行離散，得到代數(shù)方程組或者常微分方程系統(tǒng)，再利用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值方法求解。

在微觀上，流體不再被假設(shè)為連續(xù)介質(zhì)，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(tǒng)的宏觀特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再微觀上都表現(xiàn)為分子的無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。因而，一種最直接的想法就是通過(guò)模擬每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)。再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，已獲得流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。這種方法稱(chēng)為分子動(dòng)力學(xué)模擬。由于這種方法主要是在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的，所以在早期，受到計(jì)算機(jī)的限制，模擬的空間尺度和時(shí)間尺度都很有限。。但隨著近年計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，分子動(dòng)力學(xué)模擬方法也得到了迅速的發(fā)展，已經(jīng)成為研究流體運(yùn)動(dòng)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(shuō)，這些粒子比分子的級(jí)別要打，但從宏觀上來(lái)說(shuō)又無(wú)限小，其質(zhì)量比起有限容積法中的控制容積質(zhì)量要小得多，此時(shí)用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)描述此流體就應(yīng)該Boltzmann 方程。

從以上的綜述可以看出，對(duì)于同一流體，從宏觀和介觀可以由不同的方程來(lái)描述，因此，從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)將其統(tǒng)一起來(lái)，就是非常必要的，下面，我們就從理論的角度，來(lái)證明，從介觀的Boltzmann 方程可以恢復(fù)到到宏觀的Navier-Stokes方程組。

首先我們簡(jiǎn)單的介紹下Boltzmann 方程。。這個(gè)方程是由統(tǒng)計(jì)力學(xué)的創(chuàng)始人之一Boltzmann所建立的，用以描述非平衡態(tài)分布函數(shù)演化規(guī)律的方程，其具體形式如下，

（1）

其中，稱(chēng)為碰撞算子，它的形式由下式給出：

在中的B稱(chēng)為碰撞核，它僅依賴(lài)于粒子間的碰撞，從物理背景出發(fā)，我們總假設(shè)僅依賴(lài)于和，這里我們不過(guò)多的牽涉到它的具體形式。

下面，我們就嚴(yán)格的推導(dǎo)，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(gè)引理：

引理【2】：對(duì)于，，始終有成立。

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

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

證明：首先在方程兩邊同時(shí)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(zhì)量守恒方程。

類(lèi)似地，如果在方程（1）兩邊同時(shí)乘以和，并積分，再利用引理，

如果我們?cè)俣x，，，

，就可以得到動(dòng)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(xué)方程組。

注：雖然我們根據(jù)這個(gè)定理從形式上得到了流體力學(xué)方程組。。但要真正發(fā)揮作用，還需要求得，，使其成為一個(gè)封閉的方程組，而嚴(yán)格求解Boltzmann 方程是很困難的，所以還有很多的問(wèn)題沒(méi)有解決。。

對(duì)于宏觀和微觀的問(wèn)題，近來(lái)成為大家研究的熱點(diǎn)，相信隨著研究的深入，很多問(wèn)題都會(huì)被解決，也會(huì)給工程中帶來(lái)更多的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

【1】何雅玲，王勇，李慶，格子方法的理論及應(yīng)用，科學(xué)出版社。

【2】2008李大潛，秦鐵虎，物理學(xué)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(shù)學(xué)理論，高等教育出版社，2009

篇(6)

1征文范圍

1.1CAE當(dāng)前研究熱點(diǎn)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

(1)計(jì)算流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、仿生力學(xué)、爆破力學(xué)等新進(jìn)展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復(fù)合材料的CAE應(yīng)用技術(shù);(3)高性能計(jì)算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學(xué)科、多尺度CAE仿真技術(shù);(6)可靠性分析與CAE工程穩(wěn)健設(shè)計(jì);(7)非線性有限元進(jìn)展及應(yīng)用;(8)有限元網(wǎng)格自動(dòng)生成技術(shù).

1.2CAE專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用探討

(1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、疲勞壽命分析、振動(dòng)及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、多體動(dòng)力學(xué)與控制仿真技術(shù);(3)跌落以及沖擊、多物理場(chǎng)耦合分析;(4)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù);(5)先進(jìn)材料/結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)技術(shù).

1.3CAE的平臺(tái)技術(shù)與應(yīng)用

(1)虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái);(2)分布式仿真平臺(tái)技術(shù)與協(xié)同仿真;(3)產(chǎn)品研發(fā)仿真流程和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)建設(shè);(4)企業(yè)級(jí)仿真和多學(xué)科聯(lián)合仿真.

1.4CAE技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用與解決方案

(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業(yè)中的應(yīng)用;(2)CAE在海洋工程、核工業(yè)及特種行業(yè)的應(yīng)用;(3)CAE在汽車(chē)制造、鐵道機(jī)車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用;(4)CAE在裝備制造及通用機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應(yīng)用;(6)CAE技術(shù)在國(guó)家重大工程與裝備中的應(yīng)用.

1.5CAE技術(shù)的人才培養(yǎng)

(1)社會(huì)對(duì)仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設(shè)置及人才培養(yǎng)模式;(3)社會(huì)科技中介及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的CAE人才培訓(xùn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā).

2征文要求

(1)圍繞主題內(nèi)容、充實(shí)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、文字通順,字?jǐn)?shù)在5000字以?xún)?nèi),未在正式刊物發(fā)表;(2) 會(huì)議收錄論文,不收取任何費(fèi)用,僅供業(yè)內(nèi)人士交流參考;(3)文章的格式編寫(xiě)要求請(qǐng)?jiān)L問(wèn).cn或;(4)論文結(jié)束頁(yè)后另附論文全部作者詳細(xì)信息,包括作者職稱(chēng)、學(xué)歷、職務(wù)及主要專(zhuān)業(yè)方向,聯(lián)系方式,并標(biāo)明按上述5個(gè)專(zhuān)題論文應(yīng)屬的類(lèi)別;(5)論文請(qǐng)務(wù)必在7月10日之前發(fā)送到()郵箱里.

3論文評(píng)審

組委會(huì)將組織專(zhuān)家組對(duì)征集的論文進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)審,根據(jù)評(píng)審結(jié)果向論文作者發(fā)出錄取通知和參會(huì)通知,并選出優(yōu)秀論文頒發(fā)獲獎(jiǎng)證書(shū)和獎(jiǎng)品,優(yōu)秀論文將推薦給專(zhuān)業(yè)刊物正式發(fā)表.

4聯(lián)系方式

篇(7)

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

主管單位：中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)

主辦單位：中國(guó)化工學(xué)會(huì)

出版周期：半月

出版地址：北京市

語(yǔ)

種：中文

開(kāi)

本：大16開(kāi)

國(guó)際刊號(hào)：0438-1157

國(guó)內(nèi)刊號(hào)：11-1946/TQ

郵發(fā)代號(hào)：2-370

發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1923

期刊收錄：

CA 化學(xué)文摘(美)(2009)

CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽(yù)：

中科雙效期刊

聯(lián)系方式