流体力学的重要性范文

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1 资料与方法

1.1 一般资料。

本次研究所选病例均为我院于201 3 年6 月至201 5 年6 月收治的急性药物中毒患儿, 共印例。所有患儿均采用床旁血液灌流进行治疗。其中, 男患儿34 例, 女患儿26例; 年龄2 口3 岁, 平均年龄( .5 2 1士1.34 ) 岁; 发病至就诊时间3 哄小时, 平均( .3 52士.0 4 ) 小时。药物中毒原因: 有机磷农药中毒19 例, 安定类药物中毒2 例, 卡马西平中毒巧例,其他药物中毒4 例。所有患儿均出现不同程度的呼吸抑制、头痛、恶心、呕吐等症状, 并在经过尿检和胃基础胃酸分泌量测定、胆碱醋酶检查之后确诊为急性药物中毒。

1.2 护理方法。

所有患儿均采用床旁血液灌流进行抢救治疗,同时, 在治疗的过程中给予患儿相应的急救护理: 第一, 建立l}部寸血管通路。采用动脉直接穿刺法为患儿建立血管通路但是,考虑到患儿可能躁动、不合作, 所以护理人员应使用约束带将患儿穿刺侧的前臂、手掌等部位约束起来, 限制其活动。同时,为防止穿刺针滑脱, 护理人员应使用弹力绷带将穿刺针的针翼固定住。在灌流结束之后将穿刺针拔出, 并对穿刺点进行压迫止血海半小时放松压迫一次,直至不出血 。第二灌流器护理。在灌流之前先将灌流器静脉端向上, 之后再启动血泵, 以每分钟5-0 100侧的速度预冲30 00侧生理盐水。冲洗5 分钟之后再以每分钟10 侧的速度将肝素生理盐水注入灌流器和体外管路中, 并保持动脉端线上, 从而使灌流器充分肝素化。在冲洗过程中, 护理人员可用手轻拍灌流器, 从而将其中的气泡和微粒彻底清除。第三, 血液灌流综合征的护理。如果患儿在灌流开始30 分钟内出现了躁动、寒战、血压下降等情况, 则首先考虑血液灌流综合征的可能。对此, 护理人员可从以下几个方面实施护理:

①给患儿保温;

② 静脉滴注地塞米松, 并将血流量流速调低至每分钟30 侧;

③输入10 耐生理盐水。等到患儿的症状缓解之后将血流量恢复至原来的数值。第四, 凝血护理。凝血会大大降低灌流效果, 甚至会使患者不得不终止灌流团。因此,预防凝血的发生非常重要。对此, 护理人员可从以下几个方面加强预防:

①严格按照说明书进行操作, 从而保证灌流器充分肝素化。

② 灌流过程中定期监测A C 丁给患儿静脉输注肝素,等待10 分钟, 患者全身肝素化之后再开始进行血液灌流。灌流期间根据A -CI 结果追加肝素, 并在灌流结束前半小时内停用肝素。

③必要时给予患儿鱼精蛋白中和肝素。

④如果患者有凝血倾向, 则在灌流过程中使用生理盐水快速冲洗。第五, 血液灌流报警的处理开始前调节合理安全的报警线, 灌流过程中如出现报警立即采取相应措施解除报警。第六, 监测生命体征。在灌流治疗过程中, 护理人员应密切观察患儿的呼吸、有创血压、心率等情况, 给予患者吸氧治疗 。如果发现患者血压下降, 则应及时降低血流速度, 并协助患儿取头低脚高位。如果血压下降是因药物中毒所致, 则应在灌流治疗的基础上静脉滴注升压药。

第六, 致热反应的护理。为预防致热、寒战等症状,护理人员应在灌流治疗开始前预防性静脉滴注地塞米松。第七,灌流结束后的护理。在血液灌流结束后需进行回血。然而生理盐水回血可能导致毒物、吸附剂解离, 从而再次进入血液中,所以护理人员应在灌流结束后用空气回血, 但是回血过程中也应注意防止气体进入血管导致空气栓塞。

2 结果

本次研究中, 经过床旁血液灌流与急救护理,60 例患者中有1 例因抢救无效而死亡, 另外59 例患儿抢救成功并痊愈出院。

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CRRT联合血液灌流是治疗某些急性中毒最有效的方法之一[1]，血液通过透析器及灌流器的过程中，通过树脂特异性吸附作用直接清楚体内毒素及药物，并纠正毒物引起的电解质和酸碱平衡，挽救患者生命，缩短住院时间，意识转清快。

我院自2010年6月～2013年1月收治15例急性重症有机磷中毒，引用此技术，挽救了14例患者的生命，取得了良好的效果。现总结如下：

1 方法

1.1 常规治疗方法，患者入院后，采用常规洗胃、导泻、利尿、补液、解毒药的应用及对症治疗，呼吸机辅助呼吸4例等内科综合抢救。

1.2操作方法 血管通路选用股静脉插管，丽珠HA-230血液灌流器，贝朗CRRT机，N69透析器，先用5%的葡萄糖500ml冲洗灌流器，再用1000ml肝素盐水（每500ml加2500U肝素）冲洗，速度为100ml/min，冲洗时需要用手轻拍及转动灌流器，清除脱落的微粒，同时排除气泡，再用500ml生理盐水（500ml加入12500U肝素）冲洗200ml，连接至透析器的前端，进行密闭式冲洗，冲洗时间不得少于20min。置换液按Prot配方自制，以前稀释方式输入，3000ml/h的速度。抗凝方法采用依诺肝素抗凝，治疗模式与时间采用连续性静脉-静脉血液滤过（CVVH）模式，血流量为150～180ml/min。先做血液灌流加血液透析，2h后，灌流器吸附能力达到饱和后回血取下灌流器，再继续透析1～2h。

2 护理

2.1患者准备，患者平卧与床上，昏迷者固定四肢，防止躁动。患者与家属均有不同程度的紧张、焦虑、恐惧等心理，因此要做好患者及家属的宣教工作。治疗前向患者及家属耐心讲解相关知识及综合治疗的效果，介绍血液灌流联合CRRT治疗方法的优越性及可行性，减轻患者的恐惧和顾虑，取得患者的配合和信任，使其增强战胜疾病的信心。

2.2血管通路 尽早建立血管通路，血液管路通畅是保证灌流顺利进行的前提，因此在治疗中固定好股静脉导管，防止管道受压、扭曲、折叠、脱落。保证足够的血流量，护理上要及时发现和处理血流量不足的情况。

2.3 全身肝素化，中毒患者一般都处于凝状态，肝素用量一般比普通透析要高，首次剂量按照1.0～2.0mg/kg，静脉给肝素10min后才开始灌流。

2.4严密观察，治疗过程中严密观察患者的生命体征、神志变化、瞳孔反应等，保持呼吸道通畅，随着血液灌流的作用，药物逐渐被灌流器吸附，1～1.5h后患者逐渐出现躁动、不安，需要床档加以保护，防止坠床，四肢可以用约束带加以约束，以防导管脱落[2]。注意观察血流量及静脉压，跨膜压等个参数的变化，若持续的静脉压或跨膜压高报警，可能是静脉回流受阻或是静脉管路及透析器凝血，查明原因，必要时更换透析器及灌流器继续透析。灌流器及透析器易发生凝血的原因是①灌流器及全身肝素化用量不足。②血流量不足。③温度太低。

2.5并发症的观察及护理

2.5.1低血压 有1例患者出现了低血压，烦躁不安，四肢冰凉，若出现低血压，减慢血流量，去枕平卧位，使用升压药，更据医嘱补液，输注高渗葡萄糖等。

2.5.2仔细观察，观察股静脉置管处有无渗血，皮下有无出血等表现。如有及时通知医生并作相应的处理。

2.6治疗后的护理 ，结束治疗时按照操作规程进行回血，防止发生空气栓塞。做好深静脉导管的护理，并妥善固定，记录超滤量，检测生命体征并做好记录，观察患者有无不良反应。做好患者与家属的宣教工作，与病房护士做好交接班工作，并记录。

3结果

通过15例，治愈14例（93%），死亡1例（6%），治愈的14例行血液灌流1～3次后意识恢复，神志清楚，随诊生存状态良好，无后遗症出现。1例重症中毒合并呼吸衰竭，中毒后12h才被发现送至医院，抢救无效死亡。

4结论

血液灌流能清楚脂溶性的药物和毒物，已广泛应用与临床的急性毒物中毒的抢救治疗手段，并取得了良好的效果，但它只能清除毒物，而不能纠正中毒引起的水电解质及酸碱紊乱，合并急性肾功衰，心衰，等危重患者的抢救，而CRRRT治疗能解决其问题，将CRRT联合HP应用与治疗急性中毒患者，效果相当明显，它快速、有效、直接清除毒物有效的方法。

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作者简介：李小川（1976-），男，河南焦作人，扬州大学能源与动力工程学院，讲师；田萌（1977-），女，陕西安康人，扬州大学能源与动力工程学院，讲师。（江苏?扬州?225127）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）23-0047-01

“工程流体力学”课程在能源动力类工科专业中占有非常重要的地位，主要研究流体（液体和气体）的平衡、运动规律及其实际工程应用的技术科学，是力学的一个重要的分支学科。通过本课程流体力学的基本概念和基本原理的学习，学生掌握分析和解决本专业中涉及流体力学问题的能力，为后续专业课程学习奠定基础，然而当前的教学效果并不理想。自然界和人类生活中，以及工农业生产的各行各业中均广泛存在流体流动现象，但是由于缺乏对生活的观察，学生很难做到对课本讲授内容形成直观映像。此外，自然界中的流动现象往往包含多种流动方式，在理论分析与公式推导中涉及许多复杂的数学理论与方法，经验公式多，且不易理解记忆，给学生的学习带来很大困难，导致教师难教、学生难学，实践与应用起来更是难上加难，教学效果不理想，教学目的难以实现。还对后续专业课的学习造成很大影响，进而影响本科教学的整体质量。因此，“工程流体力学”教学改革势在必行。

一、“工程流体力学”教学调查研究

“工程流体力学”课程通常是开设于热能动力工程专业二年级阶段。对扬州大学的学生的问卷调查显示，多数学生对“工程流体力学”课程的评价是“难学”。为何会有这样的评价，通过分析发现，存在几个方面的原因。

1.研究对象比较抽象

“工程流体力学”课程本身研究对象是流体，没有一定的形状和具有流动性，这是流体区别于固体的本质特征。这一特征决定了流体力学研究理论比较抽象、经验公式繁多且推导过程复杂不易理解、易混淆，进而导致了本课程教师难教、学生难学，教学效果不够理想。因此，能否将前面学习过的对“固体”平衡和运动物理规律的分析方法通过比拟的方式移植到“流体”上，并使其形成正向的学习迁移是学生能否很快的掌握本门课程学习方法、学好本课程的一个很重要的方面。[1]

2.教师与学生

“教学”包括“教”与“学”两个方面的内容，忽视任何一个方面都有可能造成教学效果的不理想。理论课教学是工程流体力学课程教学的主要方面，是进行实验指导和应用于工程实践的基础。某些任课教师为了自己的方便省事，教材和教学内容仍然是多年前的老教材，对现阶段流体力学的发展方向和研究成果，以及本学科的最新科技前沿理论及工程应用进展不能做到及时更新，教学内容与实际应用严重脱节。

教学方法单一呆板，无法吸引学生的兴趣。经常看到这样一种现象：教师在讲台上只顾着自己滔滔不绝地讲，忽视了课堂教学的互动性和学生的主观能动性，学生了无兴趣的在座位上睡觉、开小差、玩手机，基本上是教师在向学生单方面地传授知识，这样的教学效果是很低的。[2]

本专业本科生新的培养方案中课程设置有这样一个特点：课程增加，课时压缩，总学分保持不变。“工程流体力学”课程理论课学时从64压缩到48学时，在教学内容总量不变的情况下，每堂课教授的内容，即学生需要接受的信息量就大大增加了，严重增加了学生的负担。“浮躁”是当代很多大学生所普遍具有的心理特征，导致的直接结果是学生自制力差、怕吃苦，上课前不预习、课后不认真复习、作业普遍抄袭。

二、教学改革的目标

围绕当前“工程流体力学”课程教学中存在的问题，以提高课程教学质量、实现教学目标为目的，进行了如下方面的改革：改变教育理念，以课程改革与教学适应新时代的要求为目的；加强教学方法与教学手段的改革，提高“教”的质量；加强课程的应用性，解决基础理论课程的知识教育、应用能力与创新能力的培养，全面提升学生的综合素质；加强课程教学评价与考核体系改革，引入全程教学评价与考核机制。[3]

三、“工程流体力学”教学改革探索

从上面的分析可知，“工程流体力学”课程教学效果不理想存在很多方面的原因，因此，教学改革也要同时从多方面入手才可以起到事半功倍的效果。以下是笔者在扬州大学热能与动力工程专业本科生课程教学中进行的探索与尝试，取得了较好的效果。

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中图分类号：G641 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）12-0220-01

一、重视“绪论”课

在正式绪论课之前，先以“引子”的方式引入流体力学的概念，并列举生活中存在的流体力学现象，例如球类运动，运输行业，长距离体育项目激发学生对流体力学的兴趣，并强调流体力学存在于自身身边，并不是高深的学问，打消学生对学习困难的顾虑。

再列举流体力学在专业中的应用，例如水力学中的管道、渠道等，空气动力学中的气象污染扩散、室内通风等，强调流体力学对于专业来说是一门重要的专业基础课，在流体力学课程的基础上架设的多门专业课如《化工原理》、《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》均需要流体力学课程相关理论的支撑，使学生知晓学好流体力学课程的重要性与必要性。

之后再少量列举专业外流体力学的应用，如水力发电、火力发电、心脑血管疾病、石油的开采和运输、航空航天、给排水等向学生传达学好流体力学不仅可以在本专业有所发展，还可以向相关专业进行渗透，进一步激发学生学习的兴趣。

二、教学手段的改革

1.利用辅助教学手段，将抽象教学转换为形象教学

1.1针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。利用目前国际上比较前沿的软件Fluent（在美国的市场占有率为60%。凡跟流体，热传递及化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。其在石油天然气工业上的应用包括：燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流、管道流动等等）、Flash、虚拟现实、录像等手段针对流体力学课程制作助教型和助学型两套多媒体辅助教学软件。

1.2充分利用助学型教学软件，使授课系统化。授课前先将流体力学助学型教学软件下发至每一位学生，要求部分内容自学，部分内容课堂讨论、部分内容自行设计、搭建模型并求解，充分解决传统讲授部分学时占用过大，大部分的学时均被教师用来课堂推导、计算、分析、总结，没有充分调动学生的积极性和主动性的缺点。并将一些涉及到科技前沿应用的知识点、和日常生活非常接近的知识点以及涉及到的相似相近内容体现在助学型教学软件中，增加学生对课程学习的兴趣。

1.3充分利用助学型教学软件，加强学生实践环节训练。流体力学实验不仅涉及到经典的流体力学模型建立、计算、求解、验证还包括可以将各种模型相互组合，组合后验证经典流体力学经典公式、模型在新模型建立及求解过程中的应用。在助学型多媒体课件软件中，设计各种经典流体力学实验环节，规定学生在课余时间自己动手在虚拟的助学型教学软件中进行实验环节，达到使学生锻炼动手动脑能力的目的。另外，还可利用助学型课件软件中的典型模型组合功能，在课余辅导中，让学生自己动手建立模型。

1.4充分利用助教型教学软件，使教学不再枯燥乏味。在流体力学教学过程中，经常会遇到简单口述和简单二维图片无法阐述清楚的内容，在教学过程中辅助老师的讲授进行演示，不仅可以减少教师的无谓劳动也可以增强学生对这些知识点的理解。

2.增加习题课比例，注重实践性习题

之前的教学过程中只是对课后习题中出错率较高的习题进行课堂专门讲解，但经过一段时间的教学探索，发现这样的方式对学生的学习积极性并没有起到大的促进和改善，因此将课堂教学时间的一部分专门开设为习题课，选择有实践性甚至是直接从实践环节总结出的习题，习题给出后，并不由教师直接讲授解题思路与方法，而是选择学生上讲台，一边解题一边向大家介绍自己的解题思路，在解题的过程中有的学生就能够发现自己考虑的不周全的地方，或者下一位学生就能够指出上一位学生的出错点，这样全班学生的思想都被调动起来进行思考，题目也在大家的讨论中得到了正确的解答，学生对于这个知识点的掌握也就更加清楚明了。这样的做法虽然会压缩理论课教学时间，但是学生对于相应概念、公式、理论的理解却更加深入。让学生真正成为课程学习的主体，达到“教”与“学”的同步。

三、考核方式的改革

传统教学模式中，考试卷子可谓“分量最重”，学生对该门课程的掌握程度完全凭借一张试卷中的十几道试题体现，在题目的设置、试卷的审阅、批改过程中难免会遇到平时课堂表现不错但实际考分却并不理想的学生，因此，笔者将《流体力学》课程考核方式设定为40%平时成绩+60%考试成绩组成，平时成绩由课堂随机提问、习题课习题完成情况、作业成绩、课堂出勤率共同组成，强调在随机提问与习题课中，只要积极回答问题就会得到相应的加分，鼓励学生积极参与课堂讨论。考试试卷也由原先的重视计算题和应用题转为多种题型增强多种形式的考核，从多方面考查学生对知识的掌握程度。

也可以通过开卷或大作业形式考核学生灵活运用基本理论分析问题、解决问题的能力，题型可为一些综合性的计算题和分析题，如：简单管网的计算、简单管网系统运行工况的分析等，分值可计算入平时成绩并在平时成绩中占60%～70%的比例。

总之，改革课程考核内容是“流体力学”教学综合改革的又一项重要内容。必须多能力、全方位地考核学生，全面反映学生掌握该课程基本知识的程度和综合运用能力，动手能力。

四、结语

《流体力学》是面向应用型工程技术人才的课程，教师在教学时要注重教学理念的转变，不断进行教学方法的改革，使学生全面学习和掌握知识，进一步提高“工程流体力学”课程的教学水平。

参考文献

[1]朱俊锋，梅群，李一帆. 浅谈土木工程专业工程流体力学课程教学改革[J]. 山西建筑，2010， 36（23）： 224～225

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中图分类号：G643 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）20-007-01

流体力学是力学的一个分支，是研究以水为主体的流体的平衡和运动规律及其工程应用的一门学科，土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、给水和排水以及防护工程等。

土木建构物的建筑环境不可避免会有地下及地表流水的影响，对于高层，或者高出建筑物，风对建筑物的影响也是不可小觑的。在建筑物设计之初不但要考虑这些流体对施工的影响，在建成后，也得防范流体的长期作用对建构物的负面影响。怎么认识这些影响？通过对流体力学的学习，会使我们对流体形成一种客观正确的认识。

1、流体力学在创业团队参与工业民用建筑设计中的应用

创业团队参与设计的工业民用建筑是常见建筑，对于低层建筑，地下水是最普遍的结构影响源，集中表现为对地基基础的影响。

如果创业团队参与设计时对建筑地点的地下基地上水文情况了解不到位，地下水一旦渗流会对建筑物周围土体稳定性造成不可挽救的破坏，进而严重影响地基稳定，地基的的破坏对整个建筑主体来说是寿命倒计时的开始。对于这些严重影响建筑物寿命和甚至波及人生安全的有水的流动性造成问题可以通过水力学知识在创业团队参与建筑物的实际施工之前给以正确的设计与施工指导。

现在创业团队参与设计的建筑越来越趋向于高层，高层节约了土地成本，提供了更多的使用空间，但也增加了设计施工问题。因为随着高度的增加，由于地表及其附近物体对气体流动的阻碍减少，气体流动速度很大。对建筑的影响是使建筑产生侧向变形，风大时产生振动。主要由基本风压，风压高度变化系数，风荷载体形系数，风振系数。这些系数和所在地的风的大小，建筑高度，建筑的外形，和地区粗糙度有关。

在创业团队参与设计的工民建筑中的另一些方面如水景景观供水，暖气水管网供水等问题中，通过流体力学的科学计算，会对这些在具体实施的过程中可能出现的问题给出科学的数据依据。

2、流体力学在创业团队参与设计给水排水工程中的应用

创业团队参与设计的给排水工程：用于水供给、废水排放和水质改善的工程。分为给水工程和排水工程。古代的给排水工程只是为城市输送用水和排泄城市内的降水和污水。近代的给排水工程是为控制城市内伤寒、霍乱、痢疾等传染病的流行和适应工业与城市的发展而发展。现代的给排水工程已成为控制水媒传染病流行和环境水污染的基本设施，是发展城市及工业的基础设施之一，市政工程的主要组成部分。给排水研究的主要对像就是水，在以导水为主要目的的运作做中，主要问题就是合理完善的解决“流水”问题。在这方面，水主要是以管道为媒介进行疏导的，疏导中，不同的地放水流量积水性质不一样。单看水流量，就对管道长生种种要求。

针对这些实际中的问题，通过水力学理论的研究，可以得到合理的答案，获得合理的方案。创业团队参与设计的为施工人员正确的施工提出正确理论依据。针对性的计算不但可以节约施工时间成本，更加合理化了管材等的配置。

3、流体力学在创业团队参与设计道路桥梁交通中的应用

道路路桥工程是关乎民生，国防建设的重大工程，它的安全性可靠性更是重中之重。此外，由于路桥的造价很高，且修建需要一定的时间，因此大多数创业团队参与的路桥设计使用年限是很长的。在这么长的时间里，经受水流的长时间的侵蚀作用，要保持极高的结构强度与结构健康性。那么对这些侵蚀的来源有准确的了解定性，还要有确切的数据一边结构设计和材料选用作参考就显得尤为重要。

这些重要工程在施工，使用和维护当中最普遍的是遇到水流的影响。对于公路，铺设时的选址与路基稳定性都会受到水的影响，创业团队参与的施工与使用过程中对于集聚水的的及时排除以消除对路面影响，此外还要考虑路边渗水问题等等。对于桥来说，由于其建筑环境的特殊性，流水影响就是它的主要问题，水流的持续性对桥墩来说是持续性破坏，这是不可避免的，尤其是对于多雨地区，突发性的大水对桥墩的稳定更是严峻的考验。

这些问题可以依靠流体力学的只是给出一定的解决依据。具体的是结合施工地当地水文情况根据流体力学理论知识给出水流的一些合理的可依据信息，指导设计与施工，给出科学的依据。

结束语：

流体力学在是一门重要学科，尤其是在工学领域，对土木工程中创业团队参与设计的的水利，港口，道桥，建筑等有着重要应用。作为一名土木创业团队中的学生，应概积极体会流体力学的重要性，并努力学好流体力学，丰富完善自己的知识体系。

参考文献：

[1] 方达宪.杨亚红.流体力学[M].科学出版社.2005年9月.

[2] 赵嵩颖.工程流体力学[M].航空工业出版社.2010年12月.

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1.学生学习兴趣不高

提到力学，多数学生会觉得很难，这种先入为主的感觉会使学生对这门课程产生很大的抵触情绪，不愿意学。再加上同时开设的工程热力学和传热学等重要的专业基础理论课，越发加重了学生的学习任务。另外，流体力学课程习题量大，需要学生花费大量课余时间复习和做题，就更加影响学生对这门课的学习兴趣。因此如何帮助学生克服对本课程的畏难情绪，激发他们学习流体力学的兴趣，是提高教学质量的首要因素，也是教学改革的目标之一。

2.教学方式单一，课堂气氛死板

现在是信息社会，对人才的要求很高，这就要求教师在教学过程中按照“厚基础、宽口径、高素质”的目标[2]进行专业人才的培养，这对传统的黑板加粉笔的教学方式是一种挑战。另一方面，随着课时与学分制的挂钩，学时被普遍压缩，这也给课堂教学带来很大的压力。众所周知，传统的教学方式把很多时间用在了绘图和板书上，无形中缩减了教与学的时间，教师要想在规定的时间内完成教学大纲规定的教学内容，就必须加快讲课节奏，删减授课内容，或者占用习题课或实验课的时间，这些都将导致这门课程的信息量不够，而且学生也没有机会及时消化所学的理论知识，更谈不上举一反三了。同时，“一言堂”式的教学方法使得课堂气氛死板，学生对课程的学习兴趣锐减，也影响了教学质量。

3.理论教学与实验教学的脱节

在流体力学的教学过程中，实验环节起着不可替代的作用。实验教学不仅可以培养学生的动手能力，帮助学生更好的理解理论知识，而且可以启发学生对理论知识的创新性应用[3]，很多学校不重视实验课的教学，实验教学完全放在理论教学之后甚至放在考试之后集中完成，大大降低了实验教学的作用。

二、课程教学改革的基本内容

1.传统教学方式与多媒体相结合

在现在的流体力学教学中，黑板加粉笔的教学方式是很多高校教师仍然采用的教学方式。这种方式对于公式的推导、例题的计算效果很好，但是在流体力学的教学中需要辅以很多图片，如果全用板书来讲，必然花费很多时间。传统的教学方法无法满足教师在教学中的信息量，当然也不能完全脱离板书，毕竟公式的推导，例题和习题的讲解用板书的效果要优于多媒体。在讲绪论部分内容时可以介绍流体力学的发展史及流体力学在现实生活和工程实践中应用的实例，如果单纯用板书讲，会很枯燥，达不到启发学生学习兴趣的目的，如果辅以多媒体，结合图片、短片、动画来讲就会有很好的效果。所以笔者认为，应当将传统的教学方式与多媒体教学方式很好的结合起来。

2.理论知识与专业知识相结合

流体力学这门课程不仅理论性很强，而且和工程实践结合的非常紧密。该课程是后继专业课程的重要理论基础，所以将相关专业知识穿插在流体力学课程中进行介绍有很多好处。首先，可以帮助学生加深对专业的理解。流体力学课一般在第五学期开设，此时学生已结束公共基础课的学习，开始了专业基础课和专业课的学习。调查表明很多学生此时对专业还处在迷茫的状态，不知道建环专业具体是做什么的，自己将来能干什么。在流体力学课程的教学中采用理论知识与专业知识有机结合进行讲解的授课方式可以帮助学生在学习理论知识的同时加深对专业的了解。再者，学生了解了专业也就有了学习的方向和动力，自然有助于提高学生对流体力学课程的学习兴趣。比如在讲授流体的热胀性时，介绍采暖系统膨胀水箱的作用及系统膨胀水量的计算方法，使学生既掌握了液体热胀性的计算公式，又了解了自然循环采暖系统的基本原理。再比如，在讲授伯努利方程的应用时，可以介绍水泵扬程的计算方法和建环专业水泵的适用场合，使学生明白水泵是建环专业最重要的设备之一。在学生学习管网计算基础这部分内容时，可以结合采暖系统和给排水系统或消防给水系统同时学习，毕竟这些系统在北方城市是到处可见的。在介绍气体射流知识的时候可以结合空调房间的气流组织进行介绍等等。

3.理论流体力学、计算流体力学与实验流体力学在教学中的结合

研究流体力学方法有理论分析的方法、数值分析的方法和实验研究的方法，在流体运动规律的研究中，三种方法相辅相成。但是在教学中，我们往往更多的是强调理论的重要性，而忽视了计算流体力学和实验流体力学对理论学习的帮助。应当充分将计算流体力学和实验流体力学的部分补充进来，这样才会使整个课程内容丰满，也可以扩宽学生的知识面，培养其解决问题的能力。

（1）理论流体力学与计算流体力学相结合

随着计算机技术的迅猛发展和数值计算技术的不断提高，计算流体力学（CFD—ComputationalFluidDynamics）技术得到了空前的发展，CFD技术可以在短时间内模拟流场内的温度、速度和压力的分布情况，可以较好地模拟流体的流动过程和传热过程以及污染物的扩散过程等，因此被广泛应用在各行各业。建环专业涉及大量与流动相关的问题，因此也不例外。可以用CFD技术模拟空调房间的气流组织和温度分布，模拟水和空气在管道内的流动情况，模拟火灾时建筑内烟气的流动规律。在CFD领域，目前世界上最具有代表性的计算商用软件有PHOENICS（英国）、CFX（美国）、FLUENT（美国）、STAR-CD（日本），这些软件均采用经典的流体理论和通用流体计算程序作为模型的核心，并提供丰富的计算方法处理湍流流动，具有强大的前后处理功能。这些新技术的发展对流体力学课程的教学提出了新的要求。在流体力学的教学过程中除了重点讲授理论流体力学的知识外，应当增加计算流体力学的知识，一方面可以增加信息量，拓宽学生的知识面，为进一步的学习和今后的发展奠定扎实的基础，另一方面可以用CFD技术模拟简单的流动规律和流动现象，帮助学生加深对流体理论知识的理解，起到相互促进的作用。图1是用CFD技术模拟的简单流动现象，（a）图验证了圆管中的层流运动，证明断面流速为旋转抛物面。（b）图给出了流体经过弯管时的断面压强分布规律，充分说明了离心力的作用是弯管中产生涡旋的主要原因。可以将这些模拟结果通过多媒体展示给学生，让他们在掌握理论的同时增加感性的认识，可以很好的提高学生的学习兴趣。图1只是两个简单的例子，流体力学中有很多例子可以通过数值计算和模拟穿插在教学过程中，得到很好的效果。

（2）授课与实验的有机结合

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中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0248-03

一、引言

英国著名教育学家J.K.Gilbert教授在其组织编著的“Visualization：Theory and Practice in Science Education”一书别强调：可视化技术在现代科学教育教学中的应用是一个亟待深入研究的问题[1]。Gilbert教授从认知模型的角度考虑了可视化在宏观、亚微观和符号层面认知中的作用，讨论了照片、示意图、图表等可视化技术在科学知识描述中的功能。本文在总结“流体力学”、“空气动力学”和“计算流体力学”教学内容以及“飞行器部件空气动力学”教学经验的基础上，结合参考文献[1]中的教学思想，系统探讨计算流体力学（CFD）可视化技术在流体力学课程教学中的应用。

CFD是采用计算机模拟流体流动及相关现象的一门科学，主要涉及物理、数值数学和计算机科学等学科。CFD的应用历史可追溯到上个世纪70年代，理论研究的历史则更早一些。随着计算机技术的发展，CFD所能求解问题越来越复杂，最早是求解简化方程控制的跨声速流动，到了80年代初就可以求解二维或三维的Euler方程，随后Navier-Stokes方程的求解也成为可能。经过本世纪近十年来的快速发展，CFD技术基本成熟，相应的软件被广泛的应用于航空、航天、汽车、船舶、生物、材料、气象、海洋以及石油工业等领域。

在应用需求的牵引下，目前大部分CFD软件都已经具有非常友好的人机交互界面，不仅能够以一定精度计算流体运动控制方程、模拟复杂的流体流动，更能够通过一定的可视化技术显示所计算流场的空间结构和时间演化特征。因此，流体力学本科与研究生教学中涉及的诸多基本概念、一般规律和关键问题等，都可以结合CFD软件进行直观而科学的探讨。

二、基本概念的解释

在传统的教科书中，流体力学中的基本概念，如流场、梯度、散度、旋度、流线、迹线、点源和偶极子等，常常采用一定的数学公式或抽象语言来描述，这对学生理解实际的流体流动问题是十分不利的。借助于CFD软件，上述概念可以采用云图、矢量图和等值面等十分直观的显示出来，下面举例来说明。

标量场可采用云图来显示，所谓云图就是采用不同的颜色对应不同的标量数值。图1所示为利用云图显示喷管流场中马赫数的分布情况，其中黑色到白色的渐变表示马赫数从0.1变化到5.0。由喷管内部流场中颜色的分布可以看出，喷管内部马赫数从左到右是一直增加的。这样一种显示方法不仅直观的显示了什么是流场，更从物理上说明了流场中马赫数的变化规律。

由于矢量既有大小又有方向，矢量场不能像标量场那样仅仅以颜色的变化来区分。在CFD中矢量一般用具有一定长度的箭头来表示，箭头的方向对应矢量的方向，箭头的长度代表矢量的大小。图2所示为喷管内部速度矢量场，由图可以看出流场中每个点处的速度相对大小和方向，很直观的表示了喷管内部气体逐渐加速的过程。图3所示为喷管内部流线，每条曲线表示定常流动条件下流体质点在喷管中的运动轨迹，同样直观的表现了喷管的流场结构。

在流体力学教学中经常会从简化的模型出发，讨论理想状态下的流动问题，如点源、偶极子等的流动。这种流场在现实中是不存在的，通过电磁学或其他方式类比来显示相应的结构往往也不够直观。借助于CFD软件则可以很容易地通过求解简化的控制方程，得到理想状态下的流场，然后通过可视化技术实现三维、动态的流动演示。随着CFD技术的越来越成熟，大部分流体力学教学中涉及的基本概念、假设等，均可以通过CFD可视化的方式展现给学生，改变传统教学方法，提高教学质量。

三、流体力学基本物理现象的演示

CFD软件是通过求解不同初、边值条件下的流动控制方程来研究流体运动特征，能够客观地反映流体运动的物理规律。因此，在流体力学教学中，很多关键物理现象，如边界层、激波、射流、混合层、卡门涡街等，也可以通过CFD技术进行分析，并通过可视化的方式展现给学生。

在流体粘性的作用下，绕流物体表面一般都会存在紧贴物面非常薄的一层区域，这层区域被称为边界层。边界层概念的提出是流体力学发展史上里程碑式的事件[3]，然而在流体力学教学中往往很难把边界层的重要性讲清楚。借助于CFD软件，可以直观地观察水流、气流中边界层的形成过程及其差别，通过显示边界层速度剖面的形状解释边界层如何影响流场结构，如图4所示。从图中可以很明显地看出壁面附近气流速度的降低，体现了气体的粘性效应在近壁附近的作用。

激波是超声速流动中广泛存在的流场结构[4]，采用CFD技术可以模拟各种类型的物体绕流，显示对应的正激波、斜激波和弓形激波等现象，从不同的角度加深学生对激波这一物理现象的理解。射流、混合层和卡门涡街同样可以通过适当的CFD技术模拟，甚至可以显示其中非常精细的流场结构。图5所示为混合层涡结构的CFD数值模拟结果，由图可以看出混合层流动的失稳过程，类似的数值模拟结果对流体力学专业高年级本科生和研究生教学是大有助益的。

四、流体力学应用问题分析

在流体力学专业的研究生教学中，常常会涉及生物流体力学、飞机空气动力学、环境流体力学、化工流体力学、汽车空气动力学等一系列应用流体力学课程。CFD软件在工业上的广泛应用为这些课程的教学提供了大量的素材。图6、图7和图8所示为鳗鱼[5]、高超声速飞行器和F1赛车绕流流场的CFD数值模拟结果，从中可以分析绕流物体的流动和受力特征，探索隐藏在背后的物理规律，加深学生对问题的理解。

五、小结

CFD软件在流体力学课程教学中有着非常广泛的应用前景，本文以具体实例展示了CFD软件在流体力学基本概念解释、基本物理现象演示和应用问题分析方面的关键作用。通过在教学中恰当的应CFD软件，可以有效地增强学生的学习兴趣，提高教学质量。

参考文献：

[1]J. K. Gilbert，M. Reiner，M，Nakhleh，Visualization：Theory and Practice in Science Education，Springer Science+Business Media B.V. 2008.

[2]J. H. Spurk，N. Aksel. Fluid Mechanics，Springer-Verlag Berlin Heidelberg，2008.

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）15-0155-02

教育部《关于启动高等学校质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》指出精品课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。《工程流体力学》是机械、热能动力工程、土建等学科的一门重要专业基础课程，在学生知识能力培养和知识体系结构中起着承上启下的作用。2007年本课程被评为国家精品课程，在4年多的建设过程中，不仅取得了建设成果，更以课程建设为契机，对教学中存在的诸多问题进行了深入研究，取得了宝贵的经验。

一、课程建设的指导思想

精品课程建设是本科教学的一项重要的基础性工作，代表着学校的办学特色和学科专业优势，是学校重点专业建设、培养高层次专门人才、开展科学研究、解决经济建设和社会发展过程中重大问题的重要基础。从学院到研究所，大家都充分认识到了精品课程建设的重要性和迫切性，认定应切实采取措施，加大课程体系优化和课程整合的力度，加快教学内容、方法和手段的改革，抓紧课程教学队伍建设，造就一支结构合理、教学水平高、教学效果好的课程教学队伍。

二、课程建设的实施方法

1.改革教学内容。《工程流体力学》作为一门专业基础课，以研究流体（液体和气体）平衡和机械运动规律为核心，通过各教学环节的学习，使学生掌握流体运动的基本概念、基本计算，为后续课程的学习奠定了基础，并能运用流体力学的基本理论解决工程中的实际问题，提高学生分析问题、解决问题的能力。旧的教学模式过于追求“自身”的完整和独立，这种体系的特点是强调系统性、整体性，重视数学推导；部分内容起点低，简单重复；忽视课程的基础作用，片面强调工程流体力学的课程教学为专业服务，不适应加强基础、拓宽专业面的人才培养模式。鉴于以上问题，删除一些和热力学、普通物理学等课程简单重复的内容，引进一些反映当代最新研究水平的内容，如紊流理论、非定常理论和新的测量技术、计算流体力学等，使学生在掌握基础理论的同时，了解课程的最新研究成果和动向。

2.加强教材建设。精品课程必须配备一流的教材，建材建设一直是我校在国内同行中影响较大的一个重要方面。目前由我校编写的流体力学方面的教材5部，分别获得国家“九五”“十五”“十一五”规划教材立项，现正在申报国家“十二五”规划教材立项。其中由电力出版社出版的《工程流体力学》曾获得过高等学校水利电力类优秀教材一等奖、全国优秀教材一等奖。在教材建设上，一直根据工程实际需要，贯彻“少而精”的原则，并从工科本科生学习课程的实际出发，“填平补齐”，循序渐进，逐步提高。并适当加强理论基础。例如，用系统与控制体的输运公式导出流体力学积分形式的基本方程，进而导出其微分形式的基本方程；又如，对实验的理论基础——相似原理和量纲分析，也给予必要的重视等。这样，便适当提高了理论起点，加强了系统性，避免了重复，而且物理概念清楚，学生易于接受。

3.丰富教学手段教学手段和方法的改革是精品课程先进性的重要体现。精品课程应该充分利用现代化的教学手段，采用有效的教学方法，与传统教学实现有机的结合。为了有效提高教学质量，采用了多种方式：（1）翻译了美国某出版社的流体教学影片，该片内容丰富生动，被国内许多高校采用，在流体力学课程的教学中起到了较好的辅助作用。（2）建设了精品课教学网站，将教学基本要求、课程进度、教学内容、典型例题、实验教学、流体力学发展简史、授课录像等上网开放，实现优质教学资源共享。学生除了在课堂上听老师讲解以外，在业余时间还可以通过网络进行复习，加深对课堂内容的理解。该网站设有在线答疑功能，学生可通过网络提出问题，教师可以在网上答疑。实践表明，教学网站的建设对提高教学质量有显著效果。（3）购置、自行制作了工程流体力学多媒体教学课件，用于流体力学课程的课堂教学。工程流体力学的特点之一是概念抽象，而且由于流体没有固定的形状，在讲解时常需要借助一些图形表示流场的存在，教学中适当利用多媒体，可减少教师在黑板上的画图时间，同时动画、视频、图片等可使内容变得生动、直观，有效提高讲课效率和教学效果。因此教学中采取以多媒体教学为主，板书为辅的教学手段，收到了很好的教学效果。

4.加强实验教学建设。实验教学是工程流体力学教学过程中一个非常重要的环节，实验教学不仅可以培养学生的动手能力，分析和解决问题的能力，而且还能提高学生的学校兴趣、加深对理论知识的理解，在实验过程中还能将流体力学的各部分知识点有机地联系起来，使之形成完整的知识链。

根据购置的实验设备自行编写了实验指导书，明确了仪器设备的工作原理、实验过程的具体步骤、实验结果的分析和处理以及实验中的注意事项等内容；为了实验教学的多样化，自行编制了工程流体力学实验教学演示软件，形象直观，使学生一目了然；自行研制了多功能空气动力学实验台，可进行平板边界层、圆柱体绕流、弯管压力分布、紊流射流等多项实验；合作研制了小型烟风洞，可演示飞机模型（包括机翼）、汽车模型（轿车、卡车）、圆柱体等流场，使实验教学的质量和效率得到了提高。

5.改革考试形式。工程流体力学中公式特别多，而死记硬背这些公式及其推导意义不大。对以往的闭卷考试形式进行了深入探讨，发现闭卷考试主要存在以下问题：（1）考试中客观题占的比重较大。客观题就有标准答案，这使得课程教学成为趋同性教学，即希望学生的认识都统一到这一标准之下；（2）考试内容中记忆性成分所占比重较大。而记忆性的知识可以通过短期突击学习获得迅速提高，这使得许多同学平时不学，临近考试“加班加点”以应付考试。另外记忆性学习较适应女生，因此出现了所谓的“女生优势”现象；（3）一次考试定成绩。教师往往根据期末考试的成绩来决定学生的总评成绩，很少考虑学生的平时成绩。这就导致了学生平时上课不认真，期末搞突击的现象；（4）由于采用闭卷考试，计算题往往比较简单，无须建立数学模型即可求解，不能反映出学生的思维能力与数学建模能力。为了提高本科教学质量，适应素质教育的要求，采用半开卷（即考试时学生只带一张A4纸，上面可以随意记录内容）的考试形式，在考试内容上，减少了客观题，加大主观题，注重内容的应用性、灵活性和综合性，注重考查学生的基本知识的掌握程度及灵活应用知识的能力。这样既能兼顾一般学生的合格水平，又能突出优秀学生的创造性思维和激发他们能力的发挥。

三、结束语

《工程流体力学》是一门非常重要的专业基础课程，它具有较强的理论性、抽象性和实践性。本文深入分析精品课程的建设，以期交流经验，提高工程流体力学教学水平，从而帮助学生更好的掌握和理解工程流体力学的具体内容，提高学生分析问题、解决问题的能力。

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为了进一步深化教学改革，加强课程建设，浙江工商大学建立了校级预选精品课程及责任教师制，为校级精品课程、省级精品课程以及国家级精品课程奠定良好的基础。而环境科学与工程学院的《工程流体力学》于2006年即被选为校级预选精品课程，目前正以校精品课程的标准进行建设。

一、课程建设的指导思想

精品课程建设是本科教学的一项重要的基础性工作，代表着学校的办学特色和学科专业优势，是学校重点专业建设、培养高层次专门人才、开展科学研究、解决经济建设和社会发展过程中重大问题的重要基础。各学院必须充分认识到校级精品课程建设的重要性和迫切性，切实采取措施。加大课程体系优化和课程整合的力度，加快教学内容、方法和手段的改革，抓紧课程教学队伍建设，造就一支结构合理、教学水平高、教学效果好的课程教学队伍，努力使这些课程进入相关专业领域的全省乃至全国先进行列。

二、精品课程建设的主要任务

1.围绕经济建设和社会发展中的问题，根据社会经济发展及产业结构调整的需要和学校课程发展规划，坚持优化学科专业结构，提高专业人才的培养质量。

2.利用学科专业具备的科研、教学等基础条件，以专业人才培养模式改革为切入点，以专业课程建设为核心，以加强课程教学基本条件建设为保障，提高学校课程的整体教学质量。

三、精品课程建设的实施方法

1.强化教师的学科意识和团队精神

在工程流体力学的教学改革中，采用多名教师协作教学，形成教学梯队，加强团队协作。形成新的教学模式。针对课程的结构，学院成立了课程教学课题组，聘用不同专业背景的教师担任这门课程的讲授任务，从而形成有专业特色的课程教学团队。在团队建设中。形成了老中青三个层次的教学骨干，共有教师7人，其中3位教师主讲，2位小班讨论，2位辅导，具有博士学位教师5人，占教师总数的71％；副高职以上3人，占教师总数的43％；40岁以下教师6人，占到教师总数的85.7％；形成了较为合理的学历结构、年龄结构和学缘结构。课程负责人孙培德教授长期从事工程流体力学教学，具备良好的师德和较高的学术造诣，人才培养成绩显著，教学经验丰富，教学效果良好，同时言传身教培养年轻教师开展工程流体力学课程的教学工作，使得课程教学队伍教学水平大幅度提高，教师之间团结协作精神好。团队成员承担各种教学研究课题并发表多篇教改论文，解决学生的创新能力与工程能力培养问题。对环境工程专业与工程流体力学课程的教学改革起到积极引导和促进作用。

授课教师分工协作，分别负责基础理论知识、能量水力计算以及工程实际应用三部分的内容，突出理论知识的系统性和完整性，同时又增加了部分讨论内容提高学生的学习兴趣，通过教学与科研结合，将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中，对教学过程起到深化作用。在教学过程中。根据每位教师的知识体系结构和专业背景的不同，配合不同的课程教学内容进行讲课，发挥团队合作精神，避免授课内容重复以及内容讲授不完全等问题，将课程内容完整化，统一化。

2.改革工程流体力学教学内容

我校是一所以商科为特色，经、管、理、工各学科共同发展的教学研究型大学，以应用型专门技术人才为培养目标，生源来自全国各地，就业面宽。《工程流体力学》作为环境工程专业的一门专业基础课，以研究流体(液体和气体)平衡和机械运动规律为核心，通过各教学环节的学习，使学生掌握流体运动的基本概念和计算方法，并能应用流体力学的基本理论，加上实验数据以及数值模拟或经验公式来解决工程中的实际问题；培养学生分析问题的能力和创新能力，为学习后续课程，从事工程技术工作和进行科学研究打下必要的基础。

从2001年环境工程00级学生首开“流体力学“课程，采用北京大学出版社出版的《流体力学教程》，随后，为了更适应工商管理类大学工科学生的授课需求。从2002年环境工程01级学生开始，课程名称改为“工程流体力学”，教材采用西南交通大学出版社出版的《水力学教程》，随后几年至今。课程教材从第一版更新为第三版，增加了边界层理论简介、有压管路中的水击现象等内容。具体的知识模块课时分配计划为：

第一章　绪论

4学时

第二章　流体静力学

6学时

第三章　流体动力学基础

6学时

第四章　水头损失

6学时

第五章　有压管道的恒定流动

8学时

水力计算可视化教学与讨论

2学时

3.完善教学条件和网络教学

(1)可视化教学

组织力量编制《工程流体力学》ppt课件、课堂全程实施多媒体课件教学，利用水力计算可视化教学软件以动画形式演示本课程部分内容。例如，第三章水动力学基础部分流线和迹线、元流和总流、恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流等概念非常抽象、易混淆，在教学过程中，我们通过可视化仿真软件，以动画形式将各种的流动形态形象展现在学生面前，原本抽象的概念变得清晰易懂，深受学生欢迎。

(2)扩充性资料

为激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习，向学生推荐了一些与本课程相关的参考书目、国内外期刊等扩充性资料，以便学生获取与本课程相关的知识信息。包括一些参考书目：①清华大学水力学教研室编，水力学，北京：人民教育出版社，1980 ；②年，水力学，北京：中国建筑工业出版社。1998。修订版，2002；③陈文义，张伟主编，流体力学，天津：天津大学出版社，2004；④禹华谦主编，水力学学习指导，成都：西南交通大学出版社，1999。以及一些与环境工程专业相关的外文专业期刊：EnvironmentalScience & Technology, Water Research, International Journal for Numerical antiAnalytical Methods in Geomechanics,Intemational Journal of Environmental Pol-lution, Chemosphere,Journal of Hazardous Materials. Applied Catalysis B: Envi-ronmeatal, Chemical Engineering Science. Chemical Engineering Journal.省略/，观看该课程完整的教学文件和多媒体课件，进行预习和复习，并可通过在线答疑解决问题，较好地满足了课程所需。

4.提高课程教学方法及手段

本课程的重点和难点主要在于流体连续介质的理论模型、公式推导应用以及实际环境工程实践中的应用，如实际液体恒定流能量方程式的应用、管路沿程阻力系数变化规律的确定、管网计算等。因此，要解决学生难掌握理解的办法主要是在实际教学中，采用多种教学方式和手段，突出重点，化解难点，使学生全面理解与掌握流体力学的理论与方法。

(1)以课堂讲授为主，突出理论知识的系统性和完整性，同时根据本课程特色及在教学过程中发现的问题，本课程组老师正组织力量自编教材，将水力计算可视化教学及国内外最新的研究动态整合到新教材体系中，满足环境类专业流体力学课程的教学需要。

f2)对课程的核心概念体系进行提炼，理清概念间的逻辑关联，由简单到复杂，由具体到抽象。让学生建立起清晰的理论概念，并通过大量的例题来加深学生对基本原理的理解和计算公式的运用。并在课程网站上进行试题自测，考试题目从试题库中随机抽取，并与人为修正相结合，实现教考分离。

(3)开展实验教学。目前，我们通过购买流体力学仿真软件，首先在网上实现各种流体力学实验的模拟操作，包括伯努力方程实验、雷诺实验、流体流动阻力测定实验、毕托管测速实验、局部阻力实验、孔口与管嘴实验、离心泵性能曲线测定等等，使学生了解这些实验的基本流程、操作步骤、数据处理，为今后实际实验操作提供良好的基础。

(4)教学结合科研。将任课教师的科研经历及最新学术成果溶入教学中，对教学过程到了很好的深化作用。该教学方法与手段使学生在毕业设计时。能应用本课知识进行设计，培养了学生的创新精神和实践能力。

(5)开展“大班教学，小班讨论”教学模式。不定期举办课外讲座(如流体力学与日常生活、流体力学在环境工程中的应用等)，进行小班讨论，也可进行网络教学及对话，使教学手段等丰富，教学过程更深化。

四、精品课程建设的近期规划

1.建设新教材体系，编写与本课程配套的精品教学及实验教材，自主开发仿真教学软件，建设工程流体力学教学实验室。

2.进一步完善丰富网络教学。提供该课程国内外相关知识内容、专业资料，通过现有网站，促进国内外同类课程间交流，扩大我校《工程流体力学》课程的社会影响力。

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中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）43-0095-03

环境工程专业中关于污染物的迁移和扩散问题、流体在管路中的输运问题均离不开流体力学的基本知识，因此，《工程流体力学》是该专业的专业基础课程，其教学效果的好坏也直接影响了后续专业课程的学习。笔者对近十年的教学进行思考和总结，并就如何提高环境工程专业《工程流体力学》的教学效果做一些探讨。

一、认真备课，形成自己的教学风格

流体力学课程的特点是系统性强、公式多，并对物理和高等数学的基础要求高，这就要求教师对这门课的内容要熟练掌握，所以笔者在课下花了很多时间把讲课的内容熟记于心，找到课程讲解中的关键点，经过自己消化和提炼，建立起自己的教学体系和风格。通常，课堂内容被分成四个部分：（1）复习上堂课的知识点；（2）提出新的工程和应用问题；（3）在黑板上给出新问题所涉及的公式的推导过程；（4）应用和总结。工程和应用问题的引入可结合专业背景，多讲实际的案例。如学生宿舍或教学楼的给水压力应该如何计算，以此引出水头损失的概念；高尔夫球表面的蜂窝状设计会使其运动的阻力如何变化，由此引出曲面边界层分离的概念。还可以在教学中适当介绍流体力学在实际生活中的应用，学生会被这些问题吸引，觉得流体力学不仅仅是速度和压力的偏导公式，而是鲜活、有用而又有趣的，因而重视并逐渐喜欢这门课程的学习。在公式讲解时要注重融会贯通，比如在讲Navier-Stokes方程时，笔者会引导学生三步走：第一步，这个方程并不深奥难懂，就是牛顿力学中的F=ma；第二步，F在流体问题上的具体体现有哪些力？无非是质量力和表面力，而表面力又分压应力和切应力，而加速度则是一个多元函数的求导问题，包括时变和位变加速度，这样方程的形式就有了；第三步，如果流体处于静止或相对静止，方程变成欧拉平衡微分方程，如果流体无黏性，方程又变成欧拉运动微分方程。通过这样一个由低到高再到低，由简到繁再化简的过程，学生就能深入理解前后学习的公式，消除学生的畏惧感。在课堂教学中，要不断地对学生提问，引导学生积极思考。只要提问恰到好处，切中要害，发人深思，学生的思维就会活跃起来。在讲解均匀流动断面的压强分布问题时，笔者会问学生，这是巧合吗？为什么会有这样的巧合？然后引导学生从过流断面的受力入手分析压强分布，学生豁然开朗。笔者也会引导学生发表自己的看法，这也无形中培养了学生的自信心，学生听课的积极性更高，而这也有助于激发教师的教学热情。

二、选择合适的教学手段

随着现代化多媒体教学手段的出现，现在课堂大多以教学课件为中心展开教学，由于节约了大量板书时间，课件中又可插入图形、图像、动画和录像等多种媒介，从而使得多媒体教学具有信息量大、教学内容形象直观等优点，这些都有助于引发学生对课程的学习兴趣。然而，笔者在教学过程中也发现，如果对流体力学中公式推导和习题讲解也采用多媒体方式，其教学效果却不如板书理想。因此，对于流体力学课程的主体教学内容应以传统的教学手段为基础，而在复习上堂课的知识点、提出新的工程和应用问题以及公式的应用和总结上，多媒体的教学手段更为合适。在绪论课上有关流体力学在专业中的应用、流体力学学科发展历史，以及后续课程中压力体画法、雷诺试验、曲面边界层分离等内容则可充分发挥多媒体的优势，通过动画、图片以及录像等内容向学生进行介绍。总之，在流体力学的教学过程中，教师应以提高教学效果为目的，对各种教学手段扬长避短，综合利用，根据教学内容的特点灵活选择合适的教学方式。

三、及时与学生沟通，调整教学内容与进度

学生反馈是评价教学效果的重要一环，因此笔者经常利用课后时间与学生进行沟通，及时了解学生的学习情况，并根据学生的反馈信息，实时动态调整教学内容和教学进度。笔者在平时与学生的沟通中发现，学生认为流体力学难学，其难点主要是相关的高等数学、大学物理和理论力学的知识点较多，并且已有所遗忘造成。因此，如果在上课中直接引入，学生必然会有陌生感，也就影响了相关的流体力学知识点的学习效果。针对上述情况，笔者在静力学的流体平衡微分方程推导前，先给学生复习泰勒级数的相关内容，在液体作用在平面上的总压力的教学前，先复习静面矩、惯性矩等相关内容，在流体运动学内容的教学前，先给学生复习梯度、旋度和散度的概念。通过上述措施，教学效果有明显改善。在学习不可压流体动力学基础时，由于相关概念较抽象，涉及较多高等数学的知识点，因此学生感到吃力，上课的互动效果也变差，这时，教师应适当放慢教学进度，同时也可根据学生掌握的实际情况，适当降低教学要求和难度，将教学重点放在对概念的理解上。毕竟，在目前各专业及其基础课程学时数减少的背景下，适当地对某些知识点的教学要求进行调整是有必要的。

四、注重作业批改，上好习题课

作业是流体力学教学中的重要环节，学生通过独立完成作业，可深化对课堂所学知识的理解，提高对实际工程问题的分析能力和解决能力，并进一步检验课堂教学的实际效果。学生的作业布置应该做到“少而精”，并力求习题具有典型性，能涵盖主要的教学内容，教师应紧扣基本概念和基本方法精选题目，同一类型的题目一般控制在2道以内[1]。在作业的批改过程中，教师不应只是给出对或错的评判，而是应该根据学生的解题过程，给出求解出错的关键点，并在作业本上明确标示出，笔者还会在学生的作业本上写上批语，对于完成情况较好的学生，针对其解题思路和书写情况等给出肯定的评价，而对于完成情况较差的学生，也会指出其应注意的地方，并提出改正的要求，最后再根据学生的完成情况给出成绩等级。通过上述方法，使学生自觉意识到作业的重要性，同时也感受到教师对其学习行为的尊重，上述措施也能促使学生认真完成作业，减少抄袭现象。为了能深刻理解流体力学的理论知识并能加以灵活运用，需要求解各类典型题目来获得经验并不断消化各知识点并达到触类旁通的效果[2]，习题课正是实现上述目的的有效手段。习题讲解不能只给解答过程，而是要站在学生的角度，以学生为主体和他们一起讨论问题、研究问题、解决问题，体现互动式教学；对于某些问题的求解，也力求能从不同的方法入手，开阔学生思路，例如对于平面和曲面在液体中的受压大小问题，教材分别给出了这两个问题的求解公式，教师可引导学生：既然平面是曲面的一种特殊情况，那么能不能用曲面的压力体概念去求解平面在铅垂方向的受力大小呢？结果证明是可以的。习题的讲解还应反映学生对课程的掌握情况，因此不仅要讲正确的分析过程，还要讲作业中出现的错误的分析过程，并通过对比分析，找到出错的原因，进一步厘清和深化概念。教学工作是一项繁重而又细致的任务，需要教师有扎实的专业基础，“学而不厌，诲人不倦”，因此教师也要在教学过程中不断地学习，从掌握学科知识的深度和广度上不断要求自己，在教学内容、教学方法和教学手段等方面做有心人，只有这样，才能不断改善教学效果，为环境工程专业的人才培养打下坚实的基础。

参考文献：

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一、前言

《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学，它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上，具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点，对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高，因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂，普遍缺乏对流体力学理论的感性认识，都有某种程度的畏惧感，导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。

我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能，它是各专业后续课程如：液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。

为此，作者通过教学实践，就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨，以期提高《流体力学》的教学质量。

二、以传统课堂教学为主

《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块，它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始，对抽象的理论理解速度慢，对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦，因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中，学生获取知识主要是听教师讲课，通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点，以学生容易接受的讲课速度，留给学生更多的思考和消化的时间，再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动，会达到很好的教学效果。

(一)结合实例，讲清楚基本概念

流体力学的概念多、现象多，且很多概念和现象比较抽象，难以理解，诸如：拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解，例如在讲授描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时，学生们很难理解。为了将概念通俗化，上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例：①在每一辆公交车上安排记录员，记录每辆车在不同时刻（站点）上下车人数，此法类似于拉格朗日法的质点跟踪，它与迹线的定义对应；②在每一公交站点安排记录员，记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数，此法等同于欧拉法，与流线的定义对应。

在讲解伯努利方程原理的时候，例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象，让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。

概念是公式推演的基石，没有准确的概念，后续的公式推演几乎难以为继，清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别，教师易教、学生易懂，将会达到事半功倍的效果。

（二）以用为度，重点突出理论公式的应用

伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用，是流体静力学和流体动力学的基础，始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候，先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始，强调公式所依据的原理是牛顿第二定律，假设条件是平衡、理想、静止的流体，重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义，掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时，先易后难、循序渐进，学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时，就要求学生必须掌握推导过程，因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习，只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做，有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪，也能够做到以用为度、重点突出。

不可否认，依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式，教学形式单一，教学手段不先进，教学效率不高，适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。

三、以现代化的教学手段为辅

当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材，作为课堂教学有力的辅助教学手段，可以在有限的时间内，利用图文并茂的信息传播方式，将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式，直观地传播给学习者，将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化，激发学生学习兴趣，使得学生能够从感性认识开始，逐步上升到理性认识，进而能够达到运用知识解决问题的能力。

结合流体力学精品课程的建设，教学团队制作了流体力学多媒体电子教案，并在教学过程中不断完善，逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时，遵循课堂教学的基本规律，既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点，在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容，同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象，以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来，帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材，例如在讲解雷诺判据的时候，制作了雷诺实验的FLIASH素材，以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态，以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后，能够帮助学生很好地理解课程的重、难点，提高教学效率。利用多媒体技术，还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容，提高了教学效率。

多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出，有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分，只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中，发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式，离开多媒体手段就上不了课；有的教师将教材内容全部照搬到了课件中，自己就成了的幻灯片放映员，“照机宣科”；有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性，界面过于华丽，淡化了教学重点；也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间，致使学生的思维跟不上教师讲解的速度，降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”，只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。

四、总结

流体力学作为一门专业基础课程，其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通，突出重点，化烦就简、引入实例形象阐述概念原理，促进知识的系统化进程；多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来，帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段，将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会，愿与同行共同切磋。

基金项目：2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程

[参考文献]

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.094

0 前言

近几年来，我国的工业化进程开展的如火如荼，工业制造业作为支撑国民经济发展的主力军受到了广泛的关注。在科技时代的影响下，各种多样化的科学技术被应用在流体机械设计中，并且发挥着重要的作用。CFD技术是现代化工业经常使用的一种手段，在汽车制造业、航空航天、造船业等领域中的应用相当广泛。除此之外，CFD技术还被使用在喷水泵、压缩机等流体机械设计当中。不管从哪一个角度看，CFD技术的应用都推动了工业领域的可持续发展。

1 CFD方法的基本概述

CFD也叫计算流体动力学，是流体力学领域中的重要组成部分，在工业机械设计中占据了关键地位。CFD是数学和计算机有机结合的产物，作为一门具有强大生命力的边缘学科，不管是在数学领域还是计算机领域，CFD方法的重要性都是无可替代的。在使用CFD技术的时候，需要依赖电子计算机作为工具，通过各种离散化的数学方法的合理利用，解决流体力学计算中的各种问题。利用先进的科学仪器模拟数值实验，根据实验数据构建虚拟模型，并且针对模型进行细致的分析与研究，从而实现利用数学知识解决流体力学实际问题的目标。常用的CFD技术软件为FLUENT。

任何流体的运动都不是随机，而是遵循一定的自然规律，所以在利用CFD方法研究流体力学的时候，也应该遵守一定的规律。常用的自然规律有质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。流体的运动非常容易受到外界因素的影响，并且在外界因素的影响下会发生一定的变化，而CFD方法的应用恰恰能够解决这些问题。CFD方法的应用是建立在数值数学和流体力学的基础上，通过先进的计算机软件进行数据分析，根据数据分析结果构建离散型数字模型，通过对模型的分析与研究来实现计算的目的[1]。

2 CFD方法在流体机械设计中的应用

2.1 CFD方法在喷水泵设计中的应用

喷水泵属于流体机械的一种，而CFD方法在流体机械设计中的应用比较广泛，所以CFD技术也能够使用在喷水泵的设计当中。喷水泵是一种输送液体水的工具，生活中常见的喷水泵有单极轴流叶轮机械，主要组成部分为静子与转子。常用的CFD技术软件为FLUENT，只要是跟流体机械设计有关的工业都可以使用FLUENT。不仅能够提升数值计算的准确性，建立更加完善的物理模型，还具备强大的处理功能，为喷水泵设计的可靠性提供了基本保障。

（1）建立模型。FLUENT软件的使用是建立在模型的基础上，所以要想充分发挥出FLUENT软件的重要作用，构建模型是非常必要的。在构建模型的时候，需要根据转子片数和静子片数进行分析，假设静子和转子都只有一个叶片，且转速为1200r/min，利用假设实验对水流流动问题进行分析，将预先设定好的数据输入到FLUENT软件当中，就可以开始建立模型了。模型构建完毕后还要适当的进行简化，简化到一定程度之后就可以进行网络划分与网格设置[2]。

（2）数值计算。喷水泵模型构建结束之后，需要根据模型进行数值计算。利用FLUENT软件中的三维单精度求解器进行分析，在三维单精度求解器中选择恰当的计算模型，然后根据所选择的标准进行函数分析，通过使用混合面来对喷水泵进行喷水实验，观察静子和转子的运动情况。另外，在模拟的过程中，还需要对外界环境进行设置，因为CFD技术在使用的时候非常容易受到外界环境因素的影响，如果不进行科学的控制，就会影响到最终的实验结果。除了外界环境以外，还要检查进口压力，当所有的条件都在相关标准的控制之下，就可以利用FLUENT软件中的3D技术对模型进行数值计算，从而描绘出比较真实的喷水泵运行模拟图[3]。

2.2 CFD方法在压缩机设计中的应用

压缩机也属于流体机械，主要用于输送压缩气体和提高气体压力。在使用CFD方法设计压缩机的时候，需要对压缩机的缸壁和活塞进行设置。缸壁用圆柱体来表示，活塞用运动壁面来表示。一般情况下，会将曲柄角度设置为180°，让活塞自下而上进行运动，一点一点对缸内气体进行压缩，当活塞压缩到一定程度的时候，或者是当曲柄角度为360°的时候，活塞又会重新回到原来的位置，但是这一次运动的曲柄角度不再是180°，而是540°。

利用CFD方法中的Gambit软件进行压缩机模型的构建，模型构建完毕后还要适当的进行简化，简化的时候要严格遵守相关的简化步骤进行，指导压缩机模型简化到一定程度之后就可以进行网络划分与网格设置。当压缩机模型建立结束之后，就要开始根据模型进行数值计算了。依然是采用FLUENT三维软件对压缩机模型进行数值计算，根据三维单精度求解器的设置进行分析，启动非稳态的求解器，确保压缩机模型数值分析的准确性与可靠性[4]。

3 结论

综上分析可知，CFD方法在流体机械设计中的应用非常普遍，是在数学领域和计算机领域的基础上进行的，本文针对喷水泵和压缩机这两种流体机械的设计进行分析，从建立模型和数值计算两个角度进行研究，充分发挥出CFD方法在流体机械设计中的重要作用，了解了CFD技术在流体机械设计中的优势。

参考文献：

[1]严庆生.CFD方法在流体机械设计中的应用[J/OL].电子制作，2013（20）12.22-23

[2]彭志威.基于计算流体力学的虹吸式流道形状优化设计[D].湖南大学，2009.

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[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X（2013）01?0072?02

流体力学作为理工科院校的专业基础课，国内的高等院校都十分重视。大部分院校在开出能量方程实验、雷诺实验等基础型实验以外，还开设了研究创新性实验。如浙江大学国家力学实验教学示范中心开设有西湖流场电拟实验、冲排沙旋流器实验设计与试验、流量检测与控制实验、新型渗流实验等，新开发综合型、研究型和设计型教学实验20多项。[1]哈工大依托力学学科的国防与航天特色，利用科研成果研制开发具有较高水准、融合多门基础力学课程的综合性、研究性实验，形成了高起点、实践性与设计性强、突出综合能力与创新能力培养的实验教学体系，为培养学生的综合素质与创新能力提供了良好的平台，建设了具有哈工大特色的力学创新实验教学体系，研制开发研究性实验项目3个[2]。同济大学力学实验中心有13 个全天开放的设计性、创新性开放性实验项目，如：塔桅结构动、静测试创新实验，结构内部缺陷检测开放实验等[3]。河海大学力学实验教学中心在学校支持下，从硬条件和软资源两方面为大学生创新活动提供服务平台。其专门设有大学生力学创新制作室，为大学生课外制作活动提供工作用房，添置必要加工机械设备，如车床、铣床和钳工台等，为学生的模型制作提供条件[4]。

南京理工大学（简称南理工）流体力学实验室结合本校的专业特点和现有资源，在开展研究创新性实践教学方面也做了大量的工作。

一、基本情况

流体力学是南理工工科专业的基础课，开设该课程的专业有工程力学、安全工程、特种能源工程与烟火技术、热能与动力工程、建筑环境与设备工程、武器系统与发射工程、新能源技术、机械工程及自动化、交通工程、车辆工程等。课程大纲要求学生从实验中观察流体力学现象，验证能量方程等，并掌握一些基本的流体力学测试技能，并对武器系统与发射工程等专业的学生提出了开展研究创新性实验的要求。实验室利用现有资源面向全校开出了大部分流体力学基础性实验，如流体静力学实验、伯努利方程实验、动量定律实验、毕托管测速实验、雷诺实验、文丘里流量计实验、沿程水头损失实验、局部阻力系数实验、孔口与管嘴出流实验、流动演示实验、流谱流线显示、水击综合实验、静压传递自动扬水实验、虹吸原理实验、空化机理实验、紊动机理实验和风洞测力实验。这些实验增强了学生对流体力学知识的理解和培养了学生的实践能力，激发学生学习流体力学的兴趣，培养学生的动手能力。同时开出了部分综合性、设计性实验项目，如低速翼型绕流流动特性实验、风洞模型设计实验等。同时，还积极开展本科生科研训练与课外科技活动，开出一定比例的创新性实验项目。如某飞行器外流场的并行数值仿真、某型有翼弹箭气动特性计算、PXI总线在风洞测控系统中的应用研究、空压机电气控制设计等科研训练项目。另外，实验室还承担了部分本科生和研究生的毕业设计实验教学任务。

二、主要项目

南理工流体力学实验室是江苏省力学实验教学示范中心的重要实验室，师资力量雄厚，流体力学设备先进、齐全。设备主要有低速风洞、自由射流超跨音速风洞、亚跨超音速风洞、集群计算机和完整配套的流体力学试验教学设备等。作为江苏省首批力学实验教学示范中心重点建设单位，经过学校本科一期、二期、三期建设后，实验室在开出大量基础型实验、提高性实验的基础上，开出了部分前沿性创新性实验项目。如某弹箭气动布局与设计、翼型绕流流动特性实验、高速风洞流场观测与参数测试、高速风洞压力分布实验、某型弹箭气动力测试实验等。这些实验项目充分利用现有资源优势，并与科研工作紧密结合，对培养学生的创新意识有十分积极的意义。这些实验要求有一定的空气动力学知识，武器类专业的学生对这些实验兴趣浓厚。尽管由于加工经费较多，风洞运行成本较高，实验开展受到一定影响，且由于风洞是大型科研贵重仪器设备，只有专职教师才能进行风洞运行操作，学生的动手能力培养方面受到一定制约，但是，在模型设计、气动布局设计等方面，学生的设计能力和创新意识等能够得到提高。所以，实验室克服困难，充分利用风洞资源优势，坚持积极开展流体力学研究创新性实践教学活动。学校在流体力学研究创新性实验项目建设中充分利用现有资源优势，在现有实验项目基础上，结合科研任务，利用低速风洞和超音速风洞已经开出或计划开出的研究创新性项目有：

① 风机翼型气动特性研究。该实验是为了适应南理工新能源专业教学需要而新开设的研究创新性实验，目的在于研究不同翼型的气动特性，为风机翼型选择提供依据。

② 激光烟流法流动显示实验。该实验主要用于低速绕流流谱分析、绕流流动机理研究，对学生观察复杂流动现象、分析流动机理、理解深奥的流体力学理论知识有较大帮助。

③ 彩色纹影流动显示实验。该实验用彩色纹影技术显示复杂流场，让学生了解超音速流场建立过程、超音速流场建立的条件和流场波系构成，学生运用光学知识进行流场显示，提高其综合实验技能和分析能力。通过该实验对看不见、摸不着的流场有了全新的认识。

④ PIV三维速度场测量与非定常复杂流动研究。该实验目的在于让学生了解先进的流体力学测量仪器，掌握三维速度场测量方法，开展非定常复杂流动研究工作。

⑤ 风洞天平校准技术研究。风洞天平是风洞实验最重要的测量仪器之一，其精度直接影响到测量数据的可靠性、有效性。因此，对其进行高精度的校准十分重要，开展该研究有助于学生更好地了解风洞天平工作原理、掌握先进的校准技术，并提高学生软件设计能力和开发能力。

⑥ 弹箭气动布局设计实验。该实验的目的是提高学生气动设计水平，培养学生弹箭气动设计能力和创新能力。

⑦ 翼型气动特性遥测与分析。该项目要求学生采用遥测技术对翼型气动特性进行研究、设计。

三、教学效果

流体力学研究创新性实验和教师科研任务结合起来，让学生参与到科研工作中，培养了学生的创新意识、协作精神，教学效果显著。如电气专业和建环专业本科生郑建、黄华和陈守信等3名学生组成团队，进行了翼型气动特性测试与分析研究，其共同完成的作品“翼型气动特性遥测与分析” 获全国挑战杯竞赛三等奖，“风洞试验无线测压装置”获实用新型专利。该次跨专业团队科研训练项目共分三个子课题，一个是翼型设计及风洞试验子课题，第二个是气动数值计算，另外一个是无线测试技术子课题。三个子课题之间必须相互协调才能顺利完成，通过这次科研训练，学生对成员之间协调配合的重要性有了深刻认识。

风洞实验是部分学生特别感兴趣的项目之一，学生对其实验原理、实验现象的分析有浓厚的兴趣和研究探索的欲望，对飞行器受力分析、飞行控制和弹道计算也产生了了解、探索的欲望。因此，开设这些流体力学实验，不但提高了学生的操作技能、综合分析能力，还激发了学生学习相关课程的兴趣，培养了学生研究、探索、创新的意识。

参考文献：

[1] 章军军，毛根海.发挥实验室主任作用 创建国家级实验教学示范中心[J].实验室研究与探索，2008，27（1）：13-14.