導(dǎo)語：如何才能寫好一篇流體力學(xué)問題及分析，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一、研習(xí)月，天氣晴

2017年4月是我去s學(xué)校的研習(xí)月。研習(xí)第一天，來到研習(xí)學(xué)校，由于我的校外實(shí)踐導(dǎo)師是校長助理，不帶班級，所以導(dǎo)師把我分到了六年一班，語文名師趙老師的班級，在與一班同學(xué)共同上課間操的時候，趙老師對我說：“咱們班有一個特殊的學(xué)生，你馬上就會認(rèn)識他，和他相處你要有方法?！蔽乙詾槭且晃徽{(diào)皮的學(xué)習(xí)困難生，或是一個家庭經(jīng)歷了變故，需要老師給予更多關(guān)照的學(xué)生，并沒有覺得會出現(xiàn)任何問題。

二、認(rèn)識你，觀察你，接近你

跟班第一天，我注意到了趙老師口中的這個“特殊”的孩子，叫他小f吧！小f是個胖胖的男生，白白的，個子在班級里算是很高的了，帶著黑框的眼睛，衣服穿得不是很整齊，單人單桌的坐在最后一排，他的“小天地”里，地上總是有點(diǎn)凌亂，每次走過他的書桌上，我總會好心地幫他把地上的書撿起來，可是當(dāng)我再次路過他那里時，書又都散落在地上了，如此反復(fù)著，我有一絲無奈。在聽課的過程中，@個孩子也是特例獨(dú)行的，上課問好，他不會站起來向老師問好，而老師講課的時候，他又是趴著的，我對他最初的定義，應(yīng)該是個不愛學(xué)習(xí)、有自己個性的“學(xué)困”生。我并沒有對學(xué)困生有過任何偏見，反而很想與他們做朋友，用我自己的方式去教育他們，最好能感化他們，我想接近他，了解他，我就是這樣一個天生就想把不對的告訴別人的人，可能天生我就想去做一名教師吧，我在一點(diǎn)點(diǎn)靠近他，而在之后的跟班中，我卻發(fā)現(xiàn)了小f的很好的特別……

三、不影響，不一樣，不一般

拿課堂表現(xiàn)來說，趴在課桌上，不聽課的狀態(tài)是他的常態(tài)，倒是不影響課堂。不過偶爾在數(shù)學(xué)課、語文課和英語課上，他也是會積極回答老師的問題的，雖然這個小f不太習(xí)慣舉手，一個大嗓門，就會坐著發(fā)言，一方面來說，他是會影響到一些教師教學(xué)的，可從另一方面來看，他所回答的問題竟然都是正確的，數(shù)學(xué)問題，他會說出其他解題的方法，英語口語，他也是張口就來，還會用課標(biāo)外的長單詞，語文問題，在節(jié)奏緊湊的課堂上，回答問題也是有理有據(jù)，想發(fā)言的時候，一直舉手，老師不叫他都不行。

每天放學(xué)，學(xué)生們會在操場列隊(duì)站好，一齊走出校門，在趙老師有事不能及時下樓的時候，我會得到小f一個很大的、讓我措手不及的“大熊抱”……雖然有時候覺得很尷尬，我想他是在表達(dá)一種喜歡吧，這樣一想心里倒還覺得暖暖的，能被孩子們喜歡，是一種莫大的幸福，只有教師才懂……他會每天在本子上寫來寫去的東西，竟然也是他的自創(chuàng)紅石雜志，一個月的時間，我成了他最忠實(shí)的讀者，而他，每天都會拽著我欣賞他的“大作”，我建議他把每天創(chuàng)作的圖畫釘成一本冊子，就是成系列的雜志了，他很認(rèn)真地聽了我的建議，并將一個月來的作品釘成一個小本子，在研習(xí)即將結(jié)束的時候，作為離別禮物送給了我，雖然我并不能看懂他寫的到底是什么，但是一個月來的心血送給了我，還是讓我很感動……至今我還留著。我發(fā)現(xiàn)，小f可不是個“學(xué)困生”，他很聰明，很了不得！

案例分析：

小f其實(shí)是一個聽話的孩子，每次行為習(xí)慣不好的時候，班級的老師和我都會糾正他，他會聽到后停止那些不好的習(xí)慣，只是堅(jiān)持不了就回到了之前的樣子，他的一個問題就是自制力差了一些，需要教師去監(jiān)督、去改正，有時候覺得他的說話方式就像一個小孩子，會磨人、會撒嬌，他會把書桌上的書扔到地面上，因?yàn)樗喇?dāng)我再次走到他的身邊時，我一定會幫他把這些書撿起來，課堂上時有時無的發(fā)言或拆臺，雖然有時讓授課老師很煩惱，但我知道他想表現(xiàn)下自己，讓我注意到他。他會每天跟在我的屁后讓我看他新寫的雜志，我知道他想有讀者，更需要我的肯定，我曾經(jīng)側(cè)面地詢問了他是否和父母生活在一起，某一天因?yàn)槟c胃不適，吐了好久，我陪他在門衛(wèi)等媽媽來接，我知道他擁有一個健全的家庭，我的心舒了口氣，而他用電話和媽媽還有爸爸通話的過程，或者拒絕給爸爸媽媽打電話的過程，又讓我感受到一些其他的東西……我覺得他并不是特別喜歡和父母通話，并沒有“媽媽、爸爸”那樣去叫他們，而在我們打給他的媽媽的時候，媽媽說忙不開，換成了爸爸來接，而那天，那么不舒服的小f和我，在門衛(wèi)等了有一個半小時，我覺得小f并不是很開心。

篇2

【關(guān)鍵詞】飽和-非飽和多孔介質(zhì)；滲流場；有限元法；地基；土力學(xué)

1 引言

土是具有連續(xù)孔隙的的多孔多相介質(zhì)，并且水和空氣在其孔隙內(nèi)流動。水和空氣在土體內(nèi)的滲流傳質(zhì)會引起土的應(yīng)力狀態(tài)的改變，從而影響土體的力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[1]對力學(xué)滲流作用下土體地基的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了初步研究。飽和-非飽和土地基廣泛地應(yīng)用于各種土木工程和水利工程建筑中，因此研究此類地基的力學(xué)和滲流耦合過程，具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)價值。

基于固液兩相耦合作用的飽和土的動力控制方程、Biot理論框架、以及Terzaghi有效應(yīng)力原理，文獻(xiàn)[2]從土體骨架的平衡方程和流相的動量守恒和質(zhì)量守恒方程出發(fā)提出了飽和土的廣義Biot理論模型?；陲柡屯罛iot理論，文獻(xiàn)[3]采用了被動空氣壓力假定，即假定非飽和土域內(nèi)孔隙氣體壓力均等于周圍大氣壓力，發(fā)展了非飽和土數(shù)值模型。

文獻(xiàn)[4，5]發(fā)展了用于地基孔隙水滲流分析的一些分析方法，但是沒有在滲流計(jì)算過程中并行地耦合力學(xué)計(jì)算過程。本文基于Biot理論，舍棄了被動空氣壓力假定，發(fā)展了對含固、液、氣三相的飽和-非飽和土建立了多相流與變形多孔介質(zhì)相互作用的力學(xué)滲流耦合分析的有限元數(shù)值模型。并將本文發(fā)展的有限元數(shù)值方法應(yīng)用于擋水結(jié)構(gòu)雙層地基孔隙水滲流分析中，除了得到地基內(nèi)孔隙水、氣的流相相關(guān)物理量的響應(yīng)，也得到了地基應(yīng)力演化和變形演化的響應(yīng)，更加準(zhǔn)確地模擬了地基承載問題中的力學(xué)和滲流耦合過程。

2 有限元模型控制方程

3 地基力學(xué)-滲流耦合計(jì)算

考慮平面應(yīng)變條件下的地基沉降和滲流問題，地基的幾何尺寸如圖1所示。將地基區(qū)域離散化為681個有限元節(jié)點(diǎn)和206個8節(jié)點(diǎn)等參單元。地基頂端中部承受長度 的基礎(chǔ)底座的荷載作用，荷載隨基礎(chǔ)底座中心A點(diǎn)豎直方向位移的增加而逐步增加，并允許基礎(chǔ)底座繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動。在地基頂部BC邊界和EF邊界上指定注水流量以模擬環(huán)境荷載，注水速度以 表示。因防滲墻的作用，地基底部HI邊界、側(cè)面BD邊界和FG邊界為不透水邊界。地基側(cè)面DH邊界和GI邊界直接與地基周邊土層接觸，為透水邊界，并假定邊界上的飽和度與周邊土層的飽和度一致。

基礎(chǔ)底座中心A點(diǎn)施加垂直向下指定速率 。根據(jù)BC邊界和EF邊界上注水速度 的不同考慮以下四種工況：（一）無降水情況下；（二） ；（三） ；（四） 。

圖2給出了邊坡在上述四種荷載工況下的荷載-位移曲線。圖2四種工況下荷載-位移曲線的對比，可以看出增大注水速度會減小荷載峰值，說明邊坡的承載能力隨著注水速度的增加（即注水量的增加）而降低。由圖3給出了四種工況下地基的吸力分布?？梢钥闯?，注水量增加土壤的吸力顯著減小，邊坡的承載力降低，說明吸力的存在大大增強(qiáng)了邊坡的承載能力。

4 結(jié)論

（1）基于非飽和土連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，舍棄了被動空氣壓力假定，發(fā)展了一個節(jié)點(diǎn)未知量僅含位移、液相壓力和氣相壓力的水力-力學(xué)耦合分析有限元數(shù)值模型，用于地基承載問題的力學(xué)滲流耦合分析。

（2）二維地基力學(xué)滲流耦合分析數(shù)值算例結(jié)果說明了發(fā)展的有限元發(fā)數(shù)值計(jì)算的有效性。數(shù)值結(jié)果顯示降水作用將極大地減小地基的承載能力，并能引起地基的塌陷。

（3）水力-力學(xué)耦合的數(shù)值分析較固相單一力學(xué)分析和流相單一滲流分析，在一定程度上更有利于揭示地基破壞現(xiàn)象的機(jī)理，對在工程生產(chǎn)中研究地基沉降問題提供了可靠依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 史如平， 韓選江. 土力學(xué)與地基工程[M]. 上海： 上海交通大學(xué)出版社， 1990.

[2] ZIENKIEWICZ O C， SHIOMI T. Dynamic behaviour of saturated porous media： The generalized Biot formulation and its numerical solution [J]. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics， 1984， 8（1）： 71-96.

[3] 萬柯， 李錫夔. Biot-Cosserat連續(xù)體-離散顆粒集合體模型的非飽和土連接尺度方法[J]. 應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)， 2013， 30（3）， 297-303.

[4] 張潮， 李小勇， 毛根海. 雙層地基滲流作用下有效應(yīng)力性狀研究[J]. 太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2003， 34（5）， 66-73.

篇3

【關(guān)鍵詞】專業(yè)認(rèn)證流體力學(xué)教學(xué)改革考核方式

1.教學(xué)現(xiàn)狀及分析

流體力學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要的先修課程有高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)等。由于流體力學(xué)對知識儲備要求高，研究對象又是不具固定形狀的流體，其理論教學(xué)比較抽象，因此教學(xué)現(xiàn)狀有以下幾個特點(diǎn)。課堂教學(xué)盡管采用多媒體方式，但流體力學(xué)的理論性太強(qiáng)，使得現(xiàn)有的多媒體教學(xué)課件形式單一，內(nèi)容不夠豐富，導(dǎo)致教學(xué)仍以口授與板書為主，課堂互動性明顯不足，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動性、積極性；缺乏實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)；缺少有效的師生溝通平臺。由于師生交流少，容易造成“教”、“學(xué)”分離，給課程的教學(xué)效果大打折扣。

2.考核現(xiàn)狀及分析

現(xiàn)階段流體力學(xué)的考核方式，大部分仍然采取30%的平時成績和70%期末考試成績。本課程包含大量的經(jīng)驗(yàn)公式及公式推導(dǎo)過程，對比近兩年的學(xué)生成績，目前該課程的考核方式并不理想。

3.改革措施

3.1教學(xué)改革措施

流體力學(xué)課程需要掌握的概念多、公式多，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，需要教師對課程不斷開展改革探索。為解決目前流體力學(xué)課堂教學(xué)中存在的問題，針對教學(xué)環(huán)節(jié)提出以下幾個改革方案。

3.1.1完善教學(xué)大綱

根據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)一步修訂和完善教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃，優(yōu)化學(xué)時分配。在保證《流體力學(xué)》基本概念、基本原理以及基本理論授課時間的基礎(chǔ)上對課程設(shè)計(jì)進(jìn)行改革。比如，適當(dāng)增加數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)；導(dǎo)入課程最好用動畫或者試驗(yàn)吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；適當(dāng)增加學(xué)生課后的作業(yè)，以討論性的分析和推導(dǎo)公式為主。

3.1.2增設(shè)案例及課堂討論環(huán)節(jié)

增加相關(guān)內(nèi)容的案例，設(shè)置科學(xué)問題，然后分組討論，引導(dǎo)學(xué)生分析問題。以流體靜力學(xué)的基本公式為例，通過電視節(jié)目中模擬的桶裂實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)，提出問題，留有懸念。然后通過公式推導(dǎo)理論驗(yàn)證，最后給同學(xué)們討論的時間。另外，有條件的還可以專門設(shè)置一堂實(shí)驗(yàn)課，課上分組展示并講解學(xué)生在課下自行設(shè)計(jì)的桶裂實(shí)驗(yàn)。

3.2考核評價改革措施

增加平時考核的占比是課程改革的趨勢。根據(jù)專業(yè)認(rèn)證的要求，增加平時的教學(xué)工作量，為學(xué)生準(zhǔn)備與重點(diǎn)知識相關(guān)的小課題，增加課堂討論環(huán)節(jié)是一個新思路。根據(jù)課堂表現(xiàn)進(jìn)行部分考核，提高學(xué)生平時考核成績。從而去除純記憶類題目，只考核綜合理解類和綜合應(yīng)用類試題，適當(dāng)增加期末考核難度，以督促學(xué)生平時注意積累。

3.3自編應(yīng)用型教材

教材是學(xué)習(xí)的依據(jù)，作為機(jī)械類流體力學(xué)教材要體現(xiàn)理論與實(shí)際相結(jié)合，突出應(yīng)用性。對于有經(jīng)驗(yàn)的教師，可以在總結(jié)多年知識積累和教學(xué)、科研成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)流體力學(xué)書籍，撰寫屬于自己的機(jī)械類教材《流體力學(xué)》。自編教材對學(xué)生而言更實(shí)用，體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。一是自編教材主要以教學(xué)大綱為依據(jù)，整體上與課堂教學(xué)具備較高的統(tǒng)一性。內(nèi)容編排按課堂教學(xué)節(jié)次循序漸進(jìn)，學(xué)生自學(xué)時，邏輯和思路清晰，課上課下的自然銜接，更具有啟發(fā)性；二是可以根據(jù)課上學(xué)生的反應(yīng)精簡方程式數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容和過程，盡量將抽象概念形象化、簡單化和透徹化，使之通俗易懂?；蛘咴谡n堂上減少推導(dǎo)過程，而在書中將推導(dǎo)過程編寫的更加詳細(xì)，甚至添加多種推導(dǎo)方法，便于自學(xué)；三是理論聯(lián)系實(shí)際，集教學(xué)與科研成果于一體，使得課堂內(nèi)容具有較高的客觀性、有效性和科學(xué)性，如此更有利于解決實(shí)際問題，指導(dǎo)工程實(shí)踐和生產(chǎn)活動；四是豐富例題和習(xí)題，除計(jì)算題外還設(shè)有簡答題、選擇題等多種題型，并給出參考答案。

篇4

[論文摘要]結(jié)合學(xué)習(xí)主體所處的時代環(huán)境變化和流體力學(xué)知識體系的學(xué)科跨度大以及對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識要求很高的特點(diǎn)，分析了流體力學(xué)教學(xué)中存在的問題和難點(diǎn)，提出大量采用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)例教學(xué)以加強(qiáng)流體流動現(xiàn)象的觀察理解對提高流體力學(xué)教學(xué)效果的必要性和重要性。

前言

流體無固定形狀，即使受到的剪切力再小，只要持續(xù)存在，其變形便會隨時間持續(xù)增大，不像固體那樣，一定的受力只能產(chǎn)生一定的變形。流體力學(xué)的基本理論非常嚴(yán)密，描述流體流動現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方程非常復(fù)雜，高度非線性[1]，因此學(xué)生對流體力學(xué)敬而遠(yuǎn)之的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。此外由于因特網(wǎng)及電子計(jì)算機(jī)的普及，各種虛擬現(xiàn)象泛濫，在這樣的環(huán)境下成長的學(xué)生接觸和感受實(shí)際發(fā)生的各種流體流動現(xiàn)象的機(jī)會大大減少，對自然現(xiàn)象的觀察和理解能力很弱。很多學(xué)生在接受流體力學(xué)教育之前所受的應(yīng)試教育的影響下[2]，學(xué)習(xí)只是為了在短時間內(nèi)對給出的試題做出接近正解的答案獲得高分，這種教育具有多大的意義，近年來許多學(xué)者從教育學(xué)的角度提出了疑問[2]。只有直面實(shí)際的流體流動現(xiàn)象，抓住問題的本質(zhì)，才能誕生真正的學(xué)問和研究。筆者基于對本科和研究生的流體學(xué)教學(xué)中存在的難點(diǎn)和問題，指出了重視流體流動現(xiàn)象的觀察和理解對提高流體力學(xué)的教學(xué)效果的必要性和重要性。

一、流體力學(xué)教學(xué)面臨的問題

（一）新形勢下學(xué)生所處的社會環(huán)境變化

學(xué)生從小利用電腦打電子游戲的玩耍時間和機(jī)會大大超過了自己親自動手制作道具及模型的體感玩耍時間，通過體感玩耍接觸和觀察自然現(xiàn)象的機(jī)會大大減少。

因特網(wǎng)的普及使得在短時間內(nèi)獲得大量的信息或?qū)崟r獲得信息成為可能，近年來出現(xiàn)學(xué)生過度依賴因特網(wǎng)的傾向，疏遠(yuǎn)了紙質(zhì)圖書及相關(guān)文獻(xiàn)這些知識比較系統(tǒng)邏輯性也有保證的傳統(tǒng)信息載體。但因特網(wǎng)上除了正確的信息外，還有很多不準(zhǔn)確甚至錯誤的信息，即使是正確的信息，各信息段之間也缺乏系統(tǒng)性，因此學(xué)生僅通過因特網(wǎng)難以建立系統(tǒng)的知識體系的。

手機(jī)在學(xué)生中的普及也使得學(xué)生們在實(shí)際問題時，不是自己獨(dú)立分析問題，找出問題發(fā)生的原因，而是直接利用手機(jī)詢問他人求得答案，這樣很難培養(yǎng)獨(dú)立制定計(jì)劃，對可能事態(tài)進(jìn)行預(yù)測，獨(dú)立進(jìn)行解決問題的能力。這恰恰是對一個未來走向社會成為一個優(yōu)秀的技術(shù)人員的必經(jīng)的磨礪之道。

（二）流體力學(xué)教學(xué)面臨的問題

流體流動的力學(xué)模型及其運(yùn)動的物理意義難以理解[3]。流體粘性產(chǎn)生的模型與牛頓粘性定律之間的對應(yīng)關(guān)系就是最好的一個例證。大多數(shù)學(xué)生雖然能夠使用牛頓粘性定律進(jìn)行計(jì)算，但對運(yùn)動的流體為何會產(chǎn)生粘性卻不能正確的理解。的確，對于涉及到流體力學(xué)的某些技術(shù)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，只要懂得一定的計(jì)算即可，但是對于開發(fā)和設(shè)計(jì)全新的產(chǎn)品，如不能準(zhǔn)確把握所涉及到的相關(guān)流體流動的物理本質(zhì)，有時會產(chǎn)生完全錯誤的設(shè)計(jì)結(jié)果。

流體的運(yùn)動狀態(tài)繁多，流體力學(xué)融合領(lǐng)域廣，要求學(xué)生掌握更多的學(xué)科預(yù)備知識，尤其對數(shù)學(xué)知識的要求更高，使部分學(xué)生覺得流體力學(xué)是難以接近的一門課。同一流動現(xiàn)象常常可以從多個角度進(jìn)行解釋，容易使學(xué)生產(chǎn)生混亂。比如對翼型的流體力學(xué)工作原理，可以從流體流動的動量變化、伯努利方程、壓力積分、流線的曲率變化等幾個方面進(jìn)行解釋，解釋方法之多反而會使學(xué)生產(chǎn)生混亂，但每一種解釋方法都是正確的，解釋的都是一個本質(zhì)，只有完全理解各種解釋方法所依據(jù)的理論，才可以解除認(rèn)識上的混亂，將學(xué)到的知識條理化、系統(tǒng)化。

描述流體流動的數(shù)學(xué)方程高度非線性化，數(shù)學(xué)上求解比較困難。描述流體流動的納維斯方程和能量方程是否可以求解以及數(shù)學(xué)解的唯一性的證明需要微分方程、偏微分方程、多元積分等很深的數(shù)學(xué)功底，但近年來學(xué)生的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)存在下降的趨勢。

學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)前所接受的應(yīng)試教育的影響很大，以考試成績自評學(xué)習(xí)效果的認(rèn)識根深蒂固[4]。實(shí)際的流體流動現(xiàn)象往往沒有單純的標(biāo)準(zhǔn)答案，有時甚至存在多個解，重要的是抓住流動現(xiàn)象的物理本質(zhì)，系統(tǒng)的理解流體力學(xué)的基本原理。

二、教學(xué)方法對應(yīng)

解決上述問題的根本方法，筆者認(rèn)為只有從流體力學(xué)教學(xué)上，直面涉及流體的各種現(xiàn)象，使學(xué)生準(zhǔn)確的把握物理本質(zhì)。為此在流體力學(xué)課堂上，廣泛采用流體模型教學(xué)和實(shí)例教學(xué)，增加學(xué)生觀察理解各種流動現(xiàn)象的機(jī)會，喚起他們對本門課的興趣的同時，讓他們形成為探究流動現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)進(jìn)行思考的習(xí)慣，這對解決流體力學(xué)教學(xué)所面臨的問題至關(guān)重要。

使用電吹風(fēng)斜向上吹一個讓學(xué)生事先準(zhǔn)備好的氣球模型，沒經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生會意外的發(fā)現(xiàn)氣球會向斜上方飄起。這一流體流動現(xiàn)象可從風(fēng)從氣球上部通過時，由于氣球表面的影響風(fēng)的流向會產(chǎn)生變化，也就是流線產(chǎn)生彎曲，根據(jù)風(fēng)的動量變化必然產(chǎn)生使得氣球浮起的升力得到解釋，還可以從物體繞流邊界層效應(yīng)得到解釋。從這一簡單的模型教學(xué)，還可以解釋飛機(jī)的機(jī)翼通過改變空氣的流向進(jìn)而獲得升力的流體力學(xué)上的工作原理。

在一個裝滿水的塑料瓶內(nèi)分別放入密度大于水和小于水的鋼球和泡沫小球，然后放在一個可移動桌面上，使桌面等直線加速運(yùn)動，可發(fā)現(xiàn)鋼球運(yùn)動較慢留在瓶底，而泡沫球運(yùn)動較快停在瓶嘴附近。觀察這一個現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生：泡沫球運(yùn)動得較快是因?yàn)榈燃铀龠\(yùn)動瓶內(nèi)流體的靜壓在運(yùn)動方向上遞減形成壓力梯度，小球的前進(jìn)方向的壓力大于等加速運(yùn)動產(chǎn)生的慣性力，因此小球相對于塑料瓶向前運(yùn)動；而作用于鋼球的前進(jìn)方向的靜壓力雖然與泡沫小球相同，但慣性力大于前進(jìn)方向的靜壓力，因此鋼球相對于塑料瓶向后移動。這一模型教學(xué)比一般教科書上關(guān)于流體等加速直線運(yùn)動流體的靜壓分布的例題更容易使學(xué)生抓住問題本質(zhì)，且能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考之習(xí)慣，使學(xué)生體會到透過流體流動現(xiàn)象來正確觀察和理解把握流體力學(xué)基本規(guī)律的樂趣。

經(jīng)常使用立式洗衣機(jī)的人都知道，洗完衣服后，衣兜總要被翻過來，假如原來兜里裝有硬幣等硬物，也會被掏出來[5]。把這個實(shí)例在課堂上講出后，學(xué)生們甚有興趣，追問其中的奧秘，當(dāng)教師根據(jù)伯努利定律做出解釋并介紹伯努利這位集物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、力學(xué)家及醫(yī)學(xué)家于一身的瑞士的大科學(xué)家的基本情況后，學(xué)生們頓時對這位科學(xué)家充滿了崇敬之情，通過大量這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皩?shí)例教學(xué)，學(xué)生們對學(xué)習(xí)流體力學(xué)這門課更有了興趣和信心，教學(xué)效果的提高自不待言。

三、結(jié)語

本文詳盡的分析了計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、手機(jī)等現(xiàn)代化通訊工具普及后對學(xué)生產(chǎn)生的影響，由于流體力學(xué)課程知識體系的特點(diǎn)，這種影響產(chǎn)生的負(fù)面問題很多，尤其是教授成長在應(yīng)試教育體制下走入大學(xué)的學(xué)生，更需要轉(zhuǎn)換認(rèn)識，改變教學(xué)觀念，在課堂教學(xué)中廣泛植入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒虒W(xué)和實(shí)例教學(xué)，讓學(xué)生直面實(shí)際存在的各種流體流動現(xiàn)象，通過實(shí)際的流體流動現(xiàn)象的觀察和理解，達(dá)到生動及形象的把握這些流動現(xiàn)象背后的流體力學(xué)的基本定理，有效提升教學(xué)效果的同時，通過簡單實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鬟€可提高學(xué)生的動手能力，這對學(xué)生走向社會成為一個具有創(chuàng)造性思維能力、獨(dú)立思考的優(yōu)秀技術(shù)人員也是一個必不可少的雛形磨礪。

[參考文獻(xiàn)]

[1]黃衛(wèi)星.工程流體力學(xué)[m].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[2]李丹,楊斯瑞.應(yīng)試教育與創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)[j].繼續(xù)教育研究,2009,25(2):180-185

[3]向文英,程光均.流體力學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新[j].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2003,18(4):21-26.

篇5

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)與工程專業(yè)；流體力學(xué)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）48-0039-02

流體力學(xué)是一門研究流體的受力與運(yùn)動規(guī)律的嚴(yán)密科學(xué)，是一門材料科學(xué)與工程專業(yè)中理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在流體力學(xué)的教學(xué)過程中，涉及到的數(shù)學(xué)公式很多，過程較為復(fù)雜。歷年來，學(xué)生們普遍認(rèn)為流體力學(xué)課程枯燥無味，難以學(xué)懂，興趣不大，導(dǎo)致教學(xué)效果較差。分析材料科學(xué)與工程專業(yè)現(xiàn)狀可知，目前，該課程體系教學(xué)中存在著較大弊端：一方面，太偏重于數(shù)學(xué)推導(dǎo)與公式的理解，忽視了課程理論的物理意義與工程應(yīng)用的有效結(jié)合；另一方面，忽視了課程的基礎(chǔ)作用，片面強(qiáng)調(diào)課程的專業(yè)性。為此，本文結(jié)合材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程設(shè)置，對課程的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革探索。課堂教學(xué)是提升學(xué)生認(rèn)知的重要手段。筆者認(rèn)為可以從以下幾個方面來提高流體力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

縱觀材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程體系，可將之分為基本理論知識、基本應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)部分、與其他學(xué)科的交叉內(nèi)容、工程實(shí)際應(yīng)用等方面。在教學(xué)過程中，筆者認(rèn)為采用模塊化教學(xué)方式能夠達(dá)到較好的效果。所謂模塊化教學(xué)是指根據(jù)學(xué)科或?qū)I(yè)的不同需求選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，將每個內(nèi)容或環(huán)節(jié)定義為模塊。每個模塊的目標(biāo)明確，針對性強(qiáng)，而且學(xué)時數(shù)相對較少，容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。當(dāng)然，各個模塊之間并不是孤立的，在教學(xué)實(shí)施過程中，模塊是相對獨(dú)立的，但從課程的整體架構(gòu)上來說又是有機(jī)關(guān)聯(lián)的，步步為營，內(nèi)容豐富，難度螺旋式上升，使整個流體力學(xué)課程具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和完整性。目前，國內(nèi)材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程體系基本按照如下形式貫穿：流體靜力學(xué)理想流體運(yùn)動動力學(xué)實(shí)際流體運(yùn)動：一元流體相似理論泵與風(fēng)機(jī)。每部分的研究方法較為統(tǒng)一，所形成的體系由簡到繁、由易到難，并且很容易實(shí)現(xiàn)模塊化處理。例如在講授流體運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)、動力學(xué)基礎(chǔ)時，可以先從實(shí)際流體流動的基本方程入手，使學(xué)生在本門課程開始就接觸到流體動力學(xué)的總的輪廓和最基本的理論方程，后面的理想流體動力學(xué)及一元流體動力學(xué)問題作為其特殊情況處理，將理想流體、一元流動的條件代入有關(guān)方程，即可得到理想流體、一元流動的動力學(xué)方程。建立的這種模塊體系具有由一般到特殊的特點(diǎn)，條理清楚。這樣一來，教師在講完一般形式的方程組后再來講具體一元流體動力學(xué)及理想流體動力學(xué)問題，就可略去大量的公式推導(dǎo)過程，節(jié)省了大量的課時，內(nèi)容組織層次感較強(qiáng)，講起來重點(diǎn)更突出，教學(xué)過程卻相對簡化。

二、更新教材結(jié)構(gòu)

同時，考慮到材料科學(xué)與工程專業(yè)的特色與應(yīng)用范疇，非常有必要對教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化處理，根據(jù)材料科學(xué)與工程的課堂要求，淡化一些理論推導(dǎo)過程，以工程應(yīng)用為根本。從學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律來看，一般學(xué)生剛學(xué)習(xí)課程的時候積極性和重視程度都比較高，在學(xué)習(xí)時花費(fèi)時間較長，但隨著課堂內(nèi)容的推進(jìn)，學(xué)生們的興趣減弱，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革與優(yōu)化勢在必行。材料科學(xué)與工程專業(yè)的流體力學(xué)課程內(nèi)容并不包括本領(lǐng)域的全部專業(yè)知識，主要講授流體流動的基本原理與基本思路，并側(cè)重于工程應(yīng)用。因此，教材的選取要更具科學(xué)性，要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和需要，結(jié)合學(xué)生興趣與學(xué)習(xí)層次，有針對性地選取講義，教材要更側(cè)重于基本原理與基本公式的講述與應(yīng)用，做到簡單易懂，實(shí)用性較強(qiáng)。

三、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在流體力學(xué)教學(xué)的開始，教師就應(yīng)該緊緊抓住學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，在緊扣教學(xué)計(jì)劃的基礎(chǔ)上，以當(dāng)前熱點(diǎn)問題為引導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。因此，在流體力學(xué)教學(xué)的過程中，如何將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐相結(jié)合，與熱點(diǎn)問題相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提升教學(xué)效果的重要措施之一。比如在給學(xué)生上緒論課的時候，可以通過一些生動的圖片、視頻、動畫給學(xué)生形象地展示大自然與人類生活密切相關(guān)的流體力學(xué)現(xiàn)象，增強(qiáng)學(xué)生對流體力學(xué)的感性認(rèn)識與興趣，如汽車為什么要做成流線型的；高爾夫球?yàn)槭裁丛诒砻嬗泻芏嗫?；火箭為什么能夠上天；海岸為什么是弧形；?zhàn)斗機(jī)為什么頭部是尖的等。這些問題是日常生活中經(jīng)常見到的，通過這些問題的設(shè)計(jì)與引導(dǎo)，可以讓學(xué)生們知道本課程的主要學(xué)習(xí)目標(biāo)是什么，能解決什么樣的實(shí)際問題，讓學(xué)生們帶著疑問和興趣去學(xué)習(xí)，效果將事半功倍。

四、改革教學(xué)手段

目前，流體力學(xué)教學(xué)過程中教學(xué)手段較為豐富，但仍以板書和多媒體教學(xué)兩種方法為主。更多采用“多媒體為主，板書為輔”的方法。多媒體教學(xué)較為直觀、形象，所傳輸?shù)男畔⒘烤薮?。同時，伴隨著信息網(wǎng)絡(luò)化大形勢的進(jìn)一步深化，網(wǎng)絡(luò)電子資源更加豐富，這樣大大縮短了教師們的備課時間。但這種方式也有不足之處，最主要表現(xiàn)在多媒體授課速度偏快，學(xué)生尚未形成知識結(jié)構(gòu)體系就一帶而過，課堂上考慮的時間不足，很難形成師生之間的互動。相對而言，板書備課時間較長，課堂上書寫時間也較長，對于一些較難理解的內(nèi)容，可以給學(xué)生們足夠的思考空間，并在課堂上按照既定授課思路進(jìn)行，這樣能夠涵蓋較為瑣碎的知識點(diǎn)，易于形成師生間的“一問一答”式的互動關(guān)系。因此，在流體力學(xué)授課過程中宜采用二者結(jié)合的方式，對于系統(tǒng)性較差的知識點(diǎn)來說采用多媒體方式，而對于重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容則主要采用板書的形式，真正做到對該知識點(diǎn)的側(cè)重講解，疏而不漏。只有這樣才能使學(xué)生對課程既有充足的知識量，又有重點(diǎn)突出，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

五、重視實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)

流體力學(xué)課是一門與工程實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科。因此，在課程開展的過程中應(yīng)該對實(shí)驗(yàn)課與工程教學(xué)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前可以分為演示型和驗(yàn)證型，但教學(xué)方法單一，限制了學(xué)生分析問題、解決問題的能力；同時，由于長期以來實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程教學(xué)的課程建設(shè)與發(fā)展受到了嚴(yán)重制約。因此非常有必要對實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)進(jìn)行改革來適應(yīng)目前高校的培養(yǎng)模式。首先，實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)要注重同專業(yè)知識相結(jié)合。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)較多適用于試驗(yàn)臺環(huán)境下，是國家根據(jù)課程規(guī)劃以及人才的知識結(jié)構(gòu)需要設(shè)立的，這嚴(yán)重阻礙了學(xué)生們與工程實(shí)踐的有效溝通，因此，可以針對學(xué)生所學(xué)專業(yè)逐步設(shè)立既符合本專業(yè)又具有工程背景的可操作性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，用以適應(yīng)學(xué)生對專業(yè)領(lǐng)域知識的理解與創(chuàng)新需求。其次，有效利用高?？蒲袃?yōu)勢，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)與工程教學(xué)的發(fā)展。以學(xué)科為依托，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)互補(bǔ)，將科研成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這樣可以開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。第三，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與個性實(shí)驗(yàn)的互補(bǔ)。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，開展一些更具有研究性和綜合性的實(shí)驗(yàn)，這樣對理論知識的學(xué)習(xí)有一個較為有利的補(bǔ)充，同時也可以鍛煉學(xué)生們實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、整體規(guī)劃的能力，積極調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾立云.流體力學(xué)課程教學(xué)方法研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，1（37）：123-125.

篇6

【關(guān)鍵詞】：選礦，流體力學(xué)，應(yīng)用。

中圖分類號：O741+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、一些選礦設(shè)備中的流體運(yùn)動

1.1浮選機(jī)

浮選首先要求在礦漿中產(chǎn)生大量的且充分彌散的氣泡，同時利用叫做捕收劑的藥物作用于礦粒表面, 增強(qiáng)礦粒表面的疏水性, 有利于礦粒被捕收于氣泡而上浮到礦漿表面, 實(shí)現(xiàn)浮選。礦粒在礦漿中受到浮力和重力的作用, 疏水礦物與氣泡結(jié)合后浮力大而上浮, 親水礦物不與氣泡結(jié)合重力大而下沉。產(chǎn)生氣泡的方法有機(jī)械攪拌、氣泡自溶液中析出(壓力低時)、氣體通過微孔介質(zhì)及水的電解等方法。下圖是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)示意圖。中間轉(zhuǎn)軸帶動底部葉輪旋轉(zhuǎn), 轉(zhuǎn)軸上帶有進(jìn)氣通道, 當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時其葉輪上側(cè)形成負(fù)壓而吸入空氣, 空氣與礦漿充分混合, 被葉輪攪拌分割成細(xì)小氣泡分散在礦漿中。浮選槽中的流動分為攪拌區(qū), 分離區(qū), 泡沫區(qū)三個區(qū)段, 泡沫經(jīng)槽的上端刮出。

1.2浮選柱

浮選柱是浮選機(jī)的一種, 自20 世紀(jì)60年代中期興起，發(fā)展時斷時續(xù), 主要問題是浮選機(jī)的氣泡發(fā)生器始終不能很好地工作閣。下圖為浮選柱示意圖, 它是一個柱體, 其下部為氣泡發(fā)生器, 上部設(shè)有給礦器, 泡沫槽。礦粒同樣受到重力和浮力的作用實(shí)現(xiàn)分離。礦漿自上部給入, 靠自重在介質(zhì)中下降, 與氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的上升氣泡群碰撞和接觸, 實(shí)現(xiàn)氣泡的礦化。浮選柱的關(guān)鍵是氣泡發(fā)生器, 它的結(jié)構(gòu)性能對浮選柱的浮選有直接影響。

浮選柱內(nèi)有上升的礦化氣泡(與礦粒結(jié)合的氣泡) , 有下降的液流, 浮選柱要有一定的高度, 使礦粒與氣泡有較長距離的對流運(yùn)動, 增加礦化機(jī)會。

1.3旋流器

旋流器根據(jù)用途不同可分為水力旋流器及重介質(zhì)旋流器(選礦介質(zhì)不是水而是配制的重介質(zhì)懸浮液, 其密度與水不同)。水力旋流器可用于分級(按粒度大小分為若干級別)、還可用于脫泥、脫水及脫除浮選藥劑等, 重介質(zhì)旋流器可用于分選。

旋流器上端成圓筒形, 下端呈圓錐形, 礦漿快速切向給入旋流器, 在旋流器內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。旋流器內(nèi)的顆粒主要受離心力的作用, 同時還受到與離心力相比可以忽略的重力和浮力的作用。在離心力作用下, 較粗的礦粒被拋向器壁，以螺旋線的軌跡向下運(yùn)動, 由底流口排出, 較細(xì)的顆粒及大部分的水分則由溢流管排出, 如下圖所示。對于顆粒尤其是小顆粒的物料, 在離心力場中分選比在重力場中分選有效得多。

旋流器內(nèi)流體的運(yùn)動是復(fù)雜的湍流運(yùn)動 , 其平均流動是三維空間的運(yùn)動, 旋流器內(nèi)任一點(diǎn)的平均速度可分為切向速度ut, 徑向速度ur及軸向速度uz，如下圖所示。

二、流體力學(xué)與選礦設(shè)備的發(fā)展

2.1氣泡發(fā)生器

（1）傳統(tǒng)氣泡發(fā)生器

浮選需要在分選設(shè)備中產(chǎn)生小而均勻的大量氣泡, 產(chǎn)生氣泡的裝置稱為氣泡發(fā)生器。氣泡發(fā)生器分為內(nèi)部氣泡發(fā)生器和外部氣泡發(fā)生器兩類。內(nèi)部氣泡發(fā)生器是使壓縮空氣通過由不同材質(zhì)制成的微孔介質(zhì), 如, 帆布管、扎孔橡膠管、尼龍管、微孔陶瓷管等產(chǎn)生氣泡。內(nèi)部氣泡發(fā)生器易產(chǎn)生結(jié)垢、堵塞問題, 常導(dǎo)致浮選工作不能正常進(jìn)行, 現(xiàn)很少采用。外部氣泡發(fā)生器有噴射旋流型、氣水噴射型等。氣水噴射型氣泡發(fā)生器是將由噴嘴進(jìn)入的壓縮空氣與水混合, 然后經(jīng)擴(kuò)散器, 通過帶孔的分配頭分散成大量小氣泡, 如圖。

（2）微泡發(fā)生器

傳統(tǒng)氣泡發(fā)生器的特點(diǎn)是: (l) 以吸氣加攪拌方式產(chǎn)生氣泡, 同時拌有微泡析出, (2)利用壓縮空氣并介入適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生氣泡。上述方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 消耗動力大。

一種新型的氣泡發(fā)生器, 自吸氣、產(chǎn)生大量氣泡、充分礦化同時完成。其原理如下圖所示。該裝置充分利用射流泵的原理, 礦漿由噴嘴射出, 射流卷吸走混合室內(nèi)空氣, 造成混合室負(fù)壓, 空氣不斷地經(jīng)吸入管進(jìn)入混合室, 在喉管內(nèi)強(qiáng)湍流作用下, 空氣被破碎成微泡, 充分礦化閣.該裝置有強(qiáng)烈的溶氣析出, 含氣率高, 礦化充分, 利于浮選。

從流體力學(xué)角度分析, 它充分利用射流原理在喉管內(nèi)形成強(qiáng)烈的湍流場。噴嘴射出的流體先在喉管內(nèi)變?yōu)榉稚⑾? 后在擴(kuò)散段內(nèi)變?yōu)檫B續(xù)相。在液氣相對運(yùn)動段吸入的氣體先是在喉管內(nèi)連續(xù), 后在擴(kuò)散段內(nèi)由于壓力的升高分散產(chǎn)生大量穩(wěn)定存在的臨界尺寸微氣泡。同時由于喉管的約束使礦漿成為窄束流, 強(qiáng)化了微氣泡與疏水礦物的結(jié)合。這種成泡方式具有革命性。

2.2徽泡浮選柱

微泡浮選柱如下圖所示，它是在傳統(tǒng)的浮選柱基礎(chǔ)上，利用上圖所示的微泡發(fā)生器改進(jìn)而成, 其柱體結(jié)構(gòu)上分為利用離心力的旋流段, 經(jīng)氣泡發(fā)生器進(jìn)入柱體旋流段的礦漿由于壓力降低會有氣泡從礦漿中析出, 該段氣泡迅速分離, 粗選段加穩(wěn)流板, 抑制軸向混合, 提高有效浮選時間, 入料的分配盤使物料迅速沿?cái)嗝婢鶆蚍植?。該浮選柱是多相、多力場流動, 微泡及多力場均利于浮選, 經(jīng)多年使用, 效果很好。它具有理想的湍流礦化, 靜態(tài)分選的性質(zhì)。

2.3切向給料噴射浮選機(jī)

該浮選機(jī)由德國研制, 在給礦方式和槽子結(jié)構(gòu)上, 與其他浮選機(jī)有較大區(qū)別岡, 如下圖所示。浮選槽上部為柱形，下部為錐形的容器, 分內(nèi)外兩個槽室, 內(nèi)槽是作為精礦的泡沫層的收集槽, 在外槽柱段周圍, 數(shù)個氣泡發(fā)生器均勻布置在略低于礦漿面的位置, 礦漿沿近似切線的方向水平給入分選容器。進(jìn)入容器的有壓礦漿在容器內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動, 礦化氣泡(礦粒與氣泡結(jié)合的氣泡) 由于離心力小, 產(chǎn)生沿徑向的向心運(yùn)動的同時還有靠浮力的上升運(yùn)動, 進(jìn)入泡沫層, 由于礦漿的旋轉(zhuǎn)使礦漿產(chǎn)生凹陷, 上部的泡沫層, 會自動地流入內(nèi)槽排出; 未與氣泡粘著的礦粒, 由于離心力大, 沿徑向的向外運(yùn)動的同時還有在重力作用下的向下運(yùn)動, 形成沿螺旋軌跡向下的運(yùn)動, 進(jìn)入錐段底部的尾礦排出口。

浮選槽上部礦漿的給料速度為3 ~10 m /s , 礦漿面的平均旋轉(zhuǎn)速度為1 ~2 m /s。該浮選機(jī)的空氣彌散和礦粒與氣泡的接觸, 主要在氣泡發(fā)生器中進(jìn)行, 漿氣混合物噴入槽體后，馬上進(jìn)入泡沫分離區(qū), 兩者是互相分開的, 這里僅對給礦礦漿充氣, 而無需對槽中整體礦漿進(jìn)行充氣和攪拌, 因此由氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的大量微泡, 在微湍流作用下, 與礦粒更充分地相互作用, 形成礦化氣泡, 浮入泡沫層。

實(shí)踐表明, 該浮選機(jī)浮選速度快、能耗低, 對給礦波動不敏感，具有很好的發(fā)展前景。它是充分利用流動的多力場浮選。

三、結(jié)語

流體力學(xué)在選礦中的應(yīng)用十分廣泛，同時選礦中還面臨著一些流體力學(xué)問題：

(l) 流場流動狀態(tài)大多涉及湍流流動, 由于湍流自身機(jī)理的復(fù)雜性對選礦機(jī)械內(nèi)部流動還不是完全清楚, 與湍流研究相結(jié)合加強(qiáng)對選礦機(jī)械內(nèi)部流動機(jī)理研究, 不僅有利于選礦機(jī)械的發(fā)展, 也可以推動湍流研究的進(jìn)步及其與工程實(shí)際的結(jié)合。

(2) 除湍流模式與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合這一惟一可能依靠的方法外, 能否突破計(jì)算能力的限制, 將現(xiàn)有的湍流數(shù)值模擬方法如直接數(shù)值模擬方法用于解決選礦機(jī)械內(nèi)部流場問題。

(3) 充分利用實(shí)驗(yàn)測量方法, 使用先進(jìn)實(shí)驗(yàn)手段如LDV,，PIV等技術(shù)對選礦設(shè)備內(nèi)部流場進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究, 能夠推動選礦機(jī)械研究的進(jìn)展。

(4) 在選礦機(jī)械的研究中, 充分利用湍流研究的最新成果, 特別是湍流結(jié)構(gòu)及其控制的最新研究成果, 可以推動選礦機(jī)械研究的技術(shù)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

篇7

一、心得體會

通過這五天的實(shí)習(xí)，讓我學(xué)到了很多課堂上根本學(xué)不到得東西，仿佛自己一下子成熟了，不僅懂得了怎樣做事而且懂得了很多做人得道理。我也明白了肩上得重任，看清了人生和今后努力的方向，不管遇到什么事情都要認(rèn)真得思考，不能太過急躁，要對自己所做的事情負(fù)責(zé)，同時也理解了很多事情，為以后工作積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

我知道工作是一項(xiàng)熱情得事業(yè)，并且要有持之以恒的品質(zhì)精神和吃苦耐勞的品質(zhì)。這次難得的認(rèn)識實(shí)習(xí)經(jīng)歷，是我打開了視野，增長了見識，為我們今后進(jìn)一步走向社會打下了基礎(chǔ)。

二、成果總結(jié)

力學(xué)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

在視頻力學(xué)在機(jī)械工程中的應(yīng)用中，我們明白了一些力學(xué)研究中的問題，如：結(jié)構(gòu)部件為什么在某種條件下失效?如何定量精確預(yù)報(bào)事故發(fā)生?等。機(jī)械是機(jī)構(gòu)與機(jī)器的合成，我們重點(diǎn)了解構(gòu)件承載能力的分析，機(jī)械振動的計(jì)算，機(jī)構(gòu)運(yùn)動的設(shè)計(jì)。承載力學(xué)是力學(xué)應(yīng)用的重要方面，在對強(qiáng)度的計(jì)算中會運(yùn)用到計(jì)算力學(xué)，機(jī)構(gòu)的承載能力與剛度，穩(wěn)定性，強(qiáng)度。在對機(jī)械振動的計(jì)算中我們還運(yùn)用了機(jī)震力，在對機(jī)構(gòu)運(yùn)動設(shè)計(jì)中應(yīng)用了理論力學(xué)與機(jī)械原理。

化學(xué)工業(yè)中的流體力學(xué)

在視頻化學(xué)工業(yè)中的流體力學(xué)中，我們知道了板式塔中塔板的種類，有無溢流塔板，泡罩塔板，f型塔板，t型塔板等。填料塔中填料的種類，還有萃取塔，流化床與氣液兩相流等概念。

力學(xué)在土木工程中得應(yīng)用

在觀看力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用中我們知道了在土木建筑中會運(yùn)用到結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、材料力學(xué)等力學(xué)知識。

力學(xué)與現(xiàn)代生活

在視頻中我們了解到一些力學(xué)問題造成的重大影響，如86年挑戰(zhàn)者號的爆炸知識因?yàn)闆]有考慮到溫度對一個小小橡皮圈的影響，還有塔庫馬懸橋的倒塌，只是因?yàn)榱鲃拥目諝庑纬闪丝ㄩT渦街。我們運(yùn)用伯努里定律設(shè)計(jì)飛機(jī)的機(jī)翼，再根據(jù)機(jī)翼上下面風(fēng)速差產(chǎn)生壓力使飛機(jī)飛起來。航天工程，生命領(lǐng)域，能源領(lǐng)域均是以力學(xué)為基礎(chǔ)的，我們可以運(yùn)用流體力學(xué)原理解決股市問題，連亞洲金融風(fēng)暴也可以用連通器原理解釋。

鉆井設(shè)備與工藝，采油設(shè)備，壓裂酸化，修井作業(yè)與設(shè)備，井下工具

在視頻中我們了解到鉆機(jī)的組成是由起升系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，循環(huán)系統(tǒng)，動力設(shè)備，傳動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，井架和底座，輔助設(shè)備組成。鉆機(jī)的工作過程是由正常鉆進(jìn)，接單根，下鉆，起鉆組成。采油的設(shè)備有抽油機(jī)抽油與電泵采油，井下工具有封隔器，噴砂器，配水器。

力學(xué)在水利工程中的應(yīng)用

在視頻力學(xué)在水利工程中的應(yīng)用中我們了解到灌溉中的渡槽是由槽深和下部支撐構(gòu)成的，它會承受水載荷，風(fēng)載荷，自重的影響。解決這些問題會運(yùn)用到理論力學(xué)，材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行受力分析。大壩分為重力壩和拱壩，重力壩的特點(diǎn)是體積大，在分析其受力時我們會運(yùn)用到材料力學(xué)，彈性力學(xué)，塑性力學(xué)，有限單元法。而拱壩則是由梁和拱共同作用。在計(jì)算地震對壩體影響時會用到振動理論，在研究放水時對壩體影響時會運(yùn)用到固體力學(xué)，流體力學(xué)，交叉學(xué)科。

力學(xué)在船舶及海洋工程中的應(yīng)用

在視頻力學(xué)在船舶及海洋工程中的應(yīng)用中我們了解到在輪船的行駛中，輪船的平穩(wěn)行駛是水輪機(jī)與船閘作用的結(jié)果，船閘的主題是閘手。浮力是指被物體排開水的重量，船舶的前進(jìn)是靠反作用力做推力而推進(jìn)的，輪船行駛中受到的阻力又與器速度有關(guān)。船梁是一種超靜定的構(gòu)件。

對于工程力學(xué)的認(rèn)識

工程力學(xué)專業(yè)的特色和優(yōu)勢就是與任何學(xué)科都又聯(lián)系，分類廣泛。專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是掌握理論分析能力，能將復(fù)雜的問題簡單化處理然后再復(fù)雜的分析。要掌握計(jì)算工具，如ansys，fluent等。掌握實(shí)踐能力，力學(xué)是與實(shí)踐能力相掛鉤的學(xué)科。

篇8

【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)；知識體系；全局思維；質(zhì)量意識

隨著民航運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展，民航運(yùn)輸總量每年均在快速 增加。同時，民航運(yùn)輸飛機(jī)的保有量也在隨之增加。這使得民航業(yè)對于高質(zhì)量民航機(jī)務(wù)維修人員的需求越來越大。航空業(yè)內(nèi)將航空發(fā)動機(jī)稱為工業(yè)皇冠上的明珠。航空發(fā)動機(jī)是前沿工業(yè)技術(shù)高度密集的復(fù)雜系統(tǒng)。航空發(fā)動機(jī)對于流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、控制原理以及熱學(xué)知識等多個學(xué)科均有較高的要求。

《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)課程》作為機(jī)務(wù)培訓(xùn)中重要的理論基礎(chǔ)課程，在整個課程體系中具有十分重要的地位。學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)將對發(fā)動機(jī)的整個工作原理和結(jié)構(gòu)部件有較為清晰的認(rèn)識。作為基礎(chǔ)課程，《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》課程在教授本課程知識，還是培養(yǎng)學(xué)生整體工科素養(yǎng)的重要方式。本文著重分析《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》課程在機(jī)務(wù)培訓(xùn)中的重要性。

1.全面的工科知識體系

航空發(fā)動機(jī)被稱為工業(yè)皇冠，是高技術(shù)密集的復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)。在《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》課程的學(xué)習(xí)過程中，涉及到流體力學(xué)、熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料學(xué)等諸多學(xué)科。因此，《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》課程可以為學(xué)生搭建較為全面的工科知識體系。

航空發(fā)動機(jī)的流體力學(xué)設(shè)計(jì)是所有工業(yè)設(shè)備中最為復(fù)雜和精密的。為了更高的空氣性能，發(fā)動機(jī)的流道設(shè)計(jì)十分復(fù)雜。另一方面，許多先進(jìn)的流動控制技術(shù)和設(shè)計(jì)方法都率先應(yīng)用在航空發(fā)動機(jī)上。學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)過程中，對流體力學(xué)的基本概念會有較為清晰的認(rèn)識。

航空發(fā)動機(jī)是熱機(jī)的一種，具有高速、高溫的特點(diǎn)。對于航空發(fā)動機(jī)熱力學(xué)知識的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生對熱力循環(huán)、燃燒組織、冷卻散熱等熱力學(xué)知識均有較為深入的認(rèn)識。值得注意的是，航空發(fā)動機(jī)熱端部件在高溫環(huán)境內(nèi)長期工作，是發(fā)動機(jī)中最容易發(fā)生問題的部分。特別是渦輪軸承、葉片等部件，由于燃燒或者工作不穩(wěn)定均容易發(fā)生故障。因此，對于熱力學(xué)的學(xué)習(xí)在機(jī)務(wù)實(shí)際工作中具有十分重要的意義。

在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面，發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速高、載荷大，對材料及結(jié)構(gòu)都造成極大的挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)的損壞往往也是發(fā)動機(jī)出現(xiàn)實(shí)質(zhì)損害的先兆，如出現(xiàn)裂紋、震動等情況。比如說在高度旋轉(zhuǎn)過程中，發(fā)動機(jī)的動平衡調(diào)教尤為重要。如果動平衡出現(xiàn)問題，輕則導(dǎo)致整機(jī)震動、工作不穩(wěn)定等情況，重則導(dǎo)致整個發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。在航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度知識有較為深刻的了解，在實(shí)際工作中增強(qiáng)對問題的分析解決能力。

除此之外，發(fā)動機(jī)控制、附件等系統(tǒng)均具有較好的工科知識基礎(chǔ)。總之，航空發(fā)動機(jī)作為工業(yè)的集大成者，對于培養(yǎng)學(xué)生整體的工科知識基礎(chǔ)具有十分重要的作用。

2.全局思維的養(yǎng)成

機(jī)務(wù)工作過程中，問題往往都不是獨(dú)立的，而是相互耦合的。為了提高機(jī)務(wù)人員實(shí)際分析問題的能力，對機(jī)務(wù)的全局思維能力提出了更高的要求。系統(tǒng)的全局思維在機(jī)務(wù)工作中具有極為重要的作用。在遇到實(shí)際的維修問題時，出現(xiàn)的顯性因素并不一定是解決問題的辦法。實(shí)際的問題和原因需要通過機(jī)務(wù)人員通過系統(tǒng)的進(jìn)行全局分析才能得知。

《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》課程具有完整的知識體系和分析方法理論，在培養(yǎng)學(xué)生全局思維方面有著非常大的優(yōu)勢。在發(fā)動機(jī)實(shí)際工作過程中，流體、固體、熱學(xué)、電學(xué)問題相互耦合，互相聯(lián)系。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)的過程中，綜合的進(jìn)行問題分析。通過對實(shí)際的航空發(fā)動機(jī)問題進(jìn)行分析（如流動帶來的振動問題，熱學(xué)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)問題等），學(xué)生在考慮問題時不再只是單純針對部件本身，而是依靠系統(tǒng)的全局思維進(jìn)行分析。

3.質(zhì)量意識培養(yǎng)

航空是目前公認(rèn)最安全的出行方式，這主要得益于航空業(yè)整體對質(zhì)量的不懈追求。對于航空從業(yè)者，特別是機(jī)務(wù)人員，進(jìn)行質(zhì)量意識培養(yǎng)十分必要。質(zhì)量意識的培養(yǎng)作為虛擬的意識形態(tài)培養(yǎng)，需要實(shí)際的課程和活動作榕嘌載體。

《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》課程是培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)量意識很好的載體，這主要是因?yàn)楹娇瞻l(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)過程極為嚴(yán)謹(jǐn)和縝密的設(shè)計(jì)態(tài)度。航空發(fā)動機(jī)工作環(huán)境極為惡劣，工作性能要求極高。因此航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)過程，也是一個質(zhì)量意識教育的過程。

《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》課程首先可以為學(xué)生搭建全面的工科知識體系，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的全局思維及質(zhì)量意識?；谝陨戏治觯覀兛梢钥吹皆跈C(jī)務(wù)培訓(xùn)中《航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)》是提升學(xué)生綜合能力的學(xué)習(xí)平臺，具有極為重要的地位。

【參考文獻(xiàn)】

篇9

摘要:本文主要介紹Fluent軟件的組成結(jié)構(gòu)、功能等，F(xiàn)luent軟件是流體軟件中通用性比較強(qiáng)的商業(yè)軟件，它具有計(jì)算方便、省時省力、模擬效果較好可以和試驗(yàn)相互驗(yàn)證等優(yōu)點(diǎn)，在水利方面得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:Fluent軟件;計(jì)算流體力學(xué);數(shù)字模擬

流體力學(xué)是一門研究流體流動規(guī)律以及流體與固體相互作用的一門學(xué)科，研究的范圍在水里中包括發(fā)動力內(nèi)氣體的流動，水里機(jī)械的工作原理，供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，乃至航海航空和航天等領(lǐng)域內(nèi)動力系統(tǒng)和外形設(shè)計(jì)等等。自從牛頓定律公布以來知道20世紀(jì)70年代初，研究流體運(yùn)動規(guī)律的主要方法有3種:實(shí)驗(yàn)研究、理論分析方法和計(jì)算流體力學(xué)即數(shù)字模擬。但是實(shí)驗(yàn)研究耗費(fèi)巨大，耗時耗力，而理論分析方法對于較復(fù)雜的非線性流動現(xiàn)象海域?qū)憻o能為力，數(shù)字模擬需要很長的時間學(xué)習(xí)掌握微分方程求解以及對計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行深入研究才能運(yùn)用，由此，計(jì)算準(zhǔn)確、界面有好、使用方便簡單、能解決問題的商業(yè)計(jì)算軟件應(yīng)運(yùn)而生。其中Fluent軟件是通用性較強(qiáng)的軟件，是用于計(jì)算流體流動和傳熱問題的程序[1，3]。

1Fluent軟件介紹

Fluent軟件是由美國Fluent公司推出的CFD(Comput ational Fluid Dynamics，即計(jì)算流體動力學(xué))軟件之一，在美國的市場占有率已高達(dá)60%，與流體、熱傳遞及化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的工業(yè)均可使用，由于囊括了Fluent Dynamic International比利時Polyflow和Fluent Dynamic International(FDI)的全部技術(shù)力量，因此Fluent軟件能推出多種優(yōu)化的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法以及強(qiáng)大的前后處理工具。Fluent軟件基于有限元體積法，其思想實(shí)際上就是做很多模塊，這樣只要判斷是哪一種流場和邊界就可以拿已有的模型來計(jì)算。主要用于模擬和分析在復(fù)雜幾何區(qū)域內(nèi)的流體流動與熱交換，可用于二維平面、二維軸對稱和三維流動的分析，定常與非定常流動的分析，不可壓縮流和可壓縮流的計(jì)算，傳熱和熱混合的分析，化學(xué)組分混合和反應(yīng)的分析，多相流的分析，固體與流體耦合的傳熱分析，多孔介質(zhì)的分析等。對每一種物理問題的流動特點(diǎn)，有適合它的數(shù)值解法，用戶可對顯式或隱式差分格式進(jìn)行選擇，以期在計(jì)算速度、穩(wěn)定性和精度等方面達(dá)到最佳。Fluent軟件是用C語言編寫的，因此具有很大的靈活性與能力，可以完成內(nèi)存動態(tài)的分配，解的靈活控制。Fluent的作用主要體現(xiàn)在縮短設(shè)計(jì)過程，減少實(shí)驗(yàn)室測定試驗(yàn)的數(shù)目，減少產(chǎn)品開發(fā)成本，也即為CFD的作用所在。

在Fluent5.0中，采用Gambit的專用前處理軟件，使網(wǎng)格可以有多種形狀。Gambit軟件是Fluent公司提供的前處理器軟件，它包含功能較強(qiáng)的幾何建模能力和強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出包含邊界層等CFD特殊要求的高質(zhì)量網(wǎng)格。Gambit的功能主要包括3個方面:構(gòu)造幾何模型、劃分網(wǎng)格和指定邊界，其中網(wǎng)格劃分是其最主要的功能，最終會生成包含邊界信息的網(wǎng)格文件。另外，Gambit還提供了非常靈活的網(wǎng)格特性，用戶可以方便地使用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對各種復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。對于二維問題，可生成三角形單元網(wǎng)格和四邊形單元網(wǎng)格;對于三維問題，可生成四面體、六面體、棱錐、楔形體及混合網(wǎng)格，還允許用戶根據(jù)求解規(guī)模、精度及效率等因素，對網(wǎng)格進(jìn)行整體或局部的細(xì)化或粗化，或生成不連續(xù)網(wǎng)格、可變網(wǎng)格和滑動網(wǎng)格。使用Gambit軟件，將可大大縮短用戶在CFD應(yīng)用過程中建立幾何模型和流場以及劃分網(wǎng)格所需要的時間。Fluent劃分網(wǎng)格的途徑有兩種:一種是用Fluent提供的專用網(wǎng)格軟件Gambit進(jìn)行網(wǎng)格劃分，另一種則是由其他的CAD 軟件完成造型工作，再導(dǎo)入Gambit中生成網(wǎng)格。還可以用其他網(wǎng)格生成軟件生成與Fluent兼容的網(wǎng)格用于Fluent計(jì)算?？梢杂糜谠煨凸ぷ鞯腃AD軟件包括I-DEAS、Pro/E、SolidWorks、Solidedge等。除了Gambit外，可以生成Fluent網(wǎng)格的網(wǎng)格軟件還有ICEMCFD、GridGen等等。網(wǎng)格劃分完成后保存*.dbs文件和輸出*.msh文件。Fluent還可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整網(wǎng)格，這種網(wǎng)格的自適應(yīng)能力對于精確求解又較大的梯度的流場很有實(shí)際的作用。由于網(wǎng)格自適應(yīng)和調(diào)整只是需要加密的流動區(qū)域里實(shí)施，而非整個流場。因此可以節(jié)約計(jì)算時間。

Fluent求解器是Fluent的核心部分。在研究流體問題時，可以免去人工對N-S方程求解這一步，而將精力主要集中在所要研究方向上。減少了研究者在計(jì)算方法、編程、前后處理等方面投入的重復(fù)、低效的勞動，將更多的精力和時間投入到考慮問題的物理本質(zhì)、優(yōu)化算法選用、參數(shù)的設(shè)定以及初始邊條件對最終流態(tài)影響的研究上。因而提高了工作效率，對問題的研究的深度廣度都可以得到一定的提高。

例如，文獻(xiàn)Lee J.H，Chen C.Q.Numerical simulation of line Puff via RNG k-e.model [J].Communication of nonlinear science and numerical simulation，1996，和Schulze.Simulation of flows past a series 60 ship hull applying a RNG k-e turbulence model on an unstructured grid[A].7th ISCFD[C].Beijing，China研究中的科學(xué)計(jì)算都是用的Fluent軟件完成的。

Fluent或Tecplot是Fluent軟件后處理器。后處理的功能包括:計(jì)算域的幾何模型及網(wǎng)格顯示、矢量圖(如速度矢量圖)、等值線圖、填充型的等值線圖(云圖)、XY散點(diǎn)圖、粒子軌跡圖、圖像處理功能(縮小、放大、旋轉(zhuǎn)等)、借助后處理功能，還可以動態(tài)模型流動效果，直觀地了解CFD的計(jì)算結(jié)果[1，2，7]。

2Fluent在水利工程中的應(yīng)用發(fā)展

Fluent軟件應(yīng)用于水利水電工程，近兩年來才有了長足的進(jìn)展，但它必將成為研究和分析工程水力學(xué)問題的重要工具。

2.1在水工方面的應(yīng)用

西北勘測設(shè)計(jì)研究院工程科研實(shí)驗(yàn)分院巨江等通過Fluent軟件模擬了泄水建筑物溢洪道、泄洪閘工程泄洪時的泄流能力曲線、壁面壓力分布、沿程水面線及流速分布，其結(jié)果與模型試驗(yàn)資料吻合良好。他們以積石峽溢洪道為工程算例，計(jì)算模擬了溢洪道的泄流能力曲線;計(jì)算獲得了溢洪道內(nèi)任意點(diǎn)的壓力，試驗(yàn)僅測量了底板中線上的壓力，將計(jì)算的堰面、泄槽底板以及挑流鼻坎上的壓力分布與試驗(yàn)資料進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)計(jì)算的最大、最小壓力及其位置與試驗(yàn)資料吻合良好;計(jì)算溢洪道泄槽水面線，并且與試驗(yàn)相比;還計(jì)算模擬不同斷面垂線流速分布，并與試驗(yàn)相比較。從比較結(jié)果中可以看出，計(jì)算模擬值與試驗(yàn)值吻合良好。[4]

西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院陳沖、魏文禮連同西安普邁項(xiàng)目管理有限公司嚴(yán)建軍應(yīng)用Fluent軟件對閘后水躍強(qiáng)紊流區(qū)流速場進(jìn)行了數(shù)值模擬，并將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較，表明它具有可行性與實(shí)用性。他們采用標(biāo)準(zhǔn)k～ε湍流模型封閉Reynolds方程作為紊流控制方程組，用幾何重構(gòu)VOF法追蹤自由表面，用PISO算法計(jì)算流場，定義入口為速度進(jìn)口;空氣入口為壓力進(jìn)口;出口為壓力出口，認(rèn)為下游出口處紊流已經(jīng)發(fā)展的很充分，服從靜壓分布。得到了閘后某斷面沿水深方向的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值對比圖，從中可以看出計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值比較吻合，從而得出Fluent軟件能很好的模擬紊流流動。[5]

2.2在節(jié)水灌溉方面的應(yīng)用

華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聶磊、史玉升、魏青松、蘆剛和水資源與水電工程技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室武漢大學(xué)董文楚采用通用流體模擬軟件Fluent軟件所提供的5種不同的湍流模型:標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、RNG k-ε模型、Real2izable k-ε模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ω模型、SST k-ω模型，對滴灌灌水器微流道內(nèi)流場水流流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過對比模擬得出的灌水器的流量與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的結(jié)果，評價了不同的湍流模型對不同類型灌水器內(nèi)流場流量模擬效果的影響，為灌水器內(nèi)流場的理論分析以及灌水器流道結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)提供了一定的參考依據(jù)。[6]

3小結(jié)

Fluent軟件在我國已經(jīng)獲得較好的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)之一是應(yīng)用于水流的計(jì)算機(jī)模擬，能取得和實(shí)驗(yàn)很接近的結(jié)果，并且有計(jì)算快速、簡捷、方便的優(yōu)點(diǎn)。它不僅能給出反映水流運(yùn)動總體特性的各項(xiàng)運(yùn)動參數(shù)，如流速、壓強(qiáng)等，而且可以方便地計(jì)算出各項(xiàng)水流參數(shù)的全場分布，能給出相關(guān)流場的具體信息。Fluent軟件另一個主要優(yōu)點(diǎn)就是它的后處理功能，它能清晰的顯示不同計(jì)算時刻、不同位置斷面處的水流運(yùn)動參數(shù)。由于其減少了研究者在計(jì)算方法、編程、前后處理等方面投入的重復(fù)、低效的勞動，將更多的精力和時間投入到考慮問題的物理本質(zhì)，優(yōu)化算法選用，參數(shù)的設(shè)定，因而提高了工作效率，其必然會獲得越來越多的應(yīng)用，應(yīng)用效果也必將越來越好。同時數(shù)值模擬可以提供更多的流場信息，與模型試驗(yàn)具有相輔相成的作用。但是對于模擬不規(guī)則邊界的水流流動情況，還需要對Fluent 進(jìn)行二次開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

1 韓占忠、王 敬、蘭小平.Fluent流體工程仿真計(jì)算實(shí)例與應(yīng)用.北京:北京理工大學(xué)出版社，2008

2 王瑞金、張 凱、王 剛.Fluent技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例.北京:清華大學(xué)出版社，2007

3 王福軍.計(jì)算流體動力學(xué)分析.北京:清華大學(xué)出版社，2004

4 巨 江、劉少斌、楊曉池.Fluent軟件在泄水工程中的應(yīng)用.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2009.28(2)

5 聶 磊、史玉升、魏青松、蘆 剛、董文楚.基于灌水器流量的湍流模型適應(yīng)性研究.節(jié)水灌溉，2008(1)

篇10

XFEM在計(jì)算精度上可滿足要求,且在劃分網(wǎng)格時無須考慮裂紋界面,在裂紋尖端應(yīng)力奇異場附近不要求過密的網(wǎng)格,當(dāng)裂紋擴(kuò)展時不必重新劃分網(wǎng)格,允許單元斷開,可解決傳統(tǒng)裂紋擴(kuò)展分析中網(wǎng)格須重新劃分的難題,適于模擬任意裂紋動態(tài)擴(kuò)展問題.XFEM在Abaqus的設(shè)置也很簡單,用戶設(shè)定好材料等相關(guān)參數(shù)后,對模型進(jìn)行XFEM的相關(guān)設(shè)置即可.所有定義可很方便地在Abaqus/CAE中完成,與XFEM的相關(guān)設(shè)置有:

圖 1 Create Crack

對話框(1)切換到Interaction模塊,在主菜單欄中選擇SpecialCrackCreate,彈出Create Crack對話框(見圖1),選擇XFEM,單擊Continue后選擇裂紋區(qū)域,確定后進(jìn)入Edit Crack對話框(見圖2),用戶可設(shè)置允許裂紋擴(kuò)展、裂紋位置和contact property等參數(shù).

圖 2 Edit Crack對話框

(2)在Step模塊中定義場輸出時,需定義XFEM狀態(tài)變量STATUSXFEM,以便在View后處理器中查看裂紋的相關(guān)結(jié)果.在Edit Field Output Request對話框中可選擇變量STATUSXFEM(見

圖3).

圖 3 Edit Field Output Request對話框(部分)

2 如何在Abaqus/CAE中實(shí)現(xiàn)流固耦合分析?

DS SIMULIA公司于2010年開發(fā)出第3個求解器――計(jì)算流體動力學(xué)求解器Abaqus/CFD.它基于混合間斷有限元法/有限體積法和有限元法,可解決與層流和湍流相關(guān)的流體力學(xué)問題

在Abaqus/CAE中,用戶可盡可能地使用現(xiàn)有工具進(jìn)行定義,使得不管是計(jì)算流體力學(xué)專家還是初學(xué)者都感覺像使用為實(shí)現(xiàn)流固耦合而建立的CFD前后處理工具的功能一樣.用戶不用通過第三方軟件就可以在Abaqus/CAE中方便地實(shí)現(xiàn)Abaqus/Standard,Abaqus/Explicit與Abaqus/CFD的耦合,實(shí)現(xiàn)真正意義上的流固耦合操作過程為:

(1)用戶需要定義2個模型的屬性,一個定義為Standard/Explicit模型,另一個定義為CFD模型.在Abaqus/CAE的模型樹中雙擊Models,出現(xiàn)定義模型屬性的對話框(見圖4),選擇模型類型即可.

圖 4 定義模型屬性的對話框

(2)定義2個模型各自的部件、材料屬性、分析步、載荷和邊界條件等.

(3)耦合2個模型.具體操作為,激活其中1個模型,雙擊模型樹中的Interaction,進(jìn)入Create Interaction對話框(見圖5),選擇Step以及Fluid,Structure Co,simulation Boundary,點(diǎn)擊Continue并選擇耦合面后,進(jìn)入Edit Interaction對話框,點(diǎn)擊OK完成定義.另一個模型亦按照上述方法定義.

圖 5 Create Interaction對話框

(4)建立耦合Job.在模型樹中雙擊Co,execution,進(jìn)入Edit Co,execution對話框(見圖6),設(shè)定計(jì)算模型及參數(shù).

圖 6 Edit Co,execution對話框

3 如何實(shí)現(xiàn)求解器Abaqus/Standard與Abaqus/Explicit的協(xié)同仿真?求解器Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit各有優(yōu)缺點(diǎn)對于應(yīng)變變化較小且沒有接觸等非線性因素不強(qiáng)的區(qū)域,前者可很快收斂,且事件增量步可以設(shè)置得比較大;對于應(yīng)變變化較大或復(fù)雜的接觸區(qū)域,后者不存在收斂性,所以對該類問題計(jì)算速度很快二者的協(xié)同仿真可充分利用其各自優(yōu)點(diǎn),對于應(yīng)變變化不大且沒有接觸或接觸狀態(tài)不復(fù)雜的區(qū)域,可用Abaqus/Standard計(jì)算,而對于應(yīng)變變化較大或接觸狀態(tài)復(fù)雜的區(qū)域,用Abaqus/Explicit計(jì)算可大大提高計(jì)算效率.協(xié)同仿真的實(shí)現(xiàn)方法為:

(1)定義Standard和Explicit 2個模型.首先在Standard模型中將所有部件裝配好,然后將其中要用于Explicit計(jì)算的部件拷貝到Explicit模型中.實(shí)現(xiàn)方法為:在主菜單欄中選擇ModelCopy Objects,彈出Copy Objects對話框(見圖7),根據(jù)需要將Standard模型中的相關(guān)instances拷貝到Explicit模型中.圖 7 Copy Objects對話框

(2)激活A(yù)baqus/Standard模型,在模型樹中選中需要Link的部件,點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,選擇Link Instances,彈出對話框(見圖8),繼續(xù)即可.Link完成后,這些Instance在Standard模型里將顯示成灰色,便于用戶檢查模型.

圖 8 Link Instances對話框

(3)分別定義2個模型的分析步、載荷和邊界條件等.

(4)激活A(yù)baqus/Explicit對應(yīng)的模型,雙擊模型樹中的Interaction,進(jìn)入Create Interaction對話框,選擇Standard,Explicit Co,simulation,點(diǎn)擊Continue后,選擇聯(lián)合仿真面或者點(diǎn),進(jìn)入Edit Interaction對話框(見圖9),完成相關(guān)定義即可.

圖 9 Edit Interaction對話框