時間：2022-10-20 20:47:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇流體力學論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
英文名稱：Journal of Experiments in Fluid Mechanics
主管單位：中國科學技術協會
主辦單位：中國空氣動力學會
出版周期：雙月刊
出版地址：四川省綿陽市
語
種：雙語
開
本：大16開
國際刊號：1672-9897
國內刊號：11-5266/V
郵發代號：62-47
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1987
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(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：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
Comparative Physiology
Water， Ions and Fluid Mechanics
2011，360pp
Paperback
ISBN9780521106290
K.S.Nielsen等編
1976年9月在瑞士舉行了第3屆比較生理學國際大會，來自世界各國的36位專家參加了這次會議，1978年出版了該會的論文集，經多次重印后于2011年重新出版簡裝版。
生理學比較方法的優點，就是可以從各種生物體中找到解決特定生理學問題的關鍵。當選擇的生物體是那些正面臨著最極端的生理應力時，這就更明顯了。例如，小的陸地節肢動物面臨水的經濟問題，其中一個令人印象深刻的壯舉是吸收空氣中的水蒸氣。本書介紹不同生物體的迷人吸水方法，溶質如何在上皮細胞中運動的理論問題，生活在極端環境下的動物，包括細菌、甲殼動物、昆蟲、魚類和鳥類如何應對異常困難問題。
全書分為3部分，含23篇論文，第1部分水的吸收和運輸，含9篇論文：1. 上皮吸收中電位和離子活性的細胞間梯度；2. 角膜內皮的流體輸送；3.跨越膽囊上皮細胞的流體輸送；4.在兩棲類動物皮膚口旁尿素和其他物質行動的觀察；5. 家蠅等昆蟲的水蒸汽吸收；6. 黃粉蟲的水蒸氣吸收：研究這一現象的一種新方法；7. 螨的水蒸氣吸收和它的機理；8. 從空氣中吸收水蒸氣：虱子的過程、地點和機制；9. 蟑螂吸收水蒸氣的地點。第2部分不平衡環境中的滲透和離子調節，含9篇論文：10. 微生物中滲透壓和離子運輸的一些策略；11. 蚊子幼蟲在鹽水中的離子滲透調節機制；12.在長臂鋸齒蝦中鎂分泌的抑制；13.跨越禽糞道的電解質運輸：滲透的調節作用；14.海洋鳥類中的鹽腺：什么觸發分泌和使它們成長；15. 魚對高堿度的適應：羅非魚和羅非白魚的比較；16.在羅非白魚中的滲透調節：一個極端堿度的魚；17. 海洋魚類的內部環境；18. 硬骨魚中嗜鉻組織控制兒茶酚胺釋放。第3部分生物流體力學，含5篇論文：19. 纖毛和鞭毛的流體推進；20.水生和陸生動物中的流體骨架；21.循環系統的流體力學；22.在哺乳動物中的對流；23. 鳥正常盤旋飛行的空氣動力學。
本書適合比較生理學、物理學、流體力學和應用數學等相關領域的大學生、研究生、教師和研究人員閱讀和參考。
吳永禮，
研究員
（中國科學院力學研究所）
關鍵詞：工程流體力學；教學改革；實踐；計算流體力學
中圖分類號：H191
工程流體力學是建筑環境與設備工程和土木工程等專業的一門主干專業基礎課，是后續課程如建筑給排水、流體輸配管網、暖通空調等課程的基礎，也是開拓專業不可缺少的技術基礎理論學科。但是長期以來，工程流體力學一直是老師認為最難教、學生認為最難學的課程，因此如何提高工程流體力學課程教學質量，激發學習興趣，加強能力培養，是目前迫切需要解決的問題。
在強調節能、注重環保的今天，面對未來生產的發展對能源動力的需求趨勢，許多相關聯的熱力工程技術、環境保護技術都需要工程流體力學作為其研究的理論基礎。因此，加深和拓寬工程流體力學的基本教學內容，對原有課程進行有效整合及改革，延伸工程流體力學課程教學深度，提高該課程教學質量，是我們在教學中急需解決的問題。
1、理論課的教學改革
由于傳統的極大慣性，理論課的改革須逐步進行，先進的教育理念本身在不斷發展，是動態的，這就決定了教學改革也是動態的[1]。
1）強化互動式教學。教師運用生動、詼諧的語言，深入淺出的比喻，靈活多變的講解，突出重點，重視基本概念、基本理論、基本方法的講解，講深、講透工程流體力學基本方程，結合講授內容，有目的地介紹工程流體力學的各種基本方法、模型、技能以及工程和專業實際背景。要讓學生與教師互動起來。只有師生互動，才能有效地將學生帶到無限的探索和想象空間，激發他們的學習積極性和創造性，潛心探索以獲取新的知識。
2）采用板書與多媒體技術有機結合進行教學。
多媒體輔助教學是一種很有效的教學方式，是實現教學手段現代化的重要途徑。多媒體教學可以活躍課堂氣氛，激發學生學習興趣，增大課堂教學容量，克服傳統教學模式的弊端[2]。這種模式采用動畫、實驗演示等多種形式，化復雜為簡單，通俗易懂，生動活潑，具體形象地展示流體的一些流動現象，營造了一種圖文結合、視聽并舉的學習氛圍，激發了學生的學習興趣，提高了教學效果及教學效率。但是在推導一些關鍵公式時，如果單一采用多媒體手段進行教學，可能導致學生出現思考不足、理解不透，如同看電影一樣匆匆而過的現象。所以，此時有必要結合傳統教學方式授課，留給學生足夠的時間思考、琢磨和消化。因此，教師應根據教學內容將傳統教學和多媒體教學有機地結合起來，做到人機互補。
3）教師要轉變教學思想和更新教學觀念。教師應把教學從單純的專業技術知識教育轉變為重知識、素質和能力并進的培養教育，激發學生解決工程實際問題的興趣。為了更好地學習理論知識，教師應優選習題，加強課堂練習。只有扎實地掌握了工程流體力學的基本知識，才能更好地解決實際問題。因此，教師在課下一定要查閱大量的工程流體力學教材和習題集，整理出加深基本知識的選擇題和問答題以及從實際問題中抽象出來的計算題。
4）改革考核方式。現在大多數學校對工程流體力學課程的考核主要是期末筆試，有些學校增加了平時成績，但平時成績大多是依據課堂考勤和平時作業，這在很大程度上制約著學生主體作用的發揮，有些學生比較反感，甚至造成抵制情緒，不利于良好教學氛圍的建立，有些同學甚至在考試時"鋌而走險"，因此改革考核方法勢在必行。期末考試除了筆試之外，還可把實驗現場操作和實驗報告的分數作為平時成績的一個方面，也可大膽地采用課程論文、課程答辯等形式，考核方式甚至可以采用開卷方式，制定考試方法必須是為實現教學目的服務，而不是為了考試而考試。
2、實驗課教學改革
工程流體力學實驗教學是理論與實踐相結合的重要環節，傳統的以教師為中心的實驗教學模式抑制了學生創造性思維的發揮。[3]目前工程流體力學實驗教學中存在著很多問題，[4]比如說傳統的教學方法使學生在實驗過程中創造性思維得不到發揮；實驗室設備條件在很大程度上不能滿足教學需要；實驗方法落后，不能激發學生的學習熱情；實驗教材過于簡單化；實驗報告不規范等等。為了解決上述問題，我們積極采取了很多措施，比如說以減少驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗來激發學生的動手動腦的學習積極性；采用多媒體輔助實驗教學；引進先進的實驗設備；設計合理的實驗報告；更新實驗教材等等。通過對工程流體力學實驗教學改革，改變了學生對實驗課的學習態度，提高了學生運用所學知識分析問題、解決實際問題的能力，激發了學生的求知欲望和創新意識，使得教學效果和教學質量顯著提高。
3、加強CFD技術在工程流體力學中的應用
近來年，隨著計算機科學的發展，計算流體力學（簡稱CFD）技術日趨成熟，CFD軟件得到了較廣泛的應用。[5]-[6]該軟件可以生動、形象地展示各種常見的流動現象，將抽象的概念、理論變成形象的畫面，已成為解決各種流動現象的有力工具，過去只能靠實驗手段才能得到的某些結果，現在已經完全可以借助于CFD技術的數值模擬來準確獲取。教師如果在講述枯燥的理論課時加以CFD模擬，這樣不僅便于學生對所學內容的深入理解，而且達到激發學生的學習興趣，改善教學效果的目的。比如在講述雷諾實驗流體流動狀態時，[7]教師可以在課前利用CFD軟件模擬圓管內流動，上課時學生只要通過觀看顏色水的流線就可非常輕松地辨別出流動形態。再比如在講述暖通空調課程時，教師可以給學生播放不同通風方式或不同送風狀態下的空調房間流場圖，[8]在強烈的視覺沖擊效果下，不僅大大加強了學生的記憶深度，而且還有助于學生對所學內容的理解，甚至學生本人就可以歸納出不同通風方式或不同送風狀態的優缺點。
4、結束語
作為一門專業基礎課，《工程流體力學》課程是面向工程應用人才的課程，所以所學理論內容必須和工程實際緊密結合。該課程的教學改革必須不斷深入，這樣才能為培養新世紀綜合型專業人才奠定扎實的基礎。
參考文獻：
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[6]王福軍.計算流體動力學分析--CFD軟件原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004
教育模式在從應試教育向素質教育轉換的過程中，如何去把握課堂上教師的“教”與學生的“學”之間的關系，己成為教育界同仁們共同關注的問題。教育的最終目的是讓學生在掌握前人積累的豐富知識及經驗的基礎上，不斷發展和創新。前蘇聯著名教育家蘇霍姆林斯基說：“只有能夠去激發學生進行自我教育能力的教育才是真正的教育”[1]。現代社會信息瞬息萬變，教育者除教授知識外，更重要的是教給學生獲取知識的方法和激發學生的學習興趣，由學生主動去學習適合自己特點的課程。因此，學校的任務是研究如何向學生提供最好的服務，提供可以自由探索、自主學習的學習環境，改變“以教師為主體”的傳統教學模式，在先進的教育科學理念的指引下，充分發揮現代化教育技術手段的作用，管理教學，組織教學，實施“以學生為主體”的教學模式。
一“以學生為主體”教學方式的內涵
“以學生為主體”的教學理論，目的是讓學生親身經歷知識的獲得過程，體驗成功的喜悅，培養學生的獨立性、自主性、創造性。教師應該注重培養學生的參與意識，為學生探究知識創設物理情境，激發學生的創造潛能。在傳統的教學中，教師是知識的擁有者、傳授者，是教學過程中的絕對“權威”，學生則是“容器”，教師講課的主要教學手段和方法是如何將知識輸送到所謂的“容器”中去[2]。整個課堂上教師是主導者，是核心人物，而學生則是服從者；課堂是教師講，學生聽；教師寫，學生記。教學中，學生完全處于被動狀態，主要依靠教師在進行消極地學習。該方法嚴重影響了學生創造力和想象力的發揮，不利于提高學生學習知識的興趣和運用所學知識的能力，這是與培養學生的創造性、自主性、獨立性教育目標背道而馳的。教師應是整個教學活動的設計者、組織者，應該扮演引導者和參與者的角色，學生才是教學活動的主體。因此，教師應該在把握住“以學生為主體”的教育模式的內涵的基礎上，努力為學生創造一種探究學習的氣氛或情境，讓學生根據探究的目標進行探索、甚至猜測，由學生通過自己的努力去獲得最后的結論，讓學生真正成為整個教學活動中的主體。當然了，“以學生為主體”的教學理論并不意味著教師的指導沒有必要，教師不僅要幫助學生營造一個良好的學習氣氛，更重要的是，教師在教學中應起引導和導向的作用。讓學生獨立自主地進行探究和學習當然重要，但是，為保證學生的探究和學習活動順利進行下去，教師的有效引導也是非常必要的。
二計算流體力學課程的特點
計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，以下簡稱為CFD）是通過計算機數值計算和圖像顯示的方法，在時間和空間上通過數值解來定量的描述流場，從而達到對物理問題研究的目的的一門課程。CFD 可以作為一種研究工具去形象的展示流場的內部結構，從機理的角度解釋相應流動的特點；也可以作為一種設計工具對產品的性能進行預測，從而達到節省研發成本的目的。總之，CFD 在現代生活和工業生產中的很多方面已表現出了巨大的作用[3]。
計算流體力學是流體力學的一個分支，它不僅是一種有效的關于流動和傳熱問題的研究手段，而且在幾十年的發展中，又自成體系而成為一門獨立的學科。CFD 是建立在流體力學的基礎之上的，它的主要目的是求解微分方程，所以要學好這門課程，就要很好的掌握計算方法、偏微分方程的數值求解等課程的基本知識，同時，還要有很好的物理問題抽像簡化能力及對結果的各種處理分析能力，正是由于CFD 課程的這種多學科交叉基礎的特點，所以將其設置為研究生課程，也正因為如此，大部分學生在學習該課程時，常感到該課程的理論性強、概念抽象、公式推導復雜等諸多難點。
三碩士研究生階段的教學特點
碩士研究生階段專業課與本科專業課相比有深、廣、新、專等特點，同時還要更高層次地體現素質教育的特點。所謂深，是指研究生課程應對該課程所涉及到的領域具有更深的論證、探討與描述，以使學生對本學科有更深層次的理解。所謂廣，是指研究生課程所涉及的內容應比相應的本科生課程涉及更廣泛的領域，特別是與本學科的交叉領域。所謂新，是指研究生課程的內容應主要反應該領域科學技術的最新成果、最新的理論、觀點與研究方法。所謂專, 是指與本科生相比，研究生教育具有更強的專業性，是為科研、教育、企業、政府、社會等各個部門培養實用的高級專業人才。研究生專業課的內容除了應具有上述特點之外還必須在更高層次上體現素質教育的特點，研究生的專業課教學必須在所有細節上都滲入素質教育的思想，使學生能夠在自我培養、知識創新、思想表述、學術交流、協作精神、競爭意識等方面都有所提高。碩士研究生專業課程的教學內容不應該全部都是完全成熟了的經典的理論與方法, 而是要讓學生了解本領域正在發展著的、有爭議的、探索性的觀點、假說、設計思想、研究思路、實驗方法,等等。這就要求學生具有自主的、批判與選擇的能動性；具有能夠發現問題，研究問題和解決問題的能力；具有將所學內容進行能動比較，融匯貫通和總結提高的能力；具有將所選定的研究方向和現有條件相結合并歸納與提煉出研究課題的能力。
碩士研究生一般都經過了完整的本科四年教育，大多數為本專業或相關專業的優秀畢業生。他們大都較好地掌握了學習方法，特別是自學方法，并已養成了刻苦鉆研的習慣。這一群體不但已初步掌握了本專業的最基本的理論基礎、基本概念，還掌握了在這一領域工作的基本方法與基本原則。具有了在本領域進行科學技術研究或工程設計的基本素質。同時，這一群體的成員都經歷過嚴格的畢業論文或畢業設計的工作與答辯過程，具有一定的獨立分析問題、解決問題的能力。因此，碩士研究生到了專業課學習階段，已具備了“學生主體”模式的教學條件。
四在教學和考試中應體現“以學生為主體”
研究生階段的教學不同于本科階段及其之前階段的教學方式，前者以“研”為主，后者則以“學”為主，所以研究生教學應以研究為導向，以創新或者說研究成果的數量和質量為評判優劣的標準。
1 教學方法的改變
培養研究生檢索文獻和自主學習的能力是實施“以學生為主體”教學方式的第一步。文獻檢索是研究生從事科學研究的最重要環節。科學研究是具有連續性和繼承性的，尤其是對剛從事研究性學習的學生，查找文獻資料，掌握某一研究領域的發展現狀及動態是進行研究性學習的第一步，這一步進行得好壞直接關系到以后一系列的研究活動。因此，在計算流體力學課程的學習中，教師可通過布置“文獻檢索”作業，讓學生根據自己的興趣愛好或課題方向查閱最新的中文或外文文獻，寫出此方向的文獻綜述；并鼓勵學生整理成科技論文向國內外相關科技刊物投稿，并爭取發表。研究生通過這樣的學習鍛煉，能提高他們的文獻檢索和總結提煉的能力，可為他們將來進行科研和撰寫畢業論文奠定一定的基礎。
開展課題研討活動，培養研究生解決問題的實際能力及口頭匯報能力是實施“以學生為主體”教學方式的關鍵。為達到此目的，教師在教學中可以將3～4 名研究生分為一個討論小組，為每個小組布置不同的研究課題，讓學生們在認真研究和理解文獻的基礎上，找出具體的切入點深入研究，并在課堂上分批次的匯報各自小組的研究內容，包括物理問題的簡化，數學模型的建立，具體的求解過程及參數設置，以及結果的詳細分析及討論。在課堂上，每個研究生還可有選擇性地匯報各自文獻檢索結果的綜述，把自己感興趣的和有深刻理解的專題進行講解，其他的學生也可以現場提問，這樣，研究生在匯報和回答提問的過程中，他們的理解能力和表達能力也都同時得到了鍛煉．
2 考核方式的改變
在選修課的學習中，如果仍然采取傳統的閉卷考試作為課程考評方式的話，就很難看到創新的教學改革手段體現在研究生身上的效果，因此，在課程的考核方法上應大膽改革，比如考核內容和成績可如此規定：在100 分的總成績中，報告占50 分。其中，對理論和方法的理解是否全面、準確和深刻占30 分；講述是否清晰和是否引人入勝占10 分；講解過程是否結合現代化媒體手段（如POWerpOINT，FLASH）占10 分，同時對積極提問和踴躍發言者適當加分；文獻檢索作業占10分，對檢索較多外文文獻的學生，如文獻內容新穎，且緊跟科技發展的，可給予加分，而少交或遲交作業者則酌情扣分；FLUENT 軟件實例計算作業占20 分，要求有詳細的前處理網絡模型和詳細的結果處理分析，并且對總結成科技論文在優秀刊物上發表者給予加分；期末論文投稿占20 分，要求按標準科技論文格式書寫，內容要詳實、全面和觀點獨到，并以優秀篇數和刊物水平作為加分依據[4]。以上課程考核措施的制定，都是以調動研究生學習計算流體力學課程的積極性為首要前提，旨在提高他們的科技論文寫作能力和解決流動傳熱實際問題的能力。
總之，“以學生為主體”的教學模式的實施是一個長期的、循序漸進的過程。在此過程中，勢必會出現諸如教學內容更新、教學進度和學時調整等一系列新問題，這就要求任課教師要具有堅定不移的決心和高度負責的責任心，要以提高研究生的競爭力和生命力為己任，要不斷創新、開拓和探索更加有效的教學手段和方法。另一方面，各級領導應該鼓勵和支持對研究生課程的改革，研究生教學管理部門應承認并獎勵教師在實施教學改革中增加的學時數量，在政策和經濟上給予支持，創造有利于實施教學改革的環境和氛圍，從而使之得到不斷的深入和完善。
參考文獻
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關鍵詞：研究型教學模式；流體力學；數值模擬
【中圖分類號】G64.25 【文獻標識碼】A 【文章編號】
所謂研究型教學模式是指在教學中引導學生逐步深入研究某一個問題的教學模式，是以具體的實例為研究對象，利用所學的基礎理論知識，并結合現代的研究手段進行逐步的深入研究，并對結果進行分析，目的是培養學生從事科學研究的思維模式和嚴謹的科研態度。這是將現代科研研究方法和研究內容引入課堂的重要途徑，也是達到培養研究型人才的重要過程。本文在流體力學的教學實踐中進行了相關的嘗試，并獲得了較好的教學效果。
一、 研究題目的選取
由于是課堂教學，受時間的限制，研究題目要求適當，即簡單易懂、清晰明了，又有實用價值和深入研究的前景，在具體教學中選取了如下的問題。
結構如圖1所示，閥門A固定，閥門B可上下移動，水在閥門A、B所開啟的通道內流動。若閥門A入口處的來流速度為已知，試分析流域內的壓力分布、速度分布，并計算閥門B所受到的合力。
對于這個問題，在引導學生對流動進行分析的同時，提出了如下的問題：
（1） 水流對閥門B的作用力是促使閥門B關閉還是開啟？
（2） 水流在a、b處的流動方向如何？
（3） 水流對閥門B的作用力與閥門開啟之間的關系如何？
這個題目是來自于工程實踐中的閥門控制問題，在進行閥門開啟的自動控制設計中，要求確認閥門B的受力大小及方向。問題提出后，可要求學生根據自己對問題的理解，先猜想一下結果，然后再進行深入的計算研究加以驗證，并利用流體力學基本原理進行理論的分析和解釋。
二、 研究手段應具有先進性
介紹先進的研究方法，把現代研究工具融入到日常教學中，是教學改革的重要內容和任務。就本問題而言，這個問題看似簡單，實際是一個比較復雜的紊流流動問題。鑒于理論求解的復雜性和實驗研究的局限性，采用數值模擬的方法即體現了先進的研究手段，又適合于課堂研究討論和對問題的深入研究和引導。
目前流體力學的研究方法有三種，一是理論的方法，二是實驗的方法，三是數值的方法。傳統的流體力學教學內容與方法，基本上是基于理論的教學，并輔之以部分簡單的實驗。利用理論解析的方法求解流體流動問題，由于受到求解非線性方程沒有成熟的數學方法的制約，研究進展緩慢，到目前為止，也只有極少數的特例得以進行理論求解。對于利用實驗方法進行研究，由于受到實驗的局限性，以及大量人力物力的消耗，不適于本問題的課堂教學研究和教學目的。近年來，隨著計算技術的飛速發展，社會生活和科學研究方法也產生了巨大的變化，利用數值模擬計算的方法已經是當前各個研究單位的首選研究手段。
鑒于以上論述，在對問題進行分析的基礎上，同時介紹現代的研究方法和數值模擬計算平臺（例如Fluent，CFX等），即給學生深入研究提供了研究手段，又達到了將教學內容與現代研究方法相結合的目的，對培養研究型人才具有重要意義。
三、 計算結果應有合理的解釋和分析
本文利用數值模擬的方法，通過對流域的建模、計算和后處理，對本問題進行了流動過程的研究。對這一部分教學內容，應該對流場的邊界條件、邊界類型、紊流模型和計算方法等進行較詳細的介紹和講解。鑒于大學本科教學內容和流體專業知識的限制，可對流場的邊界條件和邊界類型多做一些講解，例如速度邊界、壓力出流邊界等；對紊流模型的來源及其應用做簡單介紹，而對諸如SIMPLE、PISO算法等僅僅介紹一下怎樣選取和使用即可。
經過數值模擬計算，有如下發現：
（1） 水流的流動對閥門B產生一個向下的力，促使閥門B趨向于關閉
對此結果，必須要有合理的解釋。通過計算，發現通道內的壓強分布如圖2所示。對于閥門B來說，其上部為低壓區，而下部為高壓區，在這個壓力差作用下，迫使閥門B有向下運動的趨勢。
這一部分的流動，由于通道的變形，迫使水流改變原有的流動方向，在沖擊閥門B下端壁面的同時，也使閥門B上端壁面產生了低壓區，從而產生一個向下的合力。
（2）下部a處，水向通道內流動
數值模擬計算結果表明，經過口b的流動方向是向上的，這很好理解，但經過口a處的流動方向也是向上的，而不是向下的出流，流動情況如圖3所示，這就可能與最初的猜想相悖。
對此情況，可利用伯努利方程進行解釋。當水流流經閥門A、B相接處時，由于通道的變窄，使得流動速度加快，并產生一定的真空度。由于設定a處為大氣壓，則在此真空度的作用下，迫使水流向通道內流動。
四、 指出進一步的研究內容
通過前面的教學，使學生對數值模擬這一現代研究手段及研究過程有了初步的了解，達到了將現代研究方法引入課堂的目的。為了更加有效的掌握教學內容，在介紹完數值模擬平臺的使用，并對問題進行了初步研究之后，還必須引導學生進一步思考和研究。
具體到本次教學，提出了閥門B的受力大小與閥門開啟之間有什么樣的關系，要求進一步深入研究。這里首先要定義閥門的開啟度，應該是一個無量綱的量。然后利用數值模擬平臺，進行逐步的研究，并把計算結果繪制成曲線。這一部分工作，可留給同學課后完成，并要求以科研論文的格式寫出研究報告。實踐證明，這樣的要求激發了學生的研究熱情，也使學生對科學研究的方法和內容有了更深的體會。
本科生寫出科研論文是卓越工程師計劃的一部分，因此，這一部分的教學內容對參與卓越工程師計劃的專業尤為重要。
五、 教學實踐中應該注意的一些問題
采用這種研究型教學模式，有如下的體會。
1、 教學時機的把握
采用這種教學方法，應該是在講授完流體力學基本內容之后進行。這里的流體力學基本內容包括流體流動的連續性方程、伯努利方程和動量定理，并對粘性流動的層流和紊流等進行介紹之后進行。
2、 教學方式即可以采用演示的方法，也可以采用師生互動的方法
對于有條件的，應該盡量采用師生互動的方法進行教學，從方案的設定，到計算結果的處理和分析，要求師生一起進行，并進行充分的討論，這樣的教學效果是最好的。
3、 題目的選取
采用研究型教學模式進行教學，應以講解研究方法和研究過程為宗旨。其中題目的選取至關重要，一般來說，題目不易選得過于復雜，最好是來自于工程實際，并具有一定的代表性和后續研究內容。
4、 教學后期的把握
這種教學過程的重要一環是學生的課后練習和對題目的進一步深入研究。另外，在要求完成本課題的后續研究并形成報告的同時，還應鼓勵學生獨自去發現問題，并利用學到的工具去解決問題。對于所完成的研究報告，應影響到本門課程的最終成績。
本文所闡述的研究型教學方法，通過幾年來的教學實踐，對培養學生的研究能力起到了積極的作用，取得了較好的教學效果。教學效果在本科畢業設計階段得到較充分的體現，受到師生的好評。
參考文獻：
關鍵詞：實驗教學；教學理念；方法與手段；教學模式；創新能力
浙江大學力學實驗教學中心2006年被評為國家實驗教學示范中心，且名列前茅。力學實驗教學中心，以“基于創新性實驗教學”和“大學生自主性實驗”等理念為導向，以培養知識、能力和素質相結合的研究型大學創新人才為目標，依托浙江大學工科基礎課程力學教學基地，進行了多年的實驗教學改革和積累。
一、教學理念
在實驗教學中，主要遵循“加強基礎、注重能力、培養素質、激勵創新”的教學原則，在提高教學質量和效果的前提下，探索和實踐以培養學生綜合素質、創新能力及工程應用能力為目標的研究型實驗教學模式。早在改革開放之初，就嘗試對本科生力學實驗教學課程體系進行改革，并取得顯著成效，以1993年“水力學與工程流體力學教學實驗綜合改革”獲國家優秀教學成果一等獎為代表。1997年在浙江大學“國家工科基礎課程力學教學基地”建設中，開始實施面向21世紀基礎力學實驗教學改革。按照知識、能力、素質并重的人才培養要求，以培養學生綜合素質和創新能力為目標的基礎課的研究型實驗教學，一方面鞏固和加強基礎實驗，另一方面開發設計性、綜合性、研究性實驗。在實驗實踐過程中，形成了“開放式、自助式與自主設計式”相結合的實驗教學新模式，逐步由開放式教學，向自助式，到自主設計創新式實驗教學發展。中心開展并實現了“基本型一提高型一自主型”的多層次實驗課程教學新體系，實驗教學目前主要包括“基本型實驗”和“提高型實驗”兩大部分，基本型實驗教學體系與理論教學緊密結合；提高型實驗包括綜合型實驗、創新設計型實驗和研究型實驗，提高型實驗的目標是培養學生綜合實踐能力和創新思維、開拓學生視野。
二、實驗教學方法與手段
1 實驗設備的先進性、標準化和適用性
為保證基礎力學實驗教學能夠充分體現現代科學技術的發展趨勢，符合工程實際的要求，有利于學生建立規范化實驗和測試的概念，中心在實驗儀器設備配置、教學實驗設備研制、實驗項目開發中，十分注意實驗技術的先進性、標準化和適用性。中心對基礎力學實驗技術的配置特別注意掌握以下三點：
(1)現代技術與傳統技術結合運用。
(2)利用計算機技術提高原有設備的性能和使用效率。
(3)開發新技術，克服原有實驗技術的缺點。近lO年來，中心將基礎力學實驗技術的更新與示范輻射有機結合，實現在技術、經濟效益及社會效益上的互動發展，使我校基礎力學實驗教學水平整體上了一個新臺階，大大提高了力學實驗教學質量和效率。
理論力學、材料力學、流體力學(水力學)均開發出一系列以小型化、集成化、可視化為特點的自制實驗教學儀器和設備，部分自制設備實現了數字化。其中理論力學在全國率先開展了實驗教學，并協助全國30余所高校創建了理論力學創新實驗室。流體力學與水力學自制實驗教學儀器具有技術先進、測量精度高，流動現象可視性強，小型化、自循環供水、操作簡便等特點，達到了“國際領先水平”，并輻射到全國250余所高校，極大地改善了全國的流體力學實驗教學條件。中心的自制實驗教學儀器和設備，跟蹤國內外科學技術的發展水平，在教學改革實踐中不斷更新、升級，充分體現了實驗技術的先進性。
2 實驗教學的數字化與自動化
數字化力學實驗教學系統，是以力學的眾多軟件資源為基礎和紐帶，結合課堂教學、實驗教學、實踐練習、實驗數據處理軟件、實驗控制、實驗導航及網站等模塊，建設立體化和網絡化的教學資源體系。實驗教學充分利用現代教育技術，結合“新世紀網絡課程”和國家精品課程，建成了實驗室TOP2000局域網、校園網和因特網三個層次的網絡化實驗教學體系，實現了現代化的網絡實驗教學，使實驗教學和理論教學緊密結合，在時間和空間上得到了拓展和延伸，為培養學生的自學能力和創新設計能力提供了良好的實驗教學環境。
流體力學的實驗仿真和輔助CAI軟件在1997年獲全國高校工科CAI優秀成果一等獎的基礎上不斷升級，內容包括15項實驗的儀器仿真、動態操作、實驗原理、數據采集、成果分析、操作指南和問題解答，并結合多媒體和動畫形式提高教學效率。在實驗室布置上，通過引進TOP2000計算機網絡教學系統，將實驗儀器與計算機結合在一起，使CAI輔導代替教師輔導和儀器操作結合起來。設計輔助數據處理軟件包括對應15項操作類實驗的實驗數據處理軟件包。實驗教學的數字化使得教師的教和學生的學在時間和空間上緊密結合，為立體化教學和個性化教學奠定了基礎。
在實驗裝置中，利用計算機進行數據采集、數據處理及演示，及實現部分實驗設備的自動控制，來開拓學生視野，激發學生實驗過程中儀器設備數字化應用的能動性。例如光彈性實驗，通過為光彈性儀配置數字圖像系統，不僅明顯地改善了實驗效果，而且使實驗效率大幅度提高。在流量和水位控制實驗中，利用自主開發的軟件集成文丘里、孔板、電磁、渦輪四種流量計與流量控制、水位演示及水位自動控制，形成了綜合性的實驗演示、量測、數據采集、控制為一體的自動化實驗教學平臺。
3 創新能力培養的多層次、多步驟、全方位實驗教學方式
根據各課程特點，分別實施了不同的實驗教學方式。材料力學和理論力學實驗教學提出并實踐了“三段法”：第一階段是基本實驗的前半部分，包括演示實驗和學生自己動手的實驗，由教師講解或指導完成；第二階段是基本實驗的后半部分。由學生按照實驗指導書規定的要求獨立完成，教師一般不做指導；第三階段是提高實驗，由學生自己選擇實驗項目，依照指導性研究目標，自己制訂實驗方案，獨立完成實驗。
工程流體力學實驗教學提出并實踐“開放式一自助式一創新設計式”實驗教學。自主設計創新實驗是改革以驗證性為主的實驗教學舊模式，按照培養學生綜合實驗技能、分析解決問題能力和創新研究能力的要求開設項創新設計式實驗，讓學生自主設計實驗裝置，并完成加工、測量、數據處理、報告總結、答辯等一系列實驗教學環節，由設計實驗到實驗成果的評比、答辯均由學生自主完成。大多數自主實驗項目，是從科研項目中提煉出來，創新實驗的開展過程以參考科研模式進行，使同學在實踐科研過程中進行創新。自主式實驗深受學生歡迎，取得了良好的教學效果。實驗教學中不斷引入高水準研究成果，開發了一批創新型實驗項目。如西湖流場電擬實驗、沖排沙旋流器實驗設計與試驗、流量檢測
與控制實驗、新型滲流實驗等。現中心新開發綜合型、研究型和設計型教學實驗40多項，極大地提高了學生的學習興趣和創新意識。
三、實驗教學的拓展
在實驗教學內容上和教學過程中，盡量融入工程實例，使實驗與工程實際互動，增強學生的學習興趣、新鮮感和工程思維能力。流體力學為提高學生的工程應用能力，將先進的科研設備通過演示方式展示其性能，與實驗教學共享，作為現代量測和創新設計實驗的平臺。中心注重實驗與科研相結合，將具有工程背景的實驗裝置轉換為實驗教學設備。在創新設計式實驗中，充分開放實驗室現有的教學科研資源，為培養學生科研能力與創新能力提供條件。
在實驗教學改革中，革新實驗教學觀念，把實驗教學與理論教學的關系由傳統的實驗完全從屬于理論教學、為理論教學服務轉變為二者互相配合、互相補充、互相促進的關系，充分發揮了實驗教學鞏固、加深課堂理論知識，培養學生分析解決實際問題能力和創新精神的作用。利用教學基地機制，教師將實驗實例拓展到課堂理論教學中。如已經被全國70多所院校采用的流體力學課程電子教案中，結合實驗和科研的flas與錄像就多達百余個，并配有大量的從國內外科學研究實驗和工程項目中提煉出來的工程圖片資料，形象生動、豐富多彩，大大調動了學生的學習主動性和積極性。
在實驗教學中，注重與第二課堂實踐活動密切結合，積極開展SRTP活動(大學生科研訓練項目)和各類學科性競賽。實驗教學中心對實驗考核方式作了改進，并應用于實踐中。
四、成果與特色
多年來，中心主編和參編實驗類統編教材3本，主編教學軟件光盤4套，自編實驗講義10本；獲國家級精品課程1門、浙江省精品課程1門、承擔省部級教改項目3項；獲國家級教學成果一、二等獎4項，省部級獎勵7項，校級獎勵8項；發表教改研究論文80余篇。經過十多年的建設與實踐，浙江大學國家力學實驗教學示范中心已經形成了鮮明的特色：
(1)依托學科優勢，優化資源配置，形成了實驗教學與科研相結合的師資隊伍，提高了力學實驗教學中心的綜合實力。
關鍵詞:裂隙巖體;注漿;擴散理論;注漿參數
中圖分類號:TD743文獻標識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)10-0188-02
一、概述
由于裂隙巖體內部構造的復雜性和多變性,給注漿理論研究帶來了很大的困難。漿液在裂隙巖體中的流動規律、擴散范圍、漿液擴散壓力以及注漿加固體強度和變形特征等與裂隙巖體幾何形狀、空間分布特征和空隙度特性等有密切的關系。
目前,人們研究漿液在構造面中流動和在孔隙中滲透擴散時均把漿液簡化為與時間無關的牛頓流體,而絕大部分漿液屬非牛頓流體的時變性賓漢姆流體,這就導致了注漿過程中的理論計算與實際相差太大。
在裂隙巖體中注漿,是長期以來尚未解決的技術難題。研究賓漢姆流體在裂隙巖體中滲透擴散過程 (運移規律)及滲流機理對注漿加固工程的設計和注漿效果預測等有重大的理論指導意義。
二、研究現狀及存在的問題
(一)研究現狀
隨著注漿實踐發展,目前已發展的注漿理論有滲透注漿理論、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學注漿、低滲透介質注漿理論。但由于漿體運動是隱蔽于地下復雜性的地基構造中,且縫隙分布又難于模擬,因而理論方面的研究相對滯后于實踐。
注漿理論是借助于流體力學和固體力學的理論發展而來的,對漿液的單一流動形式進行分析,建立壓力、流量、擴散半徑、注漿時間之間的關系。傳統的注漿工藝是以“滲入性理論”為基礎,注漿時只采用相對較低的注漿壓力,使漿液在孔隙或縫隙中擴散時不致破壞巖土的原有結構。
滲透注漿是指在壓力作用下使漿液充填土的孔隙和巖石的裂隙,排擠出孔隙中存在的自由水和氣體,而基本上不改變原狀土的結構和體積 (砂性土注漿的結構原理),所用注漿壓力相對較小。代表性的注漿理論有球形擴散理論、柱形擴散理論和袖套管法理論。
球形擴散理論雖然考慮了漿液性質隨時間變化對滲透規律的影響,但仍然把漿液簡化為了牛頓流體,這也正是他們的不足之處。
柱形擴散理論和袖套管法理論研究中,仍然把漿液簡化為了牛頓流體,沒有考慮漿液性質隨時間變化對滲透規律的影響。
查閱國內外大量文獻資料發現,在目前的滲透注漿理論研究中,人們多是把漿液簡化為牛頓流體,而且沒考慮漿液的時變性,沒有任何一個公式能真正準確地反映出漿液在多孔介質中的滲流規律,這些公式各自存在著某些缺陷,甚至與實際之間相差很大,公式的結論多為指導性的,因此,大多數注漿工程報導或論文中,只介紹注漿工藝過程和注漿效果,很少進行注漿理論的分析研究。因缺乏完善的理論指導,影響了注漿效果和技術經濟指標的提高,造成人力物力的許多浪費。
(二)存在的問題
1.大多漿液為非牛頓流體,而目前的理論研究中均簡化為牛頓流體。
2.在注漿過程中,漿液的性質隨時間而變化,而目前的理論研究中視漿液的性質與時間無關。
目前,人們研究漿液在構造面中流動和在孔隙中滲透擴散時均把漿液簡化為牛頓流體且與時間無關,而絕大部分漿液屬非牛頓流體的賓漢姆流體,且具有時變性,這就導致了注漿過程中的理論計算與實際相差太大,甚至是荒謬的。理論研究落后于工程實際需求,尚需進行研究的方面有:漿液流體力學及其本構方程、漿液在多孔松散介質中的滲透擴散規律、多孔松散介質的滲透力學模型、多孔松散介質的空隙度特征、漿液的充填機理、注漿加固的力學作用、注漿基本理論與觀念、注漿工藝等。
3.注漿設計隨意性太大,注漿效果難以估計。注漿方法主要是壓入法,漿液在壓力差的作用下從注漿孔向巖體裂隙內擴散,其擴散距離 (常稱為擴散半徑)決定著注漿孔的布置和漿液消耗量,也是選擇工藝參數、評價注漿效果的重要依據。但漿液在裂隙巖體內的擴散過程是隱藏的,目前還不可能在施工中對這一過程進行監測,這樣,漿液的擴散距離只能靠理論或經驗公式計算。而現有的計算漿液擴散距離的理論公式還遠未成熟,實用價值有限,經驗公式又往往是針對某些特定漿液 (主要是化學漿液)總結的,不具有普遍意義。因此,目前在裂隙巖體中注漿還沒有可靠的預先確定漿液擴散距離的方法。
由于這一理論缺陷,給裂隙巖體注漿帶來了如下問題:(1)注漿工程的投資和效果難以預計。當工程目的明確、場地條件清楚時,由于漿液的擴散距離不能預先準確確定,鉆孔數量和材料消耗量的預算便沒有依據。如果憑經驗或工程類比法確定了鉆孔數量和材料消耗量,則在這些工程量完成之后所能取得的效果又難以準確預計 (如注漿帷幕是否已形成要求的封閉條件),這樣,在方案論證階段,難以將注漿法與別的方法作對比。由于這一原因,注漿法的應用受到了一定程度的負面影響。國內礦山帷幕截流技術的推廣中便遇到了這一問題,國外有些水利工程的業主也是因為這一原因而不愿進行壩基注漿。(2)確定孔距、漿液配比和注漿壓力時的隨意性太大。許多工程都需要通過多孔注漿,且要求注入的漿液能形成連續、穩定的膠結體。這時注漿孔的距離必須依漿液的擴散距離而定。當地質條件一定時,漿液的擴散距離又主要取決于漿液的性質和注漿的工藝參數。因此,孔距應該根據所選用的漿液在允許壓力和時間內可能達到的擴散距離來確定。但在目前的注漿設計和施工中,注漿孔距和注漿材料都主要是憑經驗確定的,這樣便很可能因孔距太大或太小而出現工程質量問題或投資上的浪費。
三、結論
1.部分學者已驗證了裂隙巖體結構面的分布具有統計意義上的自相似性,因此,裂隙巖體結構面分布應具有分形特征,并可計算出其分維數。
2.巖體的分維數可以反映出巖體的破碎程度、節理發育程度、可灌性。而裂隙巖體的這些特征又嚴重影響著注漿擴散規律及注漿效果,因此可以嘗試將分形理論應用于注漿工程,用裂隙巖體結構面的分維數來定性的確定注漿參數。
3.工程巖體往往被節理和結構面所切割形成明顯的節理巖體,具有明顯的不連續性,用離散單元法可以得到較好的處理,因此,可以將分形理論與離散元方法相結合,模擬出漿液在裂隙中擴散的真實情況。
參考文獻
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關鍵詞：電廠；歐拉方程；節能改造；
中圖分類號：TK05 文獻標識碼：A 文章編號：
Abstract: In this paper, three links in the general form of the fluid equation of state. Examples are given by the transformation of power plant piping little experience for pipeline renovation, construction convenience.
Keywords: Power plant; Euler equations; energy saving;
電廠生產工藝中需要多種多樣的泵與風機和大量的水、風管道。如何合理的分配風、水管道，和選擇合適的泵與風機，是電廠建設中的一個重要環節。而多數論文所研究的是同一管道的流體狀態方程[1]。本文根據流體力學原理，利用歐拉方程，給出了不同壓力、流量管道間的聯通性規律，并給出了如何利用此規律，通過三通對電廠流體管道進行合理優化，使電廠中泵與風機的使用效率更高、效果更明顯。為電廠節能改造做了一定的理論鋪墊和實踐經驗。
1、電廠管道
在電廠建設和生產中，涉及大量的管道。這其中，主要是風煙管道和汽水管道。而這些管道設計是否合理，是關系到整個電廠運行經濟性的重要因素[1,2]。針對電廠管道中流體運行情況，很多學者做了大量的研究[3,4]，也利用現代計算機技術做了大量的模擬和數值計算[5,6,7]。而絕大多數研究都建立在理想氣體的歐拉方程基礎之上[8,9]。為了方便起見，本文先從理想氣體的歐拉方程討論。
2、理想氣體的歐拉方程[9]
如圖1所示，對于微元體，利用理想流體歐拉運動微分方程，應有：
（1）
對于恒定流：
，
一元流動：
；；
圖 1 一元流體微元體
其中p為靜壓，S為S方向質量力，對于水平管道或空氣，S=0，則有：
（2）
或：
（3）
稱為歐拉運動微分方程。
3、三通風管中的運動方程
圖 2 三通示意圖
如圖2，三通的入口為D，出口為A、B。設氣體在三通中等溫穩定流動，
則：
（4）
將（4）代入（3）后積分，得：
（5）
即：
（6）
（7）
又，
（8）
（9）
所以：
（10）
或：
（11）
則：
（12）
又因為：全壓=靜壓+動壓[10]，即：
（13）
其中：
表示全壓；
表示靜壓；
表示動壓；
（14）
即：
（15）
或：
（16）
為大氣壓，為下的流量。
將（15）代入（12），得：
（17）
又根據質量守恒定律，
得：
（18）
其中：為大氣壓。
下面舉兩個例子加以說明。
例1，若某鍋爐某一次風管（冷風T=300K，=101325Pa）上全壓13675Pa（表壓），流量8×104Nm³/h，一次風管道截面1.6平方米。可否從此管道上抽取全壓14675Pa（表壓），流量2000Nm³/h的返料風？若此管道截面為0.7平方米是否可取得？
當風管截面為1.6平方米時，根據（16），及，可得一次風管中風速為12.89m/s。
令返料風流速為，根據條件及（16），設管道截面為1.6平方米時：
如圖3，所示與p=116000Pa沒有交點。
即在截面積為1.6平方米一次風管道上無法取得全壓為116000Pa的返料風。
若管道截面為0.7平方米時，令：
如圖3中，有：
（Pa）
圖 3 f1、f2函數曲線圖
又由（18），得：
即可如圖4所示，在一次風管截面迎風插入面積為0.017㎡通風管，此時三通的入口D0為0.7㎡，返料風入口D1為0.017㎡，一次風入口為0.683㎡。穩定流動時三通入口風全壓13335Pa（表壓），風量為82000Nm³/h。
圖 4 返料風三通
4、三通水管中的運動方程
仍如圖2，設三通為水平放置，水流在三通中等容流動， =const。代入（3）積分，得：
（19）
則：
（20）
（21）
又由（8）、（9），得：
（22）
即不考慮重力勢能的伯努利方程。
又由（13）及：
（23）
得：
（24）
代入（22），得：
（25）
即：
（26）
即，在水管中，三叉兩個出口的全壓相等，靜壓滿足式（22），且：
（27）
例2，某汽機凝汽器進口循環冷卻水管靜壓力0.16MPa，循環水管道直徑600mm，水量2000m³/h，不考慮節流損失，上直接取出流量60m³/h的冷油器冷卻水，不考慮高度差，冷油器冷去水管截面總和0.03㎡，問此時冷油器內冷卻水的靜壓多少？
由條件及（22）、（24），可得：
=0.161MPa
=0.162MPa
5、總結
本文給出了三通中流體壓力和速度的一般形式。并通過舉例給出了電廠管道改造中的一點經驗。
氣體在三通中流動，出口流體狀態滿足如下方程：
液體在三通中的流動，出口流體狀態方程滿足：
并且從文中例子可以看出，適當改變三通形狀和大小，可以從同一管道上引出不同壓力的流體。并且從例（1）可以看出，在某些特定環境，通過合理運用氣體在三通中的流動方程，配置合適的三通，可以省去循環流化床鍋爐的配套返料增壓風機，這不但在工程建設階段省去了相應增壓風機及其配套電器和控制系統等的成本，并且在運行中節省了相應的運行和維護成本。對工程建設有一定的指導意義。
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1流固耦合的分析方法
流固耦合問題的歷史可以追溯到1843年，當時Stokes[2]研究了一個無限長圓柱體在無限流體介質中的均勻加速問題。他得出的結論是：流體對圓柱體運動僅有的影響是增加了它的有效質量。Stokes早年的這種引入附加有效質量的基本概念和做法極大地影響了流固耦合分析理論后來的發展。現代流固耦合分析開始于20世紀50年代。最早進行航天運載器中液體燃料容器的分析研究，而對于核動力系統，最著名的是Fritz和Kiss關于同心圓柱體擺動運動的研究報告，其中流體介質是有限的，固體是剛性體。自20世紀70年代以來，人們開始研究流體與彈性體間的流固耦合問題。最早的論文是Krajcinovic在1974年發表的。早期的流體-結構耦合分析一般是以核反應堆安全分析為背景的，Belytschko在1977年對這一階段進行了總結，指出當時的耦合分析實際是以解耦的方式進行的，即：首先，忽略結構變形，將結構看作流體的剛性壁，計算流場分布；然后，將流體計算得到的剛性壁壓力加在結構上，計算結構的變形、響應。一般認為，流場作用于剛性壁的壓力比柔性壁要大，所以結果對結構來說是趨于保守的。這種解耦算法一方面導致結構的過于安全的設計；另一方面，當流體—結構系統發生共振時，這種算法是不可信、不安全的。正是因為采用解耦的算法，流體域可以采用有限元，也可以采用有限差分。在隨后的三十多年中，由于計算固體力學、計算流體力學的不斷發展完善以及計算經驗的不斷積累，最初的分析方法不再被采用。耦合的算法取代了解耦算法，因為有限差分與有限元聯合計算有很大困難以及有限元在流場計算中的不斷完善，有限元成為流體—結構耦合的主導算法。
2標準k-ε湍流模型的封閉方程組
Reynolds首先認為流體的運動在從層流狀態過渡到湍流狀態后，流體的物理和力學性質沒有變化，流體的續性沒有受到破外，Navier-Stokes方程仍能描寫湍流的瞬時規律。上述假定雖然至今仍未能得到嚴密論證和證實，但一百多年以來，研究湍流的實踐表明，這些假定并沒有與實際情況發生矛盾，說明Navier-Stokes方程應用于湍流問題是適宜的。如用f表示流動變量的瞬時值，表示f的統計平均值，各量的瞬時值與統計平均值之差即為各量大的脈動值′，即：根據式(1)，將連續方程、動量方程平均化后得(為符號簡單起見，平均值速度u、壓力p符號上的“-”都去掉了)。
3流固耦合系統的方程
ALE描述實際只是與物質時間導數相關，反映了物理量時間上的絕對變化和相對變化的關系，從而容易得到N-S方程的ALE描述形式如下：從式(10)可以看出，ALE描述并不影響空間導數項。針對邊界問題，相當于調整網格后，使對原問題的描述既不是Lagrangian描述，也不是Eulerian描述，調整網格引入的對流量也必須考慮在內。
4迭代法求解雙向耦合
在很多耦合問題中，流體的作用力影響結構的變形，同時結構的位移又影響流場的形態。這正是進行流固耦合分析的原因，這種類型的分析叫做“雙向耦合(two-waycoupling)”。在某些情況下，結構的變形非常小，它對流體的影響可以忽略。只有流體的應力需要施加到結構上，流體和結構模型之間不需要迭代，這種類型的耦合叫做“單項耦合(one-waycoupling)”。迭代法求解雙向耦合的解法也叫做分離法。流體和結構的求解變量是完全耦合的。流體方程和結構方程是按順序相互迭代求解的，各自在每一步得到的結果提供給另一部份使用，直到耦合系統的解達到收斂，迭代停止。計算過程可以概括為：為了得到t+Δt時刻的解，在流體模型和結構模型之間開始迭代計算。設初始解為。
5算例
【論文摘要】針對目前液壓傳動課程教學過程中存在的主要問題，本文試圖從學生心理、社會需求這一視角出發，大膽進行課程教學改革，尋找一條適合現代教學理念的教學新路子。
液壓傳動課程是機電一體化類、機械制造、數控技術等機械相關專業一門重要的專業基礎課程。也是機械類各專業課中難度較大的課程之一。對該專業學生而言，動手能力的培養非常重要。如何開展教學活動，讓學生實現真正去做，是全面實施素質教育對教學改革提出的要求。因此，本文針對液壓傳動課程自身特點和教學過程中存在的問題，為提高教學質量，培養學生創新實踐能力，從學生心理、社會需求出發，對教學改革作了一些有益的探討。
一、目前液壓課程教學存在的問題
(一)內容多，學時少
使學生能夠閱讀、設計一個完整的液壓傳動系統是“液壓傳動”課程的教學目的。要達到這一教學目標，應對以下內容進行講解:流體動力學的基本理論、液壓元件的結構原理、液壓基本回路及液壓系統。這些內容前后相關，在教學過程中需通盤考慮，缺一不可。傳統教學計劃中總教學課時在100學時以上，現在隨著教學計劃的改革，教學學時已縮減至50學時左右。如何處理好教學學時與教學目標這一矛盾，是該課程教改面臨的首要問題。
(二)學習困難
液壓傳動以流體力學為理論基礎，概念、原理較抽象，各類元件及傳動的原理非常不直觀，學生較難理解和掌握。同時，該門課程實踐性也較強，教學過程中安排的四個實驗項目，絕大多數為驗證性實驗，實驗課上很多學生是“看”實驗，而不是“做”實驗，即便動手做，也只是動手不動腦，很少去思考為什么要這樣做。由此導致學生理論學習困難、應用基本不會的局面。
二、教學方法探討
針對以上液壓傳動學習過程中存在的問題，如何改變傳統的理論授課、集中實驗、期終考試的教學方式，以激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，讓學生在學習過程中把理論和實踐結合起來，可進行以下教學改革。
(一)依據必需、夠用原則安排教學內容
液壓傳動課程主要由三部分內容組成:流體動力學、液壓元件、液壓回路。這三部分內容既有自身的特點和知識體系，彼此之間又有一定的內在聯系。這就導致學生在學習這門課時產生一種“內容繁雜、知識散亂”的迷茫感覺，課程的知識要領很難把握。如何使學生抓住學習的重點和難點，這是教師在教學中需要面對的難題之一。對此，在課程的理論教學過程中，應堅決貫徹“必需、夠用”的原則，在闡述基本概念和基本理論的同時，重點突出其技術的應用和實用，大量刪減理論偏深、偏多的推導及證明。在教學內容安排上，一是應打破原有的編排順序，將流體力學和液壓元件基本原理、液壓元件原理和液壓回路分析等有關內容結合起來講授，加強知識的連貫性，以利于學生的理解、接受和記憶。二是應重點介紹液壓元件作用、基本回路的特性、整機系統的分析等。三是應簡要介紹目前新型液壓技術。 (二)依據學生主體原則采取教學措施
目前，大學液壓傳動課程教學過程主要以教師授課為主導，而學生的學習主動性不高，這與培養實用型人才的目標相悖。激發學生主體意識的重要手段是激發學生的興趣，興趣是推動學生學習的內在力量。因此，課程教學改革應充分考慮學生及社會實際需求，從學生心理需求出發調動學生的學習積極性與主動性，始終貫穿著學生主體原則，改變過去那種“我講你聽”的“滿堂灌”的填鴨式教學方法，探討新的教學模式，提高教學質量與效果。首先，學生自主學習，應先給學生提出些問題及要求，讓學生帶著問題和要求去自學，培養大學生從書本中獲取知識的能力。教師應通過多種途徑引導學生從被動地接受中走出來，強化學生的主體意識，激發學生的學習潛能，實現學生的自主學習。教師應讓學生懂得教師只是他們的疏導者和助學者。其次，應進行多種方式的理論講授。在學生自學基礎上，教師對課程中每一章節，都應開展重點、難點部分的理論講授。教師可根據每一章節自身特點，采用多種方式，如液壓元件部分采用直觀性教學方法，讓學生對照實物，學習元件工作原理，組織學生討論;鼓勵學生發表意見，最后由教師總結歸納。這樣教師可減少繁瑣的簡單說教，學生也可得到必要的鍛煉。回路部分采用多媒體教學方法，用動畫形象生動地表現回路的中液壓油的流動方向，執行元件的運動等，控制過程一目了然，加上講解，可收到事半功倍的教學效果。最后，學生自擬實驗。液壓傳動課程是一門實踐性很強的專業基礎課，學生能否實際運用所學理論知識與實驗內容和實驗教學方法有關。因此，應結合實驗室條件，刪除部分驗證性實驗，同時增加動手型、設計性實驗。教師在此類實驗中只對學生提出實驗內容、實驗要求，提供實驗設備，由學生根據所學的液壓基本理論知識，自己擬定實驗方案、實驗步驟，選配相應液壓元件，連接液壓回路，并獨立操作，自行發現并解決問題。這樣，就能為學生創造主動思考和主動參與的機會，從而培養學生獨立分析問題、解決問題的能力。
論文關鍵詞數控液壓伺服系統數控改造
論文摘要隨著液壓伺服控制技術的飛速發展，液壓伺服系統的應用越來越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現了一些新的特點，基于此對于液壓伺服系統的工作原理進行研究，并進一步探討液壓傳動的優點和缺點和改造方向，以期能夠對于相關工作人員提供參考。
一、引言
液壓控制技術是以流體力學、液壓傳動和液力傳動為基礎，應用現代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術、集成傳感器技術應用到液壓技術和電子技術中，為實現機械工程自動化或生產現代化而發展起來的一門技術，它廣泛的應用于國民經濟的各行各業，在農業、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機電一體化的進程不斷加快，技術裝各的工作精度、響應速度和自動化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統的工作特點，并進一步探討了液壓傳動的優點和缺點和改造方向。
二、液壓伺服控制系統原理
目前以高壓液體作為驅動源的伺服系統在各行各業應用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優點：易于實現直線運動的速度位移及力控制，驅動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應速度快，控制精度高，穩定性容易保證等。
液壓伺服控制系統的工作特點：(1)在系統的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環控制系統。反饋介質可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。(3)系統的輸入信號的功率很小，而系統的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據伺服系統偏差大小自動進行的。
綜上所述，液壓伺服控制系統的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向著減小偏差的方向變化，從而使系統的實際輸出與希望值相符。
在液壓伺服控制系統中，控制信號的形式有機液伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。機液伺服系統中系統的給定、反饋和比較環節采用機械構件，常用機舵面操縱系統、汽車轉向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構中的摩擦、間隙和慣性會對系統精度產生不利影響。電液伺服系統中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統、數字伺服系統或數字模擬混合伺服系統。電液伺服系統具有控制精度高、響應速度高、信號處理靈活和應用廣泛等優點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統。
三、液壓傳動帕優點和缺點
液壓傳動系統的主要優點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是因為它與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下主要優點：
1液壓傳動是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構，這是比機械傳動優越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅動，以克服長驅動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。
2液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動機的12％～13％。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發電機和電動機的1／10，可在大范圍內實現無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達可實現無級調速，調速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。3傳遞運動均勻平穩，負載變化時速度較穩定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動現在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實現過載保護，使用安全、可靠，不會因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時自行，因此使用壽命長。液壓傳動容易實現自動化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易的實現復雜的自動工作循環，而且可以實現遙控。液壓元件己實現了標準化、系列化、和通用化，便于設計、制造和推廣使用。
液壓傳動系統的主要缺點：1液壓系統的漏油等因素，影響運動的平穩性和正確性，使液壓傳動不能保證嚴格的傳動比：2液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體勃性變化引起運動特性變化，使工作穩定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復雜。液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統發生的故障不易檢查和排除。
總之，液壓傳動的優點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。
四、機床數控改造方向
(一)加工精度。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。在設計數控機床、尤其是高精度或太中型數控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。
(二)先局部后整體。確定改造步驟時，應把整個電氣設備部分改造先分成若干個子系統進行，如數控系統、測量系統、主軸、進給系統、面板控制與強電部分等，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進。
(三)提高可靠性。數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，如果發生故障其損失就更大，所以提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標之一，其定義為：產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率。對數控機床來說，它的規定條件是指其環境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規程等。這里的功能主要指數控機床的使用功能，例如數控機床的各種機能，伺服性能等。
(一)醫學科學研究的發展史
(二)醫學科學研究的類型
1.基礎研究:
增加科學技術知識和發現探索領域的任何創造性活動,而不考慮任何特定的實際目的。
研究內容:
保持人體健康的規律,健康指標的分子基礎,人體功能與結構的研究
疾病的發生、發展、轉歸全過程的規律及分子基礎
人體衰老過程的規律及分子基礎
人體的生物力學、流體力學、電子學
化學藥物的構效關系、植物藥的有效成分
2.應用研究:
增加科學技術知識的創造性的系統活動,但考慮到特定的實際目的。
研究內容:
疾病的病因、流行規律、治療及預防效果的機制研究
為實驗研究需建立的動物模型、細胞株的研究
流行病學調查、考核防治效果的方法學研究
尋找新藥物、新生物制品、新醫用材料的方法、有效藥物的藥理作用機制、藥代動力學、醫用材料的機體相容性的機制研究
3.實驗發展研究:
又稱開發性研究,是運用基礎研究、應用研究及實驗知識,為了推廣新材料、新產品、新設計、新流程、新方法,或為了對現有進行重大改進的創造性活動。
研究內容:
有關疾病的新的診斷、治療、預防方法及措施的研究
有關新藥物、新生物制品、新器械、新試劑、新醫用材料、實驗室樣品研制
有關藥物的資源調查、植物藥的試驗
其它分類方法:
觀察性研究(描述性研究、分析性研究)
實驗性研究(動物實驗、臨床實驗、現場實驗、社區干預和整群隨機試驗)
理論性研究
按研究目的:
描述性(記述性)研究:客觀描述研究對象的某些現象或特征,如個案報道
闡述性研究:闡明研究對象的本質及其規律性,如論著
按研究深度和廣度:
基礎性研究:如遺傳基因的研究
臨床應用研究:如新藥的臨床觀察
按學科范圍:
專科研究:局限于專科某領域內
多學科研究:涉及多個學科
邊緣學科研究:介于兩個或多個學科相互滲透交叉處的研究
按研究的主要形式:
分析性研究:將研究對象從總體聯系中分解出若干分支,然后同時或逐個進行分析
綜合性研究:在逐個進行分析的基礎上進行系統性綜合認識,揭示整體聯系
按研究方法:
Ⅰ型研究:隨機、對照研究
Ⅱ型研究:隊列(組群)研究
Ⅲ型研究:病例對照和多因素研究
Ⅳ型研究:敘述性研究和專家評論
(三)醫學科學研究的基本程序
研究課題的選定
搜集閱讀文獻
提出設計與假說
制定科研計劃
申報研究課題
進行實驗與觀察
搜集科學數據與材料
整理加工及統計學處理
形成科學概念和結論
撰寫論文并發表
鑒定成果與推廣應用
二、醫學科研選題
(一)選題在科研工作中的意義
(二)選題的原則(6原則)
1.科學性:必須要有依據,符合客觀規律,符合邏輯性
2.創新性:充分了解本課題領域國內外研究狀況和水平,是選題的首要前提
3.適用性:實際、需要、適當
4.目的性:有明確的研究目標、研究內容和預期成果
5.可行性:研究課題主要技術指標實現的可能性,包括技術水平、設備條件、科研試劑、經費來源等
6.效益性:基礎研究要有重要的科學意義,應用性研究要有應用前景,具有可開發性和可推廣性
(三)選題的思維過程
提出問題和確立選題的過程
(四)選題的方法
1.前瞻性研究:所采用的原始資料是嚴格按實驗設計的科學方法獲得的,確定選題不受既往積累資料的限制,故選題有極大的活動度和隨意性。
(1)在臨床實踐中選題
(2)在閱讀文獻資料中選題
(3)重復前人實驗研究選題
2.回顧性研究:是對過去某段時間內自己經歷的病例資料,或搜集本單位某階段收治的某種疾病的病例資料作為選題,進行歸納、分析、總結。
(1)總結經驗選題
(2)發現新問題選題
(3)總結教訓選題
(五)選題的途徑
社會需要中
事物之間的聯系中
原有理論與新事實不符中不同學說的見解中
不同學科交叉的邊緣中
不同的信息渠道中
(六)選題的應用
1.病因學研究選題(病因)
病因學研究選題
并存病的因果效應研究選題
致病因素的量與病研究選題
2.診斷性試驗研究選題(診斷)
診斷標準選擇研究選題
3.疾病治療性研究選題(治療)
藥物治療、手術治療、其它治療、預后治療
4.藥物不良反應研究選題(預后)
劑量-效應關系研究選題
藥物不良反應遠期效應研究選題
三、醫學文獻檢索
(一)文獻的分類 1.一次文獻:又稱原始文獻,凡以作者本人的工作或科研成果創作的原始論文,不管引用或參考了他人的著作或文獻資料,均屬一次文獻,包括期刊論文、研究報告、會議文獻、學位論文等
2.二次文獻:是對一次文獻進行搜集、整理、加工、編制而成,以檢索工具的形式發表,包括目錄、索引、文摘等
3.三次文獻:是在廣泛利用二次文獻的基礎上,對一次文獻做出系統整理、概括、分析與綜合而成,包括綜述、述評、進展以及年鑒、手冊、教科書、指南、辭典等
4.零次文獻:在形成一次文獻之前的信息、知識,即尚未形成文字記載或未公開發表的材料,包括書信、手稿、記錄或口頭交談等
按出版形式分類:
圖書、期刊、專利文獻、學位論文、科技報告、會議文獻、技術檔案等
按文獻載體分類:
印刷型、微縮型、聲像型、機讀型、光盤型、電子網絡型
(二)檢索工具
1.書本型檢索工具
中文科技資料目錄(醫藥衛生)
國外科技資料目錄(醫藥衛生)
美國醫學索引(Index Medicus)
荷蘭醫學文摘(Excerpta Medica)
美國生物學文摘(Biological Abstracts)
美國化學文摘(Chemical Abstracts)
2.光盤型檢索工具
中國生物醫學文獻數據庫(CBM-disc)
中文生物醫學期刊數據庫(CMCC)
