时间：2022-10-20 20:47:26
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇流体力学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
英文名称：Journal of Experiments in Fluid Mechanics
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国空气动力学会
出版周期：双月刊
出版地址：四川省绵阳市
语
种：双语
开
本：大16开
国际刊号：1672-9897
国内刊号：11-5266/V
邮发代号：62-47
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1987
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(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)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
Comparative Physiology
Water， Ions and Fluid Mechanics
2011，360pp
Paperback
ISBN9780521106290
K.S.Nielsen等编
1976年9月在瑞士举行了第3届比较生理学国际大会，来自世界各国的36位专家参加了这次会议，1978年出版了该会的论文集，经多次重印后于2011年重新出版简装版。
生理学比较方法的优点，就是可以从各种生物体中找到解决特定生理学问题的关键。当选择的生物体是那些正面临着最极端的生理应力时，这就更明显了。例如，小的陆地节肢动物面临水的经济问题，其中一个令人印象深刻的壮举是吸收空气中的水蒸气。本书介绍不同生物体的迷人吸水方法，溶质如何在上皮细胞中运动的理论问题，生活在极端环境下的动物，包括细菌、甲壳动物、昆虫、鱼类和鸟类如何应对异常困难问题。
全书分为3部分，含23篇论文，第1部分水的吸收和运输，含9篇论文：1. 上皮吸收中电位和离子活性的细胞间梯度；2. 角膜内皮的流体输送；3.跨越胆囊上皮细胞的流体输送；4.在两栖类动物皮肤口旁尿素和其他物质行动的观察；5. 家蝇等昆虫的水蒸汽吸收；6. 黄粉虫的水蒸气吸收：研究这一现象的一种新方法；7. 螨的水蒸气吸收和它的机理；8. 从空气中吸收水蒸气：虱子的过程、地点和机制；9. 蟑螂吸收水蒸气的地点。第2部分不平衡环境中的渗透和离子调节，含9篇论文：10. 微生物中渗透压和离子运输的一些策略；11. 蚊子幼虫在盐水中的离子渗透调节机制；12.在长臂锯齿虾中镁分泌的抑制；13.跨越禽粪道的电解质运输：渗透的调节作用；14.海洋鸟类中的盐腺：什么触发分泌和使它们成长；15. 鱼对高碱度的适应：罗非鱼和罗非白鱼的比较；16.在罗非白鱼中的渗透调节：一个极端碱度的鱼；17. 海洋鱼类的内部环境；18. 硬骨鱼中嗜铬组织控制儿茶酚胺释放。第3部分生物流体力学，含5篇论文：19. 纤毛和鞭毛的流体推进；20.水生和陆生动物中的流体骨架；21.循环系统的流体力学；22.在哺乳动物中的对流；23. 鸟正常盘旋飞行的空气动力学。
本书适合比较生理学、物理学、流体力学和应用数学等相关领域的大学生、研究生、教师和研究人员阅读和参考。
吴永礼，
研究员
（中国科学院力学研究所）
关键词：工程流体力学；教学改革；实践；计算流体力学
中图分类号：H191
工程流体力学是建筑环境与设备工程和土木工程等专业的一门主干专业基础课，是后续课程如建筑给排水、流体输配管网、暖通空调等课程的基础，也是开拓专业不可缺少的技术基础理论学科。但是长期以来，工程流体力学一直是老师认为最难教、学生认为最难学的课程，因此如何提高工程流体力学课程教学质量，激发学习兴趣，加强能力培养，是目前迫切需要解决的问题。
在强调节能、注重环保的今天，面对未来生产的发展对能源动力的需求趋势，许多相关联的热力工程技术、环境保护技术都需要工程流体力学作为其研究的理论基础。因此，加深和拓宽工程流体力学的基本教学内容，对原有课程进行有效整合及改革，延伸工程流体力学课程教学深度，提高该课程教学质量，是我们在教学中急需解决的问题。
1、理论课的教学改革
由于传统的极大惯性，理论课的改革须逐步进行，先进的教育理念本身在不断发展，是动态的，这就决定了教学改革也是动态的[1]。
1）强化互动式教学。教师运用生动、诙谐的语言，深入浅出的比喻，灵活多变的讲解，突出重点，重视基本概念、基本理论、基本方法的讲解，讲深、讲透工程流体力学基本方程，结合讲授内容，有目的地介绍工程流体力学的各种基本方法、模型、技能以及工程和专业实际背景。要让学生与教师互动起来。只有师生互动，才能有效地将学生带到无限的探索和想象空间，激发他们的学习积极性和创造性，潜心探索以获取新的知识。
2）采用板书与多媒体技术有机结合进行教学。
多媒体辅助教学是一种很有效的教学方式，是实现教学手段现代化的重要途径。多媒体教学可以活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，增大课堂教学容量，克服传统教学模式的弊端[2]。这种模式采用动画、实验演示等多种形式，化复杂为简单，通俗易懂，生动活泼，具体形象地展示流体的一些流动现象，营造了一种图文结合、视听并举的学习氛围，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果及教学效率。但是在推导一些关键公式时，如果单一采用多媒体手段进行教学，可能导致学生出现思考不足、理解不透，如同看电影一样匆匆而过的现象。所以，此时有必要结合传统教学方式授课，留给学生足够的时间思考、琢磨和消化。因此，教师应根据教学内容将传统教学和多媒体教学有机地结合起来，做到人机互补。
3）教师要转变教学思想和更新教学观念。教师应把教学从单纯的专业技术知识教育转变为重知识、素质和能力并进的培养教育，激发学生解决工程实际问题的兴趣。为了更好地学习理论知识，教师应优选习题，加强课堂练习。只有扎实地掌握了工程流体力学的基本知识，才能更好地解决实际问题。因此，教师在课下一定要查阅大量的工程流体力学教材和习题集，整理出加深基本知识的选择题和问答题以及从实际问题中抽象出来的计算题。
4）改革考核方式。现在大多数学校对工程流体力学课程的考核主要是期末笔试，有些学校增加了平时成绩，但平时成绩大多是依据课堂考勤和平时作业，这在很大程度上制约着学生主体作用的发挥，有些学生比较反感，甚至造成抵制情绪，不利于良好教学氛围的建立，有些同学甚至在考试时"铤而走险"，因此改革考核方法势在必行。期末考试除了笔试之外，还可把实验现场操作和实验报告的分数作为平时成绩的一个方面，也可大胆地采用课程论文、课程答辩等形式，考核方式甚至可以采用开卷方式，制定考试方法必须是为实现教学目的服务，而不是为了考试而考试。
2、实验课教学改革
工程流体力学实验教学是理论与实践相结合的重要环节，传统的以教师为中心的实验教学模式抑制了学生创造性思维的发挥。[3]目前工程流体力学实验教学中存在着很多问题，[4]比如说传统的教学方法使学生在实验过程中创造性思维得不到发挥；实验室设备条件在很大程度上不能满足教学需要；实验方法落后，不能激发学生的学习热情；实验教材过于简单化；实验报告不规范等等。为了解决上述问题，我们积极采取了很多措施，比如说以减少验证性实验，增加设计性、综合性实验来激发学生的动手动脑的学习积极性；采用多媒体辅助实验教学；引进先进的实验设备；设计合理的实验报告；更新实验教材等等。通过对工程流体力学实验教学改革，改变了学生对实验课的学习态度，提高了学生运用所学知识分析问题、解决实际问题的能力，激发了学生的求知欲望和创新意识，使得教学效果和教学质量显著提高。
3、加强CFD技术在工程流体力学中的应用
近来年，随着计算机科学的发展，计算流体力学（简称CFD）技术日趋成熟，CFD软件得到了较广泛的应用。[5]-[6]该软件可以生动、形象地展示各种常见的流动现象，将抽象的概念、理论变成形象的画面，已成为解决各种流动现象的有力工具，过去只能靠实验手段才能得到的某些结果，现在已经完全可以借助于CFD技术的数值模拟来准确获取。教师如果在讲述枯燥的理论课时加以CFD模拟，这样不仅便于学生对所学内容的深入理解，而且达到激发学生的学习兴趣，改善教学效果的目的。比如在讲述雷诺实验流体流动状态时，[7]教师可以在课前利用CFD软件模拟圆管内流动，上课时学生只要通过观看颜色水的流线就可非常轻松地辨别出流动形态。再比如在讲述暖通空调课程时，教师可以给学生播放不同通风方式或不同送风状态下的空调房间流场图，[8]在强烈的视觉冲击效果下，不仅大大加强了学生的记忆深度，而且还有助于学生对所学内容的理解，甚至学生本人就可以归纳出不同通风方式或不同送风状态的优缺点。
4、结束语
作为一门专业基础课，《工程流体力学》课程是面向工程应用人才的课程，所以所学理论内容必须和工程实际紧密结合。该课程的教学改革必须不断深入，这样才能为培养新世纪综合型专业人才奠定扎实的基础。
参考文献：
[1]吴光林.《工程流体力学》课程教学改革的思考[J].科技信息，2008（14）：172-173
[2]刘清香.大学英语多媒体网络教学探讨[J].湖南农业大学学报（社会科学版），2008，9（1），82
[3]陈明东，史宇亮.工程流体力学实验教学改革探讨[J].科技致富向导，2008（5），17
[4]刘建龙，谭超毅，曾美玲.工程流体力学实验课程教学改革[J].中国电力教育2009，129（1）：123-124
[5]赵琴，杨小林，严敬.CFD技术在工程流体力学教学中的应用[J].高等教育研究，2009，25（1）：28-29
[6]王福军.计算流体动力学分析--CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004
教育模式在从应试教育向素质教育转换的过程中，如何去把握课堂上教师的“教”与学生的“学”之间的关系，己成为教育界同仁们共同关注的问题。教育的最终目的是让学生在掌握前人积累的丰富知识及经验的基础上，不断发展和创新。前苏联著名教育家苏霍姆林斯基说：“只有能够去激发学生进行自我教育能力的教育才是真正的教育”[1]。现代社会信息瞬息万变，教育者除教授知识外，更重要的是教给学生获取知识的方法和激发学生的学习兴趣，由学生主动去学习适合自己特点的课程。因此，学校的任务是研究如何向学生提供最好的服务，提供可以自由探索、自主学习的学习环境，改变“以教师为主体”的传统教学模式，在先进的教育科学理念的指引下，充分发挥现代化教育技术手段的作用，管理教学，组织教学，实施“以学生为主体”的教学模式。
一“以学生为主体”教学方式的内涵
“以学生为主体”的教学理论，目的是让学生亲身经历知识的获得过程，体验成功的喜悦，培养学生的独立性、自主性、创造性。教师应该注重培养学生的参与意识，为学生探究知识创设物理情境，激发学生的创造潜能。在传统的教学中，教师是知识的拥有者、传授者，是教学过程中的绝对“权威”，学生则是“容器”，教师讲课的主要教学手段和方法是如何将知识输送到所谓的“容器”中去[2]。整个课堂上教师是主导者，是核心人物，而学生则是服从者；课堂是教师讲，学生听；教师写，学生记。教学中，学生完全处于被动状态，主要依靠教师在进行消极地学习。该方法严重影响了学生创造力和想象力的发挥，不利于提高学生学习知识的兴趣和运用所学知识的能力，这是与培养学生的创造性、自主性、独立性教育目标背道而驰的。教师应是整个教学活动的设计者、组织者，应该扮演引导者和参与者的角色，学生才是教学活动的主体。因此，教师应该在把握住“以学生为主体”的教育模式的内涵的基础上，努力为学生创造一种探究学习的气氛或情境，让学生根据探究的目标进行探索、甚至猜测，由学生通过自己的努力去获得最后的结论，让学生真正成为整个教学活动中的主体。当然了，“以学生为主体”的教学理论并不意味着教师的指导没有必要，教师不仅要帮助学生营造一个良好的学习气氛，更重要的是，教师在教学中应起引导和导向的作用。让学生独立自主地进行探究和学习当然重要，但是，为保证学生的探究和学习活动顺利进行下去，教师的有效引导也是非常必要的。
二计算流体力学课程的特点
计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，以下简称为CFD）是通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上通过数值解来定量的描述流场，从而达到对物理问题研究的目的的一门课程。CFD 可以作为一种研究工具去形象的展示流场的内部结构，从机理的角度解释相应流动的特点；也可以作为一种设计工具对产品的性能进行预测，从而达到节省研发成本的目的。总之，CFD 在现代生活和工业生产中的很多方面已表现出了巨大的作用[3]。
计算流体力学是流体力学的一个分支，它不仅是一种有效的关于流动和传热问题的研究手段，而且在几十年的发展中，又自成体系而成为一门独立的学科。CFD 是建立在流体力学的基础之上的，它的主要目的是求解微分方程，所以要学好这门课程，就要很好的掌握计算方法、偏微分方程的数值求解等课程的基本知识，同时，还要有很好的物理问题抽像简化能力及对结果的各种处理分析能力，正是由于CFD 课程的这种多学科交叉基础的特点，所以将其设置为研究生课程，也正因为如此，大部分学生在学习该课程时，常感到该课程的理论性强、概念抽象、公式推导复杂等诸多难点。
三硕士研究生阶段的教学特点
硕士研究生阶段专业课与本科专业课相比有深、广、新、专等特点，同时还要更高层次地体现素质教育的特点。所谓深，是指研究生课程应对该课程所涉及到的领域具有更深的论证、探讨与描述，以使学生对本学科有更深层次的理解。所谓广，是指研究生课程所涉及的内容应比相应的本科生课程涉及更广泛的领域，特别是与本学科的交叉领域。所谓新，是指研究生课程的内容应主要反应该领域科学技术的最新成果、最新的理论、观点与研究方法。所谓专, 是指与本科生相比，研究生教育具有更强的专业性，是为科研、教育、企业、政府、社会等各个部门培养实用的高级专业人才。研究生专业课的内容除了应具有上述特点之外还必须在更高层次上体现素质教育的特点，研究生的专业课教学必须在所有细节上都渗入素质教育的思想，使学生能够在自我培养、知识创新、思想表述、学术交流、协作精神、竞争意识等方面都有所提高。硕士研究生专业课程的教学内容不应该全部都是完全成熟了的经典的理论与方法, 而是要让学生了解本领域正在发展着的、有争议的、探索性的观点、假说、设计思想、研究思路、实验方法,等等。这就要求学生具有自主的、批判与选择的能动性；具有能够发现问题，研究问题和解决问题的能力；具有将所学内容进行能动比较，融汇贯通和总结提高的能力；具有将所选定的研究方向和现有条件相结合并归纳与提炼出研究课题的能力。
硕士研究生一般都经过了完整的本科四年教育，大多数为本专业或相关专业的优秀毕业生。他们大都较好地掌握了学习方法，特别是自学方法，并已养成了刻苦钻研的习惯。这一群体不但已初步掌握了本专业的最基本的理论基础、基本概念，还掌握了在这一领域工作的基本方法与基本原则。具有了在本领域进行科学技术研究或工程设计的基本素质。同时，这一群体的成员都经历过严格的毕业论文或毕业设计的工作与答辩过程，具有一定的独立分析问题、解决问题的能力。因此，硕士研究生到了专业课学习阶段，已具备了“学生主体”模式的教学条件。
四在教学和考试中应体现“以学生为主体”
研究生阶段的教学不同于本科阶段及其之前阶段的教学方式，前者以“研”为主，后者则以“学”为主，所以研究生教学应以研究为导向，以创新或者说研究成果的数量和质量为评判优劣的标准。
1 教学方法的改变
培养研究生检索文献和自主学习的能力是实施“以学生为主体”教学方式的第一步。文献检索是研究生从事科学研究的最重要环节。科学研究是具有连续性和继承性的，尤其是对刚从事研究性学习的学生，查找文献资料，掌握某一研究领域的发展现状及动态是进行研究性学习的第一步，这一步进行得好坏直接关系到以后一系列的研究活动。因此，在计算流体力学课程的学习中，教师可通过布置“文献检索”作业，让学生根据自己的兴趣爱好或课题方向查阅最新的中文或外文文献，写出此方向的文献综述；并鼓励学生整理成科技论文向国内外相关科技刊物投稿，并争取发表。研究生通过这样的学习锻炼，能提高他们的文献检索和总结提炼的能力，可为他们将来进行科研和撰写毕业论文奠定一定的基础。
开展课题研讨活动，培养研究生解决问题的实际能力及口头汇报能力是实施“以学生为主体”教学方式的关键。为达到此目的，教师在教学中可以将3～4 名研究生分为一个讨论小组，为每个小组布置不同的研究课题，让学生们在认真研究和理解文献的基础上，找出具体的切入点深入研究，并在课堂上分批次的汇报各自小组的研究内容，包括物理问题的简化，数学模型的建立，具体的求解过程及参数设置，以及结果的详细分析及讨论。在课堂上，每个研究生还可有选择性地汇报各自文献检索结果的综述，把自己感兴趣的和有深刻理解的专题进行讲解，其他的学生也可以现场提问，这样，研究生在汇报和回答提问的过程中，他们的理解能力和表达能力也都同时得到了锻炼．
2 考核方式的改变
在选修课的学习中，如果仍然采取传统的闭卷考试作为课程考评方式的话，就很难看到创新的教学改革手段体现在研究生身上的效果，因此，在课程的考核方法上应大胆改革，比如考核内容和成绩可如此规定：在100 分的总成绩中，报告占50 分。其中，对理论和方法的理解是否全面、准确和深刻占30 分；讲述是否清晰和是否引人入胜占10 分；讲解过程是否结合现代化媒体手段（如POWerpOINT，FLASH）占10 分，同时对积极提问和踊跃发言者适当加分；文献检索作业占10分，对检索较多外文文献的学生，如文献内容新颖，且紧跟科技发展的，可给予加分，而少交或迟交作业者则酌情扣分；FLUENT 软件实例计算作业占20 分，要求有详细的前处理网络模型和详细的结果处理分析，并且对总结成科技论文在优秀刊物上发表者给予加分；期末论文投稿占20 分，要求按标准科技论文格式书写，内容要详实、全面和观点独到，并以优秀篇数和刊物水平作为加分依据[4]。以上课程考核措施的制定，都是以调动研究生学习计算流体力学课程的积极性为首要前提，旨在提高他们的科技论文写作能力和解决流动传热实际问题的能力。
总之，“以学生为主体”的教学模式的实施是一个长期的、循序渐进的过程。在此过程中，势必会出现诸如教学内容更新、教学进度和学时调整等一系列新问题，这就要求任课教师要具有坚定不移的决心和高度负责的责任心，要以提高研究生的竞争力和生命力为己任，要不断创新、开拓和探索更加有效的教学手段和方法。另一方面，各级领导应该鼓励和支持对研究生课程的改革，研究生教学管理部门应承认并奖励教师在实施教学改革中增加的学时数量，在政策和经济上给予支持，创造有利于实施教学改革的环境和氛围，从而使之得到不断的深入和完善。
参考文献
[1]杨梅. 关于“以学生为主体”教学方法的探讨[J].铜仁师范高等专科学校学报, 2005, 7(3):67-68.
[2]陈德平, 倪文. 硕士研究生专业课教学中的“学生主体”模式认识与实践[J].中国冶金教育，200(5):65-68.
关键词：研究型教学模式；流体力学；数值模拟
【中图分类号】G64.25 【文献标识码】A 【文章编号】
所谓研究型教学模式是指在教学中引导学生逐步深入研究某一个问题的教学模式，是以具体的实例为研究对象，利用所学的基础理论知识，并结合现代的研究手段进行逐步的深入研究，并对结果进行分析，目的是培养学生从事科学研究的思维模式和严谨的科研态度。这是将现代科研研究方法和研究内容引入课堂的重要途径，也是达到培养研究型人才的重要过程。本文在流体力学的教学实践中进行了相关的尝试，并获得了较好的教学效果。
一、 研究题目的选取
由于是课堂教学，受时间的限制，研究题目要求适当，即简单易懂、清晰明了，又有实用价值和深入研究的前景，在具体教学中选取了如下的问题。
结构如图1所示，阀门A固定，阀门B可上下移动，水在阀门A、B所开启的通道内流动。若阀门A入口处的来流速度为已知，试分析流域内的压力分布、速度分布，并计算阀门B所受到的合力。
对于这个问题，在引导学生对流动进行分析的同时，提出了如下的问题：
（1） 水流对阀门B的作用力是促使阀门B关闭还是开启？
（2） 水流在a、b处的流动方向如何？
（3） 水流对阀门B的作用力与阀门开启之间的关系如何？
这个题目是来自于工程实践中的阀门控制问题，在进行阀门开启的自动控制设计中，要求确认阀门B的受力大小及方向。问题提出后，可要求学生根据自己对问题的理解，先猜想一下结果，然后再进行深入的计算研究加以验证，并利用流体力学基本原理进行理论的分析和解释。
二、 研究手段应具有先进性
介绍先进的研究方法，把现代研究工具融入到日常教学中，是教学改革的重要内容和任务。就本问题而言，这个问题看似简单，实际是一个比较复杂的紊流流动问题。鉴于理论求解的复杂性和实验研究的局限性，采用数值模拟的方法即体现了先进的研究手段，又适合于课堂研究讨论和对问题的深入研究和引导。
目前流体力学的研究方法有三种，一是理论的方法，二是实验的方法，三是数值的方法。传统的流体力学教学内容与方法，基本上是基于理论的教学，并辅之以部分简单的实验。利用理论解析的方法求解流体流动问题，由于受到求解非线性方程没有成熟的数学方法的制约，研究进展缓慢，到目前为止，也只有极少数的特例得以进行理论求解。对于利用实验方法进行研究，由于受到实验的局限性，以及大量人力物力的消耗，不适于本问题的课堂教学研究和教学目的。近年来，随着计算技术的飞速发展，社会生活和科学研究方法也产生了巨大的变化，利用数值模拟计算的方法已经是当前各个研究单位的首选研究手段。
鉴于以上论述，在对问题进行分析的基础上，同时介绍现代的研究方法和数值模拟计算平台（例如Fluent，CFX等），即给学生深入研究提供了研究手段，又达到了将教学内容与现代研究方法相结合的目的，对培养研究型人才具有重要意义。
三、 计算结果应有合理的解释和分析
本文利用数值模拟的方法，通过对流域的建模、计算和后处理，对本问题进行了流动过程的研究。对这一部分教学内容，应该对流场的边界条件、边界类型、紊流模型和计算方法等进行较详细的介绍和讲解。鉴于大学本科教学内容和流体专业知识的限制，可对流场的边界条件和边界类型多做一些讲解，例如速度边界、压力出流边界等；对紊流模型的来源及其应用做简单介绍，而对诸如SIMPLE、PISO算法等仅仅介绍一下怎样选取和使用即可。
经过数值模拟计算，有如下发现：
（1） 水流的流动对阀门B产生一个向下的力，促使阀门B趋向于关闭
对此结果，必须要有合理的解释。通过计算，发现通道内的压强分布如图2所示。对于阀门B来说，其上部为低压区，而下部为高压区，在这个压力差作用下，迫使阀门B有向下运动的趋势。
这一部分的流动，由于通道的变形，迫使水流改变原有的流动方向，在冲击阀门B下端壁面的同时，也使阀门B上端壁面产生了低压区，从而产生一个向下的合力。
（2）下部a处，水向通道内流动
数值模拟计算结果表明，经过口b的流动方向是向上的，这很好理解，但经过口a处的流动方向也是向上的，而不是向下的出流，流动情况如图3所示，这就可能与最初的猜想相悖。
对此情况，可利用伯努利方程进行解释。当水流流经阀门A、B相接处时，由于通道的变窄，使得流动速度加快，并产生一定的真空度。由于设定a处为大气压，则在此真空度的作用下，迫使水流向通道内流动。
四、 指出进一步的研究内容
通过前面的教学，使学生对数值模拟这一现代研究手段及研究过程有了初步的了解，达到了将现代研究方法引入课堂的目的。为了更加有效的掌握教学内容，在介绍完数值模拟平台的使用，并对问题进行了初步研究之后，还必须引导学生进一步思考和研究。
具体到本次教学，提出了阀门B的受力大小与阀门开启之间有什么样的关系，要求进一步深入研究。这里首先要定义阀门的开启度，应该是一个无量纲的量。然后利用数值模拟平台，进行逐步的研究，并把计算结果绘制成曲线。这一部分工作，可留给同学课后完成，并要求以科研论文的格式写出研究报告。实践证明，这样的要求激发了学生的研究热情，也使学生对科学研究的方法和内容有了更深的体会。
本科生写出科研论文是卓越工程师计划的一部分，因此，这一部分的教学内容对参与卓越工程师计划的专业尤为重要。
五、 教学实践中应该注意的一些问题
采用这种研究型教学模式，有如下的体会。
1、 教学时机的把握
采用这种教学方法，应该是在讲授完流体力学基本内容之后进行。这里的流体力学基本内容包括流体流动的连续性方程、伯努利方程和动量定理，并对粘性流动的层流和紊流等进行介绍之后进行。
2、 教学方式即可以采用演示的方法，也可以采用师生互动的方法
对于有条件的，应该尽量采用师生互动的方法进行教学，从方案的设定，到计算结果的处理和分析，要求师生一起进行，并进行充分的讨论，这样的教学效果是最好的。
3、 题目的选取
采用研究型教学模式进行教学，应以讲解研究方法和研究过程为宗旨。其中题目的选取至关重要，一般来说，题目不易选得过于复杂，最好是来自于工程实际，并具有一定的代表性和后续研究内容。
4、 教学后期的把握
这种教学过程的重要一环是学生的课后练习和对题目的进一步深入研究。另外，在要求完成本课题的后续研究并形成报告的同时，还应鼓励学生独自去发现问题，并利用学到的工具去解决问题。对于所完成的研究报告，应影响到本门课程的最终成绩。
本文所阐述的研究型教学方法，通过几年来的教学实践，对培养学生的研究能力起到了积极的作用，取得了较好的教学效果。教学效果在本科毕业设计阶段得到较充分的体现，受到师生的好评。
参考文献：
关键词：实验教学；教学理念；方法与手段；教学模式；创新能力
浙江大学力学实验教学中心2006年被评为国家实验教学示范中心，且名列前茅。力学实验教学中心，以“基于创新性实验教学”和“大学生自主性实验”等理念为导向，以培养知识、能力和素质相结合的研究型大学创新人才为目标，依托浙江大学工科基础课程力学教学基地，进行了多年的实验教学改革和积累。
一、教学理念
在实验教学中，主要遵循“加强基础、注重能力、培养素质、激励创新”的教学原则，在提高教学质量和效果的前提下，探索和实践以培养学生综合素质、创新能力及工程应用能力为目标的研究型实验教学模式。早在改革开放之初，就尝试对本科生力学实验教学课程体系进行改革，并取得显著成效，以1993年“水力学与工程流体力学教学实验综合改革”获国家优秀教学成果一等奖为代表。1997年在浙江大学“国家工科基础课程力学教学基地”建设中，开始实施面向21世纪基础力学实验教学改革。按照知识、能力、素质并重的人才培养要求，以培养学生综合素质和创新能力为目标的基础课的研究型实验教学，一方面巩固和加强基础实验，另一方面开发设计性、综合性、研究性实验。在实验实践过程中，形成了“开放式、自助式与自主设计式”相结合的实验教学新模式，逐步由开放式教学，向自助式，到自主设计创新式实验教学发展。中心开展并实现了“基本型一提高型一自主型”的多层次实验课程教学新体系，实验教学目前主要包括“基本型实验”和“提高型实验”两大部分，基本型实验教学体系与理论教学紧密结合；提高型实验包括综合型实验、创新设计型实验和研究型实验，提高型实验的目标是培养学生综合实践能力和创新思维、开拓学生视野。
二、实验教学方法与手段
1 实验设备的先进性、标准化和适用性
为保证基础力学实验教学能够充分体现现代科学技术的发展趋势，符合工程实际的要求，有利于学生建立规范化实验和测试的概念，中心在实验仪器设备配置、教学实验设备研制、实验项目开发中，十分注意实验技术的先进性、标准化和适用性。中心对基础力学实验技术的配置特别注意掌握以下三点：
(1)现代技术与传统技术结合运用。
(2)利用计算机技术提高原有设备的性能和使用效率。
(3)开发新技术，克服原有实验技术的缺点。近lO年来，中心将基础力学实验技术的更新与示范辐射有机结合，实现在技术、经济效益及社会效益上的互动发展，使我校基础力学实验教学水平整体上了一个新台阶，大大提高了力学实验教学质量和效率。
理论力学、材料力学、流体力学(水力学)均开发出一系列以小型化、集成化、可视化为特点的自制实验教学仪器和设备，部分自制设备实现了数字化。其中理论力学在全国率先开展了实验教学，并协助全国30余所高校创建了理论力学创新实验室。流体力学与水力学自制实验教学仪器具有技术先进、测量精度高，流动现象可视性强，小型化、自循环供水、操作简便等特点，达到了“国际领先水平”，并辐射到全国250余所高校，极大地改善了全国的流体力学实验教学条件。中心的自制实验教学仪器和设备，跟踪国内外科学技术的发展水平，在教学改革实践中不断更新、升级，充分体现了实验技术的先进性。
2 实验教学的数字化与自动化
数字化力学实验教学系统，是以力学的众多软件资源为基础和纽带，结合课堂教学、实验教学、实践练习、实验数据处理软件、实验控制、实验导航及网站等模块，建设立体化和网络化的教学资源体系。实验教学充分利用现代教育技术，结合“新世纪网络课程”和国家精品课程，建成了实验室TOP2000局域网、校园网和因特网三个层次的网络化实验教学体系，实现了现代化的网络实验教学，使实验教学和理论教学紧密结合，在时间和空间上得到了拓展和延伸，为培养学生的自学能力和创新设计能力提供了良好的实验教学环境。
流体力学的实验仿真和辅助CAI软件在1997年获全国高校工科CAI优秀成果一等奖的基础上不断升级，内容包括15项实验的仪器仿真、动态操作、实验原理、数据采集、成果分析、操作指南和问题解答，并结合多媒体和动画形式提高教学效率。在实验室布置上，通过引进TOP2000计算机网络教学系统，将实验仪器与计算机结合在一起，使CAI辅导代替教师辅导和仪器操作结合起来。设计辅助数据处理软件包括对应15项操作类实验的实验数据处理软件包。实验教学的数字化使得教师的教和学生的学在时间和空间上紧密结合，为立体化教学和个性化教学奠定了基础。
在实验装置中，利用计算机进行数据采集、数据处理及演示，及实现部分实验设备的自动控制，来开拓学生视野，激发学生实验过程中仪器设备数字化应用的能动性。例如光弹性实验，通过为光弹性仪配置数字图像系统，不仅明显地改善了实验效果，而且使实验效率大幅度提高。在流量和水位控制实验中，利用自主开发的软件集成文丘里、孔板、电磁、涡轮四种流量计与流量控制、水位演示及水位自动控制，形成了综合性的实验演示、量测、数据采集、控制为一体的自动化实验教学平台。
3 创新能力培养的多层次、多步骤、全方位实验教学方式
根据各课程特点，分别实施了不同的实验教学方式。材料力学和理论力学实验教学提出并实践了“三段法”：第一阶段是基本实验的前半部分，包括演示实验和学生自己动手的实验，由教师讲解或指导完成；第二阶段是基本实验的后半部分。由学生按照实验指导书规定的要求独立完成，教师一般不做指导；第三阶段是提高实验，由学生自己选择实验项目，依照指导性研究目标，自己制订实验方案，独立完成实验。
工程流体力学实验教学提出并实践“开放式一自助式一创新设计式”实验教学。自主设计创新实验是改革以验证性为主的实验教学旧模式，按照培养学生综合实验技能、分析解决问题能力和创新研究能力的要求开设项创新设计式实验，让学生自主设计实验装置，并完成加工、测量、数据处理、报告总结、答辩等一系列实验教学环节，由设计实验到实验成果的评比、答辩均由学生自主完成。大多数自主实验项目，是从科研项目中提炼出来，创新实验的开展过程以参考科研模式进行，使同学在实践科研过程中进行创新。自主式实验深受学生欢迎，取得了良好的教学效果。实验教学中不断引入高水准研究成果，开发了一批创新型实验项目。如西湖流场电拟实验、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。现中心新开发综合型、研究型和设计型教学实验40多项，极大地提高了学生的学习兴趣和创新意识。
三、实验教学的拓展
在实验教学内容上和教学过程中，尽量融入工程实例，使实验与工程实际互动，增强学生的学习兴趣、新鲜感和工程思维能力。流体力学为提高学生的工程应用能力，将先进的科研设备通过演示方式展示其性能，与实验教学共享，作为现代量测和创新设计实验的平台。中心注重实验与科研相结合，将具有工程背景的实验装置转换为实验教学设备。在创新设计式实验中，充分开放实验室现有的教学科研资源，为培养学生科研能力与创新能力提供条件。
在实验教学改革中，革新实验教学观念，把实验教学与理论教学的关系由传统的实验完全从属于理论教学、为理论教学服务转变为二者互相配合、互相补充、互相促进的关系，充分发挥了实验教学巩固、加深课堂理论知识，培养学生分析解决实际问题能力和创新精神的作用。利用教学基地机制，教师将实验实例拓展到课堂理论教学中。如已经被全国70多所院校采用的流体力学课程电子教案中，结合实验和科研的flas与录像就多达百余个，并配有大量的从国内外科学研究实验和工程项目中提炼出来的工程图片资料，形象生动、丰富多彩，大大调动了学生的学习主动性和积极性。
在实验教学中，注重与第二课堂实践活动密切结合，积极开展SRTP活动(大学生科研训练项目)和各类学科性竞赛。实验教学中心对实验考核方式作了改进，并应用于实践中。
四、成果与特色
多年来，中心主编和参编实验类统编教材3本，主编教学软件光盘4套，自编实验讲义10本；获国家级精品课程1门、浙江省精品课程1门、承担省部级教改项目3项；获国家级教学成果一、二等奖4项，省部级奖励7项，校级奖励8项；发表教改研究论文80余篇。经过十多年的建设与实践，浙江大学国家力学实验教学示范中心已经形成了鲜明的特色：
(1)依托学科优势，优化资源配置，形成了实验教学与科研相结合的师资队伍，提高了力学实验教学中心的综合实力。
关键词:裂隙岩体;注浆;扩散理论;注浆参数
中图分类号:TD743文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)10-0188-02
一、概述
由于裂隙岩体内部构造的复杂性和多变性,给注浆理论研究带来了很大的困难。浆液在裂隙岩体中的流动规律、扩散范围、浆液扩散压力以及注浆加固体强度和变形特征等与裂隙岩体几何形状、空间分布特征和空隙度特性等有密切的关系。
目前,人们研究浆液在构造面中流动和在孔隙中渗透扩散时均把浆液简化为与时间无关的牛顿流体,而绝大部分浆液属非牛顿流体的时变性宾汉姆流体,这就导致了注浆过程中的理论计算与实际相差太大。
在裂隙岩体中注浆,是长期以来尚未解决的技术难题。研究宾汉姆流体在裂隙岩体中渗透扩散过程 (运移规律)及渗流机理对注浆加固工程的设计和注浆效果预测等有重大的理论指导意义。
二、研究现状及存在的问题
(一)研究现状
随着注浆实践发展,目前已发展的注浆理论有渗透注浆理论、劈裂注浆、压密注浆、电动化学注浆、低渗透介质注浆理论。但由于浆体运动是隐蔽于地下复杂性的地基构造中,且缝隙分布又难于模拟,因而理论方面的研究相对滞后于实践。
注浆理论是借助于流体力学和固体力学的理论发展而来的,对浆液的单一流动形式进行分析,建立压力、流量、扩散半径、注浆时间之间的关系。传统的注浆工艺是以“渗入性理论”为基础,注浆时只采用相对较低的注浆压力,使浆液在孔隙或缝隙中扩散时不致破坏岩土的原有结构。
渗透注浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙,排挤出孔隙中存在的自由水和气体,而基本上不改变原状土的结构和体积 (砂性土注浆的结构原理),所用注浆压力相对较小。代表性的注浆理论有球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。
球形扩散理论虽然考虑了浆液性质随时间变化对渗透规律的影响,但仍然把浆液简化为了牛顿流体,这也正是他们的不足之处。
柱形扩散理论和袖套管法理论研究中,仍然把浆液简化为了牛顿流体,没有考虑浆液性质随时间变化对渗透规律的影响。
查阅国内外大量文献资料发现,在目前的渗透注浆理论研究中,人们多是把浆液简化为牛顿流体,而且没考虑浆液的时变性,没有任何一个公式能真正准确地反映出浆液在多孔介质中的渗流规律,这些公式各自存在着某些缺陷,甚至与实际之间相差很大,公式的结论多为指导性的,因此,大多数注浆工程报导或论文中,只介绍注浆工艺过程和注浆效果,很少进行注浆理论的分析研究。因缺乏完善的理论指导,影响了注浆效果和技术经济指标的提高,造成人力物力的许多浪费。
(二)存在的问题
1.大多浆液为非牛顿流体,而目前的理论研究中均简化为牛顿流体。
2.在注浆过程中,浆液的性质随时间而变化,而目前的理论研究中视浆液的性质与时间无关。
目前,人们研究浆液在构造面中流动和在孔隙中渗透扩散时均把浆液简化为牛顿流体且与时间无关,而绝大部分浆液属非牛顿流体的宾汉姆流体,且具有时变性,这就导致了注浆过程中的理论计算与实际相差太大,甚至是荒谬的。理论研究落后于工程实际需求,尚需进行研究的方面有:浆液流体力学及其本构方程、浆液在多孔松散介质中的渗透扩散规律、多孔松散介质的渗透力学模型、多孔松散介质的空隙度特征、浆液的充填机理、注浆加固的力学作用、注浆基本理论与观念、注浆工艺等。
3.注浆设计随意性太大,注浆效果难以估计。注浆方法主要是压入法,浆液在压力差的作用下从注浆孔向岩体裂隙内扩散,其扩散距离 (常称为扩散半径)决定着注浆孔的布置和浆液消耗量,也是选择工艺参数、评价注浆效果的重要依据。但浆液在裂隙岩体内的扩散过程是隐藏的,目前还不可能在施工中对这一过程进行监测,这样,浆液的扩散距离只能靠理论或经验公式计算。而现有的计算浆液扩散距离的理论公式还远未成熟,实用价值有限,经验公式又往往是针对某些特定浆液 (主要是化学浆液)总结的,不具有普遍意义。因此,目前在裂隙岩体中注浆还没有可靠的预先确定浆液扩散距离的方法。
由于这一理论缺陷,给裂隙岩体注浆带来了如下问题:(1)注浆工程的投资和效果难以预计。当工程目的明确、场地条件清楚时,由于浆液的扩散距离不能预先准确确定,钻孔数量和材料消耗量的预算便没有依据。如果凭经验或工程类比法确定了钻孔数量和材料消耗量,则在这些工程量完成之后所能取得的效果又难以准确预计 (如注浆帷幕是否已形成要求的封闭条件),这样,在方案论证阶段,难以将注浆法与别的方法作对比。由于这一原因,注浆法的应用受到了一定程度的负面影响。国内矿山帷幕截流技术的推广中便遇到了这一问题,国外有些水利工程的业主也是因为这一原因而不愿进行坝基注浆。(2)确定孔距、浆液配比和注浆压力时的随意性太大。许多工程都需要通过多孔注浆,且要求注入的浆液能形成连续、稳定的胶结体。这时注浆孔的距离必须依浆液的扩散距离而定。当地质条件一定时,浆液的扩散距离又主要取决于浆液的性质和注浆的工艺参数。因此,孔距应该根据所选用的浆液在允许压力和时间内可能达到的扩散距离来确定。但在目前的注浆设计和施工中,注浆孔距和注浆材料都主要是凭经验确定的,这样便很可能因孔距太大或太小而出现工程质量问题或投资上的浪费。
三、结论
1.部分学者已验证了裂隙岩体结构面的分布具有统计意义上的自相似性,因此,裂隙岩体结构面分布应具有分形特征,并可计算出其分维数。
2.岩体的分维数可以反映出岩体的破碎程度、节理发育程度、可灌性。而裂隙岩体的这些特征又严重影响着注浆扩散规律及注浆效果,因此可以尝试将分形理论应用于注浆工程,用裂隙岩体结构面的分维数来定性的确定注浆参数。
3.工程岩体往往被节理和结构面所切割形成明显的节理岩体,具有明显的不连续性,用离散单元法可以得到较好的处理,因此,可以将分形理论与离散元方法相结合,模拟出浆液在裂隙中扩散的真实情况。
参考文献
[1]葛家良.注浆技术的现状与发展趋势[J].矿业世界,1995,(1).
[2]杨米加.注浆理论的研究现状及发展方向[J].岩石力学与工程学报,2001,(6).
[3]李长洪.碎裂岩体注浆理论及应用研究[D].北京科技大学,1999.
[4]谢和平.分形―岩石力学导论[M].北京:科学出版社,1997.
[5]徐光黎.岩石结构面几何特征的分形与分维[J].水文地质工程地质,1993,(2).
[6]丁多文.岩体结构分形及应用研究[J].岩土力学,1993,14 (3).
关键词：电厂；欧拉方程；节能改造；
中图分类号：TK05 文献标识码：A 文章编号：
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;
电厂生产工艺中需要多种多样的泵与风机和大量的水、风管道。如何合理的分配风、水管道，和选择合适的泵与风机，是电厂建设中的一个重要环节。而多数论文所研究的是同一管道的流体状态方程[1]。本文根据流体力学原理，利用欧拉方程，给出了不同压力、流量管道间的联通性规律，并给出了如何利用此规律，通过三通对电厂流体管道进行合理优化，使电厂中泵与风机的使用效率更高、效果更明显。为电厂节能改造做了一定的理论铺垫和实践经验。
1、电厂管道
在电厂建设和生产中，涉及大量的管道。这其中，主要是风烟管道和汽水管道。而这些管道设计是否合理，是关系到整个电厂运行经济性的重要因素[1,2]。针对电厂管道中流体运行情况，很多学者做了大量的研究[3,4]，也利用现代计算机技术做了大量的模拟和数值计算[5,6,7]。而绝大多数研究都建立在理想气体的欧拉方程基础之上[8,9]。为了方便起见，本文先从理想气体的欧拉方程讨论。
2、理想气体的欧拉方程[9]
如图1所示，对于微元体，利用理想流体欧拉运动微分方程，应有：
（1）
对于恒定流：
，
一元流动：
；；
图 1 一元流体微元体
其中p为静压，S为S方向质量力，对于水平管道或空气，S=0，则有：
（2）
或：
（3）
称为欧拉运动微分方程。
3、三通风管中的运动方程
图 2 三通示意图
如图2，三通的入口为D，出口为A、B。设气体在三通中等温稳定流动，
则：
（4）
将（4）代入（3）后积分，得：
（5）
即：
（6）
（7）
又，
（8）
（9）
所以：
（10）
或：
（11）
则：
（12）
又因为：全压=静压+动压[10]，即：
（13）
其中：
表示全压；
表示静压；
表示动压；
（14）
即：
（15）
或：
（16）
为大气压，为下的流量。
将（15）代入（12），得：
（17）
又根据质量守恒定律，
得：
（18）
其中：为大气压。
下面举两个例子加以说明。
例1，若某锅炉某一次风管（冷风T=300K，=101325Pa）上全压13675Pa（表压），流量8×104Nm³/h，一次风管道截面1.6平方米。可否从此管道上抽取全压14675Pa（表压），流量2000Nm³/h的返料风？若此管道截面为0.7平方米是否可取得？
当风管截面为1.6平方米时，根据（16），及，可得一次风管中风速为12.89m/s。
令返料风流速为，根据条件及（16），设管道截面为1.6平方米时：
如图3，所示与p=116000Pa没有交点。
即在截面积为1.6平方米一次风管道上无法取得全压为116000Pa的返料风。
若管道截面为0.7平方米时，令：
如图3中，有：
（Pa）
图 3 f1、f2函数曲线图
又由（18），得：
即可如图4所示，在一次风管截面迎风插入面积为0.017㎡通风管，此时三通的入口D0为0.7㎡，返料风入口D1为0.017㎡，一次风入口为0.683㎡。稳定流动时三通入口风全压13335Pa（表压），风量为82000Nm³/h。
图 4 返料风三通
4、三通水管中的运动方程
仍如图2，设三通为水平放置，水流在三通中等容流动， =const。代入（3）积分，得：
（19）
则：
（20）
（21）
又由（8）、（9），得：
（22）
即不考虑重力势能的伯努利方程。
又由（13）及：
（23）
得：
（24）
代入（22），得：
（25）
即：
（26）
即，在水管中，三叉两个出口的全压相等，静压满足式（22），且：
（27）
例2，某汽机凝汽器进口循环冷却水管静压力0.16MPa，循环水管道直径600mm，水量2000m³/h，不考虑节流损失，上直接取出流量60m³/h的冷油器冷却水，不考虑高度差，冷油器冷去水管截面总和0.03㎡，问此时冷油器内冷却水的静压多少？
由条件及（22）、（24），可得：
=0.161MPa
=0.162MPa
5、总结
本文给出了三通中流体压力和速度的一般形式。并通过举例给出了电厂管道改造中的一点经验。
气体在三通中流动，出口流体状态满足如下方程：
液体在三通中的流动，出口流体状态方程满足：
并且从文中例子可以看出，适当改变三通形状和大小，可以从同一管道上引出不同压力的流体。并且从例（1）可以看出，在某些特定环境，通过合理运用气体在三通中的流动方程，配置合适的三通，可以省去循环流化床锅炉的配套返料增压风机，这不但在工程建设阶段省去了相应增压风机及其配套电器和控制系统等的成本，并且在运行中节省了相应的运行和维护成本。对工程建设有一定的指导意义。
参考文献
[1] 刘美英. 改进锅炉热风道提高运行经济性[J]. 华东电力, 1981, (10).
[2] 王瑾. 循环流化床锅炉的运行调节要点[J]. 知识经济, 2010, (13)
[3] 秦乐, 李明亮, 自云江等. 空气物理参数对电厂风量测量的影响[J]. 热能动力工程, 2009, (03).
[4] 肖宇烽, 赵鹏飞. 两相流管道设计技术在电厂管道设计中的应用[J]. 广西电力. 2007, (06).
[5] 蔡锴, 陈启卷, 王建梅等. 超临界锅炉风烟系统的流体网络动态数学模型[J]. 动力工程, 2009, (02).
[6] 梁来庆, 芮晓明, 匡志芳. 火电机组管道工程的计算机辅助配管[J]. 电力信息化, 2005, (05).
[7] 付建忠, 黄松明. 锅炉热风送粉系统一次风连续监测的研究及应用[J]. 河北电力技术, 1997, (01).
[8] 赵建, 索沂生, 顾旭斌等，循环双流化床锅炉平衡通风风烟系统建模与仿真[J]. 锅炉技术, 1999, (12).
1流固耦合的分析方法
流固耦合问题的历史可以追溯到1843年，当时Stokes[2]研究了一个无限长圆柱体在无限流体介质中的均匀加速问题。他得出的结论是：流体对圆柱体运动仅有的影响是增加了它的有效质量。Stokes早年的这种引入附加有效质量的基本概念和做法极大地影响了流固耦合分析理论后来的发展。现代流固耦合分析开始于20世纪50年代。最早进行航天运载器中液体燃料容器的分析研究，而对于核动力系统，最著名的是Fritz和Kiss关于同心圆柱体摆动运动的研究报告，其中流体介质是有限的，固体是刚性体。自20世纪70年代以来，人们开始研究流体与弹性体间的流固耦合问题。最早的论文是Krajcinovic在1974年发表的。早期的流体-结构耦合分析一般是以核反应堆安全分析为背景的，Belytschko在1977年对这一阶段进行了总结，指出当时的耦合分析实际是以解耦的方式进行的，即：首先，忽略结构变形，将结构看作流体的刚性壁，计算流场分布；然后，将流体计算得到的刚性壁压力加在结构上，计算结构的变形、响应。一般认为，流场作用于刚性壁的压力比柔性壁要大，所以结果对结构来说是趋于保守的。这种解耦算法一方面导致结构的过于安全的设计；另一方面，当流体—结构系统发生共振时，这种算法是不可信、不安全的。正是因为采用解耦的算法，流体域可以采用有限元，也可以采用有限差分。在随后的三十多年中，由于计算固体力学、计算流体力学的不断发展完善以及计算经验的不断积累，最初的分析方法不再被采用。耦合的算法取代了解耦算法，因为有限差分与有限元联合计算有很大困难以及有限元在流场计算中的不断完善，有限元成为流体—结构耦合的主导算法。
2标准k-ε湍流模型的封闭方程组
Reynolds首先认为流体的运动在从层流状态过渡到湍流状态后，流体的物理和力学性质没有变化，流体的续性没有受到破外，Navier-Stokes方程仍能描写湍流的瞬时规律。上述假定虽然至今仍未能得到严密论证和证实，但一百多年以来，研究湍流的实践表明，这些假定并没有与实际情况发生矛盾，说明Navier-Stokes方程应用于湍流问题是适宜的。如用f表示流动变量的瞬时值，表示f的统计平均值，各量的瞬时值与统计平均值之差即为各量大的脉动值′，即：根据式(1)，将连续方程、动量方程平均化后得(为符号简单起见，平均值速度u、压力p符号上的“-”都去掉了)。
3流固耦合系统的方程
ALE描述实际只是与物质时间导数相关，反映了物理量时间上的绝对变化和相对变化的关系，从而容易得到N-S方程的ALE描述形式如下：从式(10)可以看出，ALE描述并不影响空间导数项。针对边界问题，相当于调整网格后，使对原问题的描述既不是Lagrangian描述，也不是Eulerian描述，调整网格引入的对流量也必须考虑在内。
4迭代法求解双向耦合
在很多耦合问题中，流体的作用力影响结构的变形，同时结构的位移又影响流场的形态。这正是进行流固耦合分析的原因，这种类型的分析叫做“双向耦合(two-waycoupling)”。在某些情况下，结构的变形非常小，它对流体的影响可以忽略。只有流体的应力需要施加到结构上，流体和结构模型之间不需要迭代，这种类型的耦合叫做“单项耦合(one-waycoupling)”。迭代法求解双向耦合的解法也叫做分离法。流体和结构的求解变量是完全耦合的。流体方程和结构方程是按顺序相互迭代求解的，各自在每一步得到的结果提供给另一部份使用，直到耦合系统的解达到收敛，迭代停止。计算过程可以概括为：为了得到t+Δt时刻的解，在流体模型和结构模型之间开始迭代计算。设初始解为。
5算例
【论文摘要】针对目前液压传动课程教学过程中存在的主要问题，本文试图从学生心理、社会需求这一视角出发，大胆进行课程教学改革，寻找一条适合现代教学理念的教学新路子。
液压传动课程是机电一体化类、机械制造、数控技术等机械相关专业一门重要的专业基础课程。也是机械类各专业课中难度较大的课程之一。对该专业学生而言，动手能力的培养非常重要。如何开展教学活动，让学生实现真正去做，是全面实施素质教育对教学改革提出的要求。因此，本文针对液压传动课程自身特点和教学过程中存在的问题，为提高教学质量，培养学生创新实践能力，从学生心理、社会需求出发，对教学改革作了一些有益的探讨。
一、目前液压课程教学存在的问题
(一)内容多，学时少
使学生能够阅读、设计一个完整的液压传动系统是“液压传动”课程的教学目的。要达到这一教学目标，应对以下内容进行讲解:流体动力学的基本理论、液压元件的结构原理、液压基本回路及液压系统。这些内容前后相关，在教学过程中需通盘考虑，缺一不可。传统教学计划中总教学课时在100学时以上，现在随着教学计划的改革，教学学时已缩减至50学时左右。如何处理好教学学时与教学目标这一矛盾，是该课程教改面临的首要问题。
(二)学习困难
液压传动以流体力学为理论基础，概念、原理较抽象，各类元件及传动的原理非常不直观，学生较难理解和掌握。同时，该门课程实践性也较强，教学过程中安排的四个实验项目，绝大多数为验证性实验，实验课上很多学生是“看”实验，而不是“做”实验，即便动手做，也只是动手不动脑，很少去思考为什么要这样做。由此导致学生理论学习困难、应用基本不会的局面。
二、教学方法探讨
针对以上液压传动学习过程中存在的问题，如何改变传统的理论授课、集中实验、期终考试的教学方式，以激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，让学生在学习过程中把理论和实践结合起来，可进行以下教学改革。
(一)依据必需、够用原则安排教学内容
液压传动课程主要由三部分内容组成:流体动力学、液压元件、液压回路。这三部分内容既有自身的特点和知识体系，彼此之间又有一定的内在联系。这就导致学生在学习这门课时产生一种“内容繁杂、知识散乱”的迷茫感觉，课程的知识要领很难把握。如何使学生抓住学习的重点和难点，这是教师在教学中需要面对的难题之一。对此，在课程的理论教学过程中，应坚决贯彻“必需、够用”的原则，在阐述基本概念和基本理论的同时，重点突出其技术的应用和实用，大量删减理论偏深、偏多的推导及证明。在教学内容安排上，一是应打破原有的编排顺序，将流体力学和液压元件基本原理、液压元件原理和液压回路分析等有关内容结合起来讲授，加强知识的连贯性，以利于学生的理解、接受和记忆。二是应重点介绍液压元件作用、基本回路的特性、整机系统的分析等。三是应简要介绍目前新型液压技术。 (二)依据学生主体原则采取教学措施
目前，大学液压传动课程教学过程主要以教师授课为主导，而学生的学习主动性不高，这与培养实用型人才的目标相悖。激发学生主体意识的重要手段是激发学生的兴趣，兴趣是推动学生学习的内在力量。因此，课程教学改革应充分考虑学生及社会实际需求，从学生心理需求出发调动学生的学习积极性与主动性，始终贯穿着学生主体原则，改变过去那种“我讲你听”的“满堂灌”的填鸭式教学方法，探讨新的教学模式，提高教学质量与效果。首先，学生自主学习，应先给学生提出些问题及要求，让学生带着问题和要求去自学，培养大学生从书本中获取知识的能力。教师应通过多种途径引导学生从被动地接受中走出来，强化学生的主体意识，激发学生的学习潜能，实现学生的自主学习。教师应让学生懂得教师只是他们的疏导者和助学者。其次，应进行多种方式的理论讲授。在学生自学基础上，教师对课程中每一章节，都应开展重点、难点部分的理论讲授。教师可根据每一章节自身特点，采用多种方式，如液压元件部分采用直观性教学方法，让学生对照实物，学习元件工作原理，组织学生讨论;鼓励学生发表意见，最后由教师总结归纳。这样教师可减少繁琐的简单说教，学生也可得到必要的锻炼。回路部分采用多媒体教学方法，用动画形象生动地表现回路的中液压油的流动方向，执行元件的运动等，控制过程一目了然，加上讲解，可收到事半功倍的教学效果。最后，学生自拟实验。液压传动课程是一门实践性很强的专业基础课，学生能否实际运用所学理论知识与实验内容和实验教学方法有关。因此，应结合实验室条件，删除部分验证性实验，同时增加动手型、设计性实验。教师在此类实验中只对学生提出实验内容、实验要求，提供实验设备，由学生根据所学的液压基本理论知识，自己拟定实验方案、实验步骤，选配相应液压元件，连接液压回路，并独立操作，自行发现并解决问题。这样，就能为学生创造主动思考和主动参与的机会，从而培养学生独立分析问题、解决问题的能力。
论文关键词数控液压伺服系统数控改造
论文摘要随着液压伺服控制技术的飞速发展，液压伺服系统的应用越来越广泛，随之液压伺服控制也出现了一些新的特点，基于此对于液压伺服系统的工作原理进行研究，并进一步探讨液压传动的优点和缺点和改造方向，以期能够对于相关工作人员提供参考。
一、引言
液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。
二、液压伺服控制系统原理
目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。
液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。
综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。
在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。
三、液压传动帕优点和缺点
液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：
1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。
2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。
液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。
总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。
四、机床数控改造方向
(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。
(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。
(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。
(一)医学科学研究的发展史
(二)医学科学研究的类型
1.基础研究:
增加科学技术知识和发现探索领域的任何创造性活动,而不考虑任何特定的实际目的。
研究内容:
保持人体健康的规律,健康指标的分子基础,人体功能与结构的研究
疾病的发生、发展、转归全过程的规律及分子基础
人体衰老过程的规律及分子基础
人体的生物力学、流体力学、电子学
化学药物的构效关系、植物药的有效成分
2.应用研究:
增加科学技术知识的创造性的系统活动,但考虑到特定的实际目的。
研究内容:
疾病的病因、流行规律、治疗及预防效果的机制研究
为实验研究需建立的动物模型、细胞株的研究
流行病学调查、考核防治效果的方法学研究
寻找新药物、新生物制品、新医用材料的方法、有效药物的药理作用机制、药代动力学、医用材料的机体相容性的机制研究
3.实验发展研究:
又称开发性研究,是运用基础研究、应用研究及实验知识,为了推广新材料、新产品、新设计、新流程、新方法,或为了对现有进行重大改进的创造性活动。
研究内容:
有关疾病的新的诊断、治疗、预防方法及措施的研究
有关新药物、新生物制品、新器械、新试剂、新医用材料、实验室样品研制
有关药物的资源调查、植物药的试验
其它分类方法:
观察性研究(描述性研究、分析性研究)
实验性研究(动物实验、临床实验、现场实验、社区干预和整群随机试验)
理论性研究
按研究目的:
描述性(记述性)研究:客观描述研究对象的某些现象或特征,如个案报道
阐述性研究:阐明研究对象的本质及其规律性,如论着
按研究深度和广度:
基础性研究:如遗传基因的研究
临床应用研究:如新药的临床观察
按学科范围:
专科研究:局限于专科某领域内
多学科研究:涉及多个学科
边缘学科研究:介于两个或多个学科相互渗透交叉处的研究
按研究的主要形式:
分析性研究:将研究对象从总体联系中分解出若干分支,然后同时或逐个进行分析
综合性研究:在逐个进行分析的基础上进行系统性综合认识,揭示整体联系
按研究方法:
Ⅰ型研究:随机、对照研究
Ⅱ型研究:队列(组群)研究
Ⅲ型研究:病例对照和多因素研究
Ⅳ型研究:叙述性研究和专家评论
(三)医学科学研究的基本程序
研究课题的选定
搜集阅读文献
提出设计与假说
制定科研计划
申报研究课题
进行实验与观察
搜集科学数据与材料
整理加工及统计学处理
形成科学概念和结论
撰写论文并发表
鉴定成果与推广应用
二、医学科研选题
(一)选题在科研工作中的意义
(二)选题的原则(6原则)
1.科学性:必须要有依据,符合客观规律,符合逻辑性
2.创新性:充分了解本课题领域国内外研究状况和水平,是选题的首要前提
3.适用性:实际、需要、适当
4.目的性:有明确的研究目标、研究内容和预期成果
5.可行性:研究课题主要技术指标实现的可能性,包括技术水平、设备条件、科研试剂、经费来源等
6.效益性:基础研究要有重要的科学意义,应用性研究要有应用前景,具有可开发性和可推广性
(三)选题的思维过程
提出问题和确立选题的过程
(四)选题的方法
1.前瞻性研究:所采用的原始资料是严格按实验设计的科学方法获得的,确定选题不受既往积累资料的限制,故选题有极大的活动度和随意性。
(1)在临床实践中选题
(2)在阅读文献资料中选题
(3)重复前人实验研究选题
2.回顾性研究:是对过去某段时间内自己经历的病例资料,或搜集本单位某阶段收治的某种疾病的病例资料作为选题,进行归纳、分析、总结。
(1)总结经验选题
(2)发现新问题选题
(3)总结教训选题
(五)选题的途径
社会需要中
事物之间的联系中
原有理论与新事实不符中不同学说的见解中
不同学科交叉的边缘中
不同的信息渠道中
(六)选题的应用
1.病因学研究选题(病因)
病因学研究选题
并存病的因果效应研究选题
致病因素的量与病研究选题
2.诊断性试验研究选题(诊断)
诊断标准选择研究选题
3.疾病治疗性研究选题(治疗)
药物治疗、手术治疗、其它治疗、预后治疗
4.药物不良反应研究选题(预后)
剂量-效应关系研究选题
药物不良反应远期效应研究选题
三、医学文献检索
(一)文献的分类 1.一次文献:又称原始文献,凡以作者本人的工作或科研成果创作的原始论文,不管引用或参考了他人的着作或文献资料,均属一次文献,包括期刊论文、研究报告、会议文献、学位论文等
2.二次文献:是对一次文献进行搜集、整理、加工、编制而成,以检索工具的形式发表,包括目录、索引、文摘等
3.三次文献:是在广泛利用二次文献的基础上,对一次文献做出系统整理、概括、分析与综合而成,包括综述、述评、进展以及年鉴、手册、教科书、指南、辞典等
4.零次文献:在形成一次文献之前的信息、知识,即尚未形成文字记载或未公开发表的材料,包括书信、手稿、记录或口头交谈等
按出版形式分类:
图书、期刊、专利文献、学位论文、科技报告、会议文献、技术档案等
按文献载体分类:
印刷型、微缩型、声像型、机读型、光盘型、电子网络型
(二)检索工具
1.书本型检索工具
中文科技资料目录(医药卫生)
国外科技资料目录(医药卫生)
美国医学索引(Index Medicus)
荷兰医学文摘(Excerpta Medica)
美国生物学文摘(Biological Abstracts)
美国化学文摘(Chemical Abstracts)
2.光盘型检索工具
中国生物医学文献数据库(CBM-disc)
中文生物医学期刊数据库(CMCC)
