梁穎

摘 要 工程流體力學(xué)是石油工程以及油氣儲(chǔ)運(yùn)工程的一門重要專業(yè)課，同時(shí)作為該專業(yè)研究生入學(xué)考試的唯一一門課程，受到廣大師生和專家領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。本文根據(jù)《工程流體力學(xué)》的課程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合多年在教學(xué)中出現(xiàn)的問題，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)劃分，結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)的知識(shí)，作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和科研能力的重要環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞 工程流體力學(xué) 模塊化 改革

中圖分類號(hào)：O351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1工程流體力學(xué)模塊化設(shè)計(jì)

根據(jù)不同專業(yè)各自的培養(yǎng)方向，構(gòu)建不同的模塊化體系課程?！豆こ塘黧w力學(xué)》課程內(nèi)容共包括：流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)、一元不穩(wěn)定流。

“流體靜力學(xué)”主要描述流體的物理意義、流體常用的主要物理性質(zhì)、分析流體在靜止時(shí)的平衡、計(jì)算流體粘滯力的大小、作用在流體上力的分類；

“流體動(dòng)力學(xué)”介紹流體在靜止?fàn)顟B(tài)下與周界間壓力的平衡特性、平衡微分方程的建立與應(yīng)用、靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用、幾種質(zhì)量力作用下的流體平衡、靜止流體作用在平面上的力、靜止流體作用在曲面上的力；

“流體運(yùn)動(dòng)學(xué)”中涉及流體在運(yùn)動(dòng)過程中所滿足的四大重要方程：歐拉方程、伯努利方程、動(dòng)量方程、動(dòng)量矩方程的推導(dǎo)與應(yīng)用，流體流動(dòng)阻力與流態(tài)的分類、實(shí)際流體阻力的計(jì)算；

“相似原理與量綱分析”通過對(duì)物理量量綱的分析，依據(jù)因次和諧性原理推導(dǎo)未知物理量的因次、判斷物理方程的正確性；

“一元不穩(wěn)定流”的基本方程用于計(jì)算水擊壓力的大小、解決變水頭泄流的排空問題。

基于工科學(xué)生的培養(yǎng)方向，注重實(shí)踐應(yīng)用與知識(shí)體系的搭建，依據(jù)以上知識(shí)分布，將本課程劃分為五大模塊，各個(gè)模塊中包含了若干子模塊。結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)方法，將書本知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作、程序創(chuàng)意、實(shí)操重點(diǎn)緊密的聯(lián)系起來。

2模塊化教學(xué)方法的應(yīng)用

2.1模塊化知識(shí)體系的構(gòu)建

通過對(duì)五大模塊所含重點(diǎn)內(nèi)容的分析，講解各模塊的內(nèi)部聯(lián)系，從易到難搭建知識(shí)體系。例如靜力學(xué)的微元受力分析方法，使用牛頓第二定律得到靜力學(xué)基本方程式，同樣的分析模式，只需引入加速度即可得到連續(xù)性方程、伯努利方程；而在伯努利方程中引入實(shí)際流體，再與靜力學(xué)中的牛頓內(nèi)摩擦定律聯(lián)立，解決實(shí)際流體在動(dòng)力學(xué)中的能量轉(zhuǎn)換問題。使學(xué)生溫故知新，將所學(xué)知識(shí)緊密的聯(lián)系在一起。

2.2演示實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)例的結(jié)合

本課程配備了十幾組驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)規(guī)律、驗(yàn)證現(xiàn)象，改變工況后創(chuàng)新的利用所學(xué)解決新的問題。2-3人為一組，便于討論與配合。每組試驗(yàn)都搭配了課后思考題，通過動(dòng)手操作從設(shè)計(jì)的角度為學(xué)生提供一種研究自然現(xiàn)象的方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。比如靜力學(xué)機(jī)理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與伯努利實(shí)驗(yàn)，局部水頭損失實(shí)驗(yàn)、沿程水頭損失實(shí)驗(yàn)和孔口與管嘴泄流實(shí)驗(yàn)，從易到難，在控制某些主要因素的變化，從而得到重要結(jié)論。如此的科學(xué)方法經(jīng)驗(yàn)很值得借鑒。

2.3啟發(fā)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

以視頻、PPT、CAI形式將課程內(nèi)容生動(dòng)的展現(xiàn)，同時(shí)對(duì)于難解的問題從基礎(chǔ)知識(shí)搭建，數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)，實(shí)際物理現(xiàn)象簡(jiǎn)化等角度多方位綜合分析，將抽象的概念、結(jié)構(gòu)、原理利用動(dòng)態(tài)的演示手段進(jìn)行模擬，強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)之后“有所得，有所想”。提倡學(xué)生對(duì)于復(fù)雜的計(jì)算過程與現(xiàn)象，利用VB、VF、C++等程序語言組織界面、編寫程序，控制必要的可變因素，使用繪圖軟件得到直觀的結(jié)論。鼓勵(lì)對(duì)同一問題的不同求解思路，開發(fā)不同的設(shè)計(jì)軟件。指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)各對(duì)象所需屬性的，滿足設(shè)計(jì)軟件的功能、美觀與便捷。

2.4模塊的評(píng)價(jià)與改進(jìn)

定期對(duì)每個(gè)模塊的教學(xué)成果進(jìn)行考察與反思。開展學(xué)生測(cè)評(píng)反饋、趣味小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)成果展示，實(shí)驗(yàn)技能比賽等等，激發(fā)學(xué)生能動(dòng)性的同時(shí)又能對(duì)教師的教學(xué)成果有直觀的評(píng)價(jià)。理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作考核有機(jī)的結(jié)合，具體到學(xué)生考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期中考試、期末考試、實(shí)驗(yàn)操作、團(tuán)隊(duì)作品展示等，采取教師與學(xué)生打分、調(diào)查等手段，評(píng)價(jià)模塊教學(xué)效果，提出相應(yīng)改進(jìn)措施。