第一篇：淺談流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討論文

摘要：實(shí)驗(yàn)是研究科學(xué)技術(shù)的重要手段，是流體力學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在理論聯(lián)系實(shí)際、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、鍛煉觀察與分析能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)等方面探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)所起的重要作用。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)新意識(shí)

流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支，它是研究流體的平衡和流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程實(shí)際中應(yīng)用的一門學(xué)科。在人們的生產(chǎn)和生活中隨時(shí)隨地都可遇到流體，所以流體力學(xué)與人類的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)，是航空航天、水利工程、采礦冶金、給水排水、空調(diào)通風(fēng)、土木建筑以及環(huán)境保護(hù)等學(xué)科重要的理論基礎(chǔ)，應(yīng)用范圍十分廣泛。

實(shí)驗(yàn)方法是研究科學(xué)技術(shù)的重要手段，由于流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，使得流體力學(xué)離不開科學(xué)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)代流體力學(xué)就是在純理論的古典流體力學(xué)與偏重實(shí)驗(yàn)的古典流體力學(xué)結(jié)合后才蓬勃發(fā)展起來的，理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算是其三大支柱。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是流體力學(xué)課程必不可少的重要環(huán)節(jié)之一。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以達(dá)到如下目的。

1、增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，鞏固理論知識(shí)。

流體力學(xué)由于其理論的抽象、較多公式的繁雜，學(xué)起來普遍會(huì)感到比較吃力，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣，只滿足于死記硬背課本上的理論，不善于思考推究，其主觀能動(dòng)性得不到應(yīng)有的發(fā)揮。而實(shí)驗(yàn)卻可以較好地解決這一問題，通過實(shí)驗(yàn)，可以把抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體的、可見的液流現(xiàn)象，從而增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，在幫助理解流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論方面起到事半功倍的效果。

如雷諾實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的目的是觀察層流、紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)換特征；測(cè)定臨界雷諾數(shù)，掌握流態(tài)判別準(zhǔn)則。實(shí)驗(yàn)過程中，先通過調(diào)整閥門開度，改變有壓管中水流的流速，觀察液流的流態(tài)轉(zhuǎn)化，可以看到：管中水流流速較小時(shí)，顏色水是一條清晰的規(guī)則的直線，說明此時(shí)水流是分層流動(dòng)，各流層間互不摻混，流態(tài)為層流；隨著閥門逐漸開大，流速逐漸增加，管中顏色水開始出現(xiàn)擺動(dòng)，由原來的直線變?yōu)榍€；繼續(xù)增大流速，顏色水彎曲越來越厲害，終于不再保持一個(gè)線條，而是向四周擴(kuò)散，與周圍的清水混到一起，使整個(gè)管中的水流全部著色，表明此時(shí)液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是極不規(guī)則的，各部分流體互相劇烈摻混，該流態(tài)為紊流。學(xué)生通過觀察這一具體的、有趣的液流現(xiàn)象，極大地增強(qiáng)對(duì)粘性液體流動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，深刻地理解層流和紊流的本質(zhì)特征；并且實(shí)驗(yàn)過程中還要求測(cè)定臨界雷諾數(shù)，理解為什么把臨界雷諾數(shù)作為流態(tài)判別準(zhǔn)則。

2、觀察液流現(xiàn)象，培養(yǎng)分析能力。

流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)非常重要的目的是，在觀察液流現(xiàn)象，獲得感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，還要思考實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題，分析并總結(jié)流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，不僅可極大地提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，而且可以培養(yǎng)其獨(dú)立的工作能力和實(shí)事求是的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

如流動(dòng)現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)可以觀察管流、射流、明渠流的多種流動(dòng)現(xiàn)象，演示邊界條件對(duì)水頭損失的影響。在逐漸擴(kuò)大段可看到邊界層分離而形成的漩渦，而在逐漸收縮段，主流和邊壁沒有分離，沒有形成漩渦——說明逐漸擴(kuò)大段的局部水頭損失大于逐漸收縮段。在突擴(kuò)段出現(xiàn)較大的漩渦，突縮段在收縮斷面后出現(xiàn)較小的漩渦區(qū)，可見突擴(kuò)比突縮有較大的局部損失，而且突擴(kuò)、突縮比漸擴(kuò)和漸縮漩渦區(qū)長(zhǎng)，水頭損失大。這也就是為什么工程中多采用圓弧形管嘴或喇叭形取水口而較少采用直角銳緣形管嘴的原因。

3、理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)探索能力。

傳統(tǒng)的理論教學(xué)，教師往往向?qū)W生灌輸大量的理論知識(shí)，學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，理論與實(shí)際脫節(jié)的結(jié)果是抑制學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性的發(fā)揮，而要在這一方面有所改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)非常好的手段。如單圓柱繞流實(shí)驗(yàn)可以看到邊界層分離狀況、分離點(diǎn)位置以及卡門渦街的產(chǎn)生與發(fā)展過程。卡門渦街在工程實(shí)際中有很重要的意義。實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理論聯(lián)系實(shí)際，分析為什么風(fēng)吹電線，電線會(huì)發(fā)出共鳴？解決繞流體的振動(dòng)問題有哪些途徑？

而多圓柱繞流實(shí)驗(yàn)可看到流體混合、擴(kuò)散、組合旋渦等流譜。多圓柱繞流廣泛應(yīng)用于傳熱系統(tǒng)的熱交換器中：流體流經(jīng)圓柱時(shí)，邊界層內(nèi)的流體與柱體發(fā)生熱交換，柱體后的旋渦起摻混作用，然后流經(jīng)下一柱體，再交換，再摻混，換熱效果較好。

由此可見，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與工程實(shí)踐和生活實(shí)際聯(lián)系起來，可有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)思維和積極探索，在一定程度上培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

4、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)是流體力學(xué)教學(xué)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，它不僅有助于強(qiáng)化理解書本上抽象、艱澀的理論知識(shí)，而且在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面起著舉足輕重的作用。

流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為演示型和驗(yàn)證型兩部分，其中以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主。這些實(shí)驗(yàn)方法單一，學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)步驟一步一步地做下去，測(cè)量幾個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析，就可形成一篇完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生只是在被動(dòng)參與，其主觀性和積極性沒有得到發(fā)揮，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有必要在演示型和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，有意識(shí)地增加幾個(gè)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

采用流體力學(xué)綜合試驗(yàn)臺(tái)，各管段采用絲扣連接，便于對(duì)不同材質(zhì)管段進(jìn)行替換，管線可以自由選擇連接，在研究新型管材及其連接件時(shí)，可直接組合安裝在管道上進(jìn)行測(cè)量。如能量方程實(shí)驗(yàn)管段，其上既有測(cè)速管，又有測(cè)壓管；既可測(cè)定斷面平均流速，又可利用二者組成畢托管，測(cè)量管道中某點(diǎn)流速，還可利用測(cè)壓管測(cè)定流動(dòng)阻力。實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生根據(jù)教師給定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，查閱?shí)驗(yàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇不同的管材和管段，有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行組合安裝，記錄完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析，最后形成一份詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生完成從設(shè)計(jì)、操作到分析的一個(gè)完整過程，可將所學(xué)的理論知識(shí)融會(huì)貫通，極大地鍛煉學(xué)生分析問題、思考問題和解決問題的能力，在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、啟發(fā)創(chuàng)新思維、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面起到事半功倍的作用。

5、結(jié)語(yǔ)。

流體力學(xué)是很多工科專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，而實(shí)驗(yàn)是將流體力學(xué)基本理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。一方面，在對(duì)理論知識(shí)的理解和驗(yàn)證上，實(shí)驗(yàn)課有著理論教學(xué)無法替代的關(guān)鍵作用；另一方面，在鍛煉學(xué)生操作能力、提高分析能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度上，實(shí)驗(yàn)也是不可或缺的教學(xué)手段，有必要在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等方面進(jìn)行進(jìn)一步的探討研究。

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第二篇：流體力學(xué)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)論文

一、教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的意義

（一）課程教學(xué)自身的內(nèi)在需要

教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)應(yīng)根據(jù)課程不同特點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行。流體力學(xué)研究的對(duì)象是流體，其有別于固體的特殊性在于易變形和易流動(dòng)性。流體力學(xué)的研究方法大多采用歐拉法，其著眼點(diǎn)是研究流體流過的區(qū)域即“場(chǎng)”上的流體物理量的變化，與大家熟知的針對(duì)固體運(yùn)動(dòng)的物理學(xué)或固體力學(xué)的研究方法不同。由于流體力學(xué)的上述特點(diǎn)，因而出現(xiàn)了許多新概念和新現(xiàn)象。例如定常、非定常，流線、跡線，層流、湍流，有旋、無旋，邊界層、渦街，自由渦、下洗等許多概念在課堂上頗費(fèi)口舌，介紹了半天學(xué)生往往還在云里霧里，難于理解。許多流動(dòng)現(xiàn)象通常看不見、摸不著，教學(xué)內(nèi)容抽象枯燥、晦澀難懂，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)生難于建立清晰的流動(dòng)概念，因而學(xué)習(xí)存在畏難和抵觸情緒，缺乏進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。沒有清晰的流動(dòng)概念就無法提煉出合理的數(shù)學(xué)模型，勢(shì)必影響到學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。而利用流場(chǎng)顯示、小動(dòng)畫、虛擬仿真等方法獲得的圖形圖像及視頻等多媒體素材，在教學(xué)過程中只需播放幾分鐘甚至幾秒鐘，就能讓學(xué)生加深理解、茅塞頓開，使課堂教學(xué)效果產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。采用多媒體的特寫、慢鏡、定格、細(xì)化、放大等技術(shù)再現(xiàn)流動(dòng)現(xiàn)象，聚焦流動(dòng)細(xì)節(jié)，使枯燥乏味的流動(dòng)過程變得新穎有趣，既形象又清晰，提升了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和認(rèn)知能力，一些流動(dòng)畫面甚至使學(xué)生終生難忘。因此，建設(shè)符合現(xiàn)代教育技術(shù)特點(diǎn)的資源庫(kù)是流體力學(xué)課程教學(xué)的內(nèi)在需要。目前，國(guó)家精品資源共享課是各高校課程建設(shè)關(guān)注的焦點(diǎn)與核心。教育部要求各高校在國(guó)家精品課程建設(shè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級(jí)為國(guó)家精品資源共享課?？梢娨ㄔO(shè)高水平的國(guó)家精品課程和資源共享課，也要以加強(qiáng)教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)作為有力支撐。

（二）提高課堂教學(xué)質(zhì)量的需要

提高教學(xué)質(zhì)量需要高質(zhì)量的教學(xué)資源庫(kù)素材。教學(xué)資源在課堂上使用方便，能夠突破時(shí)空的限制，在課程組成員之間具有高度的共享性、可重復(fù)性和可擴(kuò)展性。教學(xué)資源具有形式的多樣性，以其精美的畫面、優(yōu)美的音樂、逼真的動(dòng)畫和圖像，圖文聲并茂，極具表現(xiàn)力。在教學(xué)活動(dòng)中，善于使用教學(xué)資源庫(kù)素材，可以使教學(xué)信息傳遞速度明顯加快。在教學(xué)時(shí)數(shù)有限的條件下，通過將精彩素材引入課堂，以豐富的背景材料支持教學(xué)內(nèi)容，教師可以傳授更多的知識(shí)。例如，在講述邊界層分離時(shí)，需要探究邊界層分離的必要條件是存在逆壓梯度和壁面粘滯作用。采用基于實(shí)驗(yàn)室拍攝的流動(dòng)視頻進(jìn)行教學(xué)，首先可以觀察圓球駐點(diǎn)前方的來流，雖然存在逆壓梯度，但邊界層并未發(fā)生分離；其次觀察順來流方向放置的薄平板附近的流動(dòng)，也可發(fā)現(xiàn)雖然存在壁面粘滯作用，但邊界層也未發(fā)生分離，可見僅有逆壓梯度或壁面粘滯作用邊界層并不分離；但當(dāng)在圓球駐點(diǎn)前方順來流方向放置薄平板時(shí)，可以觀察到在平板和圓球連接處的附近流動(dòng)發(fā)生了邊界層分離，從而說明了逆壓梯度和壁面粘滯的共同作用是邊界層分離的必要條件。進(jìn)一步學(xué)生可能會(huì)問，逆壓梯度和壁面粘滯作用是不是邊界層分離的充分條件呢？通過流線體的繞流視頻可以發(fā)現(xiàn)，在流線體的尾部表面，雖然也存在逆壓梯度和壁面粘滯作用，但邊界層并不分離，而當(dāng)流線體長(zhǎng)度不變、中間部位增厚逐漸過渡到鈍體繞流時(shí)，由于鈍體尾部表面逆壓梯度增加，出現(xiàn)了邊界層分離現(xiàn)象，所以可以說明逆壓梯度和壁面粘滯作用只是邊界層分離的必要條件而不是充分條件。在流體力學(xué)課程中，類似的流動(dòng)現(xiàn)象還有很多，以前大多采用板書、圖片等靜態(tài)的講授方式，講授效果并不理想，而現(xiàn)在將豐富的流動(dòng)視頻引入課堂，相當(dāng)于將實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)了教室，不僅使學(xué)生有身臨其境、眼見為實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)感，而且大大節(jié)省了講授時(shí)間，提高了教學(xué)效率和效果。由此可見，教學(xué)有法，教無定法，貴在得法。教學(xué)實(shí)踐表明，基于課堂教學(xué)的流體力學(xué)資源庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用是提高教學(xué)質(zhì)量的有效方法。

二、教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的內(nèi)容與重點(diǎn)

根據(jù)課程教學(xué)需要，將流體力學(xué)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)內(nèi)容分成“原始資源庫(kù)”和“成品資源庫(kù)”兩大部分[3-4]。原始資源庫(kù)內(nèi)含文本庫(kù)、圖片庫(kù)、動(dòng)畫庫(kù)、視頻庫(kù)、音頻庫(kù)等原始素材。成品資源庫(kù)內(nèi)含PPT電子教案、例題習(xí)題庫(kù)、試卷庫(kù)、典型案例庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)課程等成品素材，可以直接用于教學(xué)。前期以原始資源庫(kù)的素材收集和建設(shè)為主，后期以成品資源庫(kù)的素材整合和二次開發(fā)為主。后期建設(shè)需要通過教師的大量勞動(dòng)進(jìn)行再加工、再創(chuàng)造，因而是教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的重點(diǎn)。建成的原始素材庫(kù)內(nèi)容主要包括五個(gè)方面：

（1）基于課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)素材庫(kù)建設(shè)。包括流體粘性、壓縮性、流線、湍流等課程所有知識(shí)點(diǎn)。

（2）基于課程自然現(xiàn)象的教學(xué)素材庫(kù)建設(shè)。包括大雁成人字形飛行、龍卷風(fēng)的形成與演化等自然現(xiàn)象。

（3）基于課程相關(guān)的流體工程教學(xué)素材庫(kù)建設(shè)。包括螺旋槳穴蝕、水擊、球鼻首減阻等工程案例。

（4）基于課程最新科研成果的教學(xué)素材庫(kù)建設(shè)。包括艦船水壓場(chǎng)、超空泡流、水下滑翔機(jī)等最新科研進(jìn)展。

（5）基于課程科學(xué)家相關(guān)事跡的教學(xué)素材庫(kù)建設(shè)。包括歐拉、普朗特、馮卡門等科學(xué)研究的思想與方法。

建成的成品素材庫(kù)內(nèi)容主要包括四個(gè)方面：

（1）課程PPT電子教案的建設(shè)。包括融合原始素材、進(jìn)行二次開發(fā)、符合教師教學(xué)要求的所有課件。

（2）課程概念題庫(kù)的建設(shè)。包括體現(xiàn)課程知識(shí)點(diǎn)、重難點(diǎn)便于學(xué)生學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)、考核的重要概念。

（3）課程例題習(xí)題庫(kù)的建設(shè)。包括反映課程重要理論、方程、定理的便于教學(xué)雙方使用的例題習(xí)題。

（4）課程試題或試卷庫(kù)的建設(shè)。包括覆蓋課程主要內(nèi)容、難易適度、便于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)做出評(píng)價(jià)的試題試卷。

三、教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的途徑

（一）成立教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)小組

在課程建設(shè)牽引的基礎(chǔ)上，以先進(jìn)的教學(xué)理念為指導(dǎo)，以現(xiàn)代教育技術(shù)為依托，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為目的，以服務(wù)課程教學(xué)為重點(diǎn)，以課程組全體教師為主體，以課程資源的系統(tǒng)性、完整性為基本要求，立足課程特點(diǎn)和需求實(shí)際，注重課程資源的適用性和易用性，分工協(xié)作，群策群力，共同建設(shè)。成立課程教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)小組，建設(shè)人員包括課程組全體教師。課程負(fù)責(zé)人、資深教授主要負(fù)責(zé)頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，提出資源庫(kù)建設(shè)的框架與方案，對(duì)建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行審核和驗(yàn)收。骨干教師主要負(fù)責(zé)成品素材的二次開發(fā)、分類、篩選、優(yōu)化與建設(shè)，對(duì)原始素材與課程內(nèi)容進(jìn)行深層次整合。青年教師主要負(fù)責(zé)原始素材的收集、整理和初次開發(fā)與建設(shè)。

（二）采用多種手段建設(shè)原始素材庫(kù)

通過收集整理、購(gòu)買引進(jìn)、自主開發(fā)等多種方式，建設(shè)原始素材庫(kù)。將搜集國(guó)外著名大學(xué)的教學(xué)專題片、開放課程和國(guó)內(nèi)高等院校國(guó)家精品課程的流體力學(xué)素材作為首選，全方位獲取各種免費(fèi)公共教學(xué)資源。例如，現(xiàn)在可以在互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)獲取世界著名流體力學(xué)專家在實(shí)驗(yàn)室拍攝的流動(dòng)演示專題視頻，包括斯坦福大學(xué)S.J.Kline教授講授的“流場(chǎng)顯示”，賓夕法尼亞州立大學(xué)J.L.Lumley教授講授的“流體力學(xué)中的歐拉和拉格朗日方法”，麻省理工學(xué)院A.H.Shapiro教授講授的“渦量”、“壓力場(chǎng)和流體的加速度”，劍橋大學(xué)S.G.Taylor教授講授的“低雷諾數(shù)流動(dòng)”，哈佛大學(xué)F.Abernathy教授講授的“邊界層基礎(chǔ)”和A.E.Bryson教授講授的“流體中的波”，加利福尼亞理工學(xué)院D.Coles教授講授的“可壓縮流體的槽道流動(dòng)”，哥倫比亞大學(xué)R.W.Stewart教授講授的“湍流”等。這些專題片概念清晰、流動(dòng)形象、內(nèi)容精湛，是非常珍貴的流體力學(xué)教學(xué)資源。國(guó)內(nèi)在教育部主導(dǎo)推動(dòng)下建設(shè)有國(guó)家精品課程資源網(wǎng)，匯集了上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)等高校的流體力學(xué)精品課程視頻素材，也可供瀏覽、下載和借鑒?；ヂ?lián)網(wǎng)是獲取免費(fèi)資源素材的主渠道，但需注意注明鏈接出處，同時(shí)只用于教育用途而非商業(yè)目的。此外，資源的建設(shè)應(yīng)處理好購(gòu)買引進(jìn)和自主開發(fā)的關(guān)系，若開發(fā)的難度大，但購(gòu)買價(jià)格合理的話，可適當(dāng)購(gòu)買。依托課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和教改項(xiàng)目等投入的經(jīng)費(fèi)，可以對(duì)國(guó)內(nèi)外的教學(xué)軟件或研發(fā)單位制作的教學(xué)電子資源或教材出版中附帶的光盤教學(xué)資源等采用購(gòu)買方式有選擇的補(bǔ)充。例如，清華大學(xué)李玉柱教授編寫的“流體力學(xué)電子教案”，上海交通大學(xué)丁祖榮教授編寫的“流體力學(xué)多媒體電子教案”、“流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程”，浙江大學(xué)毛根海教授編寫的“工程流體力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程”等數(shù)字化教學(xué)資源，已由高等教育出版社出版發(fā)行。最后，對(duì)課程的關(guān)鍵素材，如無法免費(fèi)獲得或購(gòu)置成本昂貴，可采取自主研發(fā)方式，制作原創(chuàng)素材，進(jìn)行定制開發(fā)。海軍工程大學(xué)曾在自己設(shè)計(jì)研制的流動(dòng)循環(huán)顯示水槽中，拍攝過《渦街》《粘性阻力與升力》《流場(chǎng)顯示》等專題錄像片，在教學(xué)過程中取得了很好的教學(xué)效果。自主開發(fā)的好處是可以鍛煉教學(xué)隊(duì)伍，制作的素材更能符合需求實(shí)際，而且擁有所研發(fā)素材的自主產(chǎn)權(quán)，可以在高校之間進(jìn)行自由交流，實(shí)現(xiàn)資源互換共享。

（三）按照先進(jìn)教學(xué)理念建設(shè)成品素材庫(kù)

按照學(xué)科性、適用性、易用性原則循序漸進(jìn)地建設(shè)成品素材庫(kù)。成品素材庫(kù)建設(shè)必須體現(xiàn)課程需求，并與課程標(biāo)準(zhǔn)、所用教材、講授內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排等緊密結(jié)合起來。原始素材可以搜集很多，但質(zhì)量參差不齊。有些原始素材概念定義不同，文字大小不一，公式符號(hào)有異，圖像分辨率差異性很大，因而不能簡(jiǎn)單堆積、生搬硬套。在建設(shè)成品素材庫(kù)的過程中，應(yīng)該緊緊圍繞課程的內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)、重難點(diǎn)、特點(diǎn)和需求進(jìn)行分類、整合、優(yōu)化和二次開發(fā)，既要考慮有利于教師突破教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，又要考慮有利于學(xué)生的認(rèn)知促進(jìn)以及學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)的維持，使得所建成的成品資源庫(kù)能夠直接用于教學(xué)，支持教學(xué)，并能使教師快捷地找到所需要的資源，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)的最優(yōu)化。在成品素材庫(kù)的建設(shè)中，我們將“身邊的流體力學(xué)現(xiàn)象、流動(dòng)的工程實(shí)際、最新的科研成果、科學(xué)研究的思想方法”等原始素材融入PPT電子教案，在課堂教學(xué)中取到了事半功倍的效果[5]。引入身邊的流體力學(xué)現(xiàn)象，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課堂教學(xué)生動(dòng)有趣。引入流動(dòng)的工程實(shí)際，可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)的針對(duì)性和有效性，搭起理論和實(shí)踐的橋梁。引入最新的科研成果，可以拓展學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。引入科學(xué)家的生平事跡，可以激勵(lì)學(xué)生熱愛科學(xué)事業(yè)，并在潛移默化中掌握科學(xué)的研究方法。建成的知識(shí)點(diǎn)庫(kù)、概念題庫(kù)、例題習(xí)題庫(kù)、PPT電子教案等，不僅可為教師提供便利的教學(xué)資源，而且也可適時(shí)提供給學(xué)生學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)使用。建成的試題庫(kù)緊密結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和考試要求，包括概念、選擇、計(jì)算和應(yīng)用等內(nèi)容，能夠自由組卷或固定搭配出卷，可為考教分離、客觀評(píng)價(jià)教學(xué)效果提供有利條件。

（四）立足課堂教學(xué)完善課程資源庫(kù)

資源庫(kù)的建設(shè)的目的在于應(yīng)用。既要發(fā)揮課程組所有成員建設(shè)資源庫(kù)的積極性，更要發(fā)揮這些成員應(yīng)用于課堂教學(xué)并不斷完善資源庫(kù)的積極性。教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，在建設(shè)和使用資源庫(kù)時(shí)，需要堅(jiān)持開放、共建、共享原則，形成資源建設(shè)共同體。開放就是資源要能方便地進(jìn)行修改、重組和利用；共建就是要求課程組的全體教師參與建設(shè)，任務(wù)分解到人；共享就是要將建成的資源庫(kù)素材，全部提供課程組教師免費(fèi)使用。此外，建成的教學(xué)資源庫(kù)在使用時(shí)，還需結(jié)合教師自身特點(diǎn)和不同的施訓(xùn)對(duì)象，進(jìn)行個(gè)性化打造和優(yōu)化。建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)需要付出辛勤的勞動(dòng)，只有通過發(fā)揮課程組全體教師共建的力量，才能讓每一位教師都共享豐富的教學(xué)素材，從而達(dá)到整體提高教學(xué)質(zhì)量的目的。通過教學(xué)資源共建共享、課堂教學(xué)實(shí)踐不斷完善和定期經(jīng)驗(yàn)交流機(jī)制，激發(fā)課程組全體教師不斷參與教學(xué)資源動(dòng)態(tài)更新與建設(shè)的積極性，使教學(xué)資源庫(kù)處于持續(xù)使用與發(fā)展的良好狀態(tài)之中。

第三篇：流體力學(xué)教學(xué)實(shí)踐探討論文

[論文摘要]論文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出了以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主、以現(xiàn)代化教學(xué)手段為輔的教學(xué)方法。結(jié)合實(shí)例講清楚基本概念，夠用為度重點(diǎn)突出理論公式的應(yīng)用是常規(guī)教學(xué)應(yīng)遵循的模式，并與多媒體輔助教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，達(dá)到提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

[論文關(guān)鍵詞]流體力學(xué) 教學(xué)實(shí)踐 傳統(tǒng)教學(xué) 多媒體技術(shù) 教學(xué)質(zhì)量

一、前言

《流體力學(xué)》是研究流體所遵循的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學(xué)，它建立在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)室模擬、經(jīng)典理論分析、數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)上，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撔?、原理的抽象性、概念多、方程推?dǎo)繁雜等特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生具備高等數(shù)學(xué)知識(shí)及綜合分析與處理問題能力的要求較高，因而大部分學(xué)生覺得該課程抽象、枯燥、難懂，普遍缺乏對(duì)流體力學(xué)理論的感性認(rèn)識(shí)，都有某種程度的畏懼感，導(dǎo)致教師難教、學(xué)生難懂成為較普遍的現(xiàn)象。

我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、過程裝備與控制工程、土木工程、安全工程、采礦工程、環(huán)境工程、礦物加工工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、工程力學(xué)等專業(yè)的學(xué)生都須具備不同程度的流體力學(xué)知識(shí)和技能，它是各專業(yè)后續(xù)課程如：液壓傳動(dòng)、水力學(xué)、流體機(jī)械、空氣調(diào)節(jié)、傳熱學(xué)等課程的基礎(chǔ)。

為此，作者通過教學(xué)實(shí)踐，就多樣化的教學(xué)方法、更新的教學(xué)內(nèi)容、引入高科技的教學(xué)手段等方面進(jìn)行探討，以期提高《流體力學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量。

二、以傳統(tǒng)課堂教學(xué)為主

《流體力學(xué)》的課程體系分為基本理論、基本應(yīng)用和專門課題三大知識(shí)模塊，它要求學(xué)生具備扎實(shí)的微積分知識(shí)、力學(xué)知識(shí)等。學(xué)生在接觸流體力學(xué)課程伊始，對(duì)抽象的理論理解速度慢，對(duì)枯燥的公式及其推導(dǎo)過程容易厭煩，因而《流體力學(xué)》的教學(xué)應(yīng)該以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的課堂教學(xué)中，學(xué)生獲取知識(shí)主要是聽教師講課，通過板書教師細(xì)致耐心地闡述概念、推導(dǎo)公式、突出重點(diǎn)、強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，以學(xué)生容易接受的講課速度，留給學(xué)生更多的思考和消化的時(shí)間，再配合上教師的表情、手勢(shì)、師生之間的互動(dòng)，會(huì)達(dá)到很好的教學(xué)效果。

(一)結(jié)合實(shí)例，講清楚基本概念

流體力學(xué)的概念多、現(xiàn)象多，且很多概念和現(xiàn)象比較抽象，難以理解，諸如：拉格朗日法、歐拉法、流線、跡線、邊界層等。因而利用身邊的實(shí)例對(duì)這些抽象的概念進(jìn)行講解，例如在講授描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法——拉格朗日法和歐拉法時(shí)，學(xué)生們很難理解。為了將概念通俗化，上課時(shí)筆者以城市公共交通部門統(tǒng)計(jì)客運(yùn)量所采用兩種方法為例：①在每一輛公交車上安排記錄員，記錄每輛車在不同時(shí)刻（站點(diǎn)）上下車人數(shù)，此法類似于拉格朗日法的質(zhì)點(diǎn)跟蹤，它與跡線的定義對(duì)應(yīng)；②在每一公交站點(diǎn)安排記錄員，記錄不同時(shí)刻經(jīng)過該站點(diǎn)車輛的上下車人數(shù)，此法等同于歐拉法，與流線的定義對(duì)應(yīng)。

在講解伯努利方程原理的時(shí)候，例舉1912年“豪克”號(hào)鐵甲巡洋艦與同行疾駛“奧林匹克”號(hào)遠(yuǎn)洋輪相撞的船吸現(xiàn)象，讓學(xué)生清楚掌握流體的壓強(qiáng)與它的流速有關(guān)，流速越大，壓強(qiáng)越?。环粗嗳?。

概念是公式推演的基石，沒有準(zhǔn)確的概念，后續(xù)的公式推演幾乎難以為繼，清晰的概念會(huì)使公式的講解和推演變得更加簡(jiǎn)易。利用淺顯易懂的生活實(shí)例來闡述抽象的概念及其之間的內(nèi)部聯(lián)系和區(qū)別，教師易教、學(xué)生易懂，將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

（二）以用為度，重點(diǎn)突出理論公式的應(yīng)用

伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用，是流體靜力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，始終貫穿著整篇教材。在講解該理論公式的時(shí)候，先從容易理解的靜力學(xué)平衡微分方程推導(dǎo)開始，強(qiáng)調(diào)公式所依據(jù)的原理是牛頓第二定律，假設(shè)條件是平衡、理想、靜止的流體，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生如何理解公式各項(xiàng)的幾何意義和物理含義，掌握公式的實(shí)際應(yīng)用。這樣學(xué)習(xí)到后面的動(dòng)力學(xué)伯努利方程時(shí)，先易后難、循序漸進(jìn)，學(xué)生就覺得不會(huì)那么深?yuàn)W。在講解相對(duì)平衡的流體壓強(qiáng)分布規(guī)律時(shí)，就要求學(xué)生必須掌握推導(dǎo)過程，因?yàn)樗诮鉀Q一般平衡流體內(nèi)部的壓強(qiáng)分布規(guī)律及其對(duì)固體壁面的作用力問題時(shí)非常重要。而對(duì)于連續(xù)性方程和動(dòng)量方程的學(xué)習(xí)，只強(qiáng)調(diào)記住結(jié)論和理解公式中各個(gè)物理量的含義。這樣做，有效地避免了大量公式繁瑣的推導(dǎo)給學(xué)生帶來的畏難情緒，也能夠做到以用為度、重點(diǎn)突出。

不可否認(rèn)，依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件、以教師為主體的傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)形式單一，教學(xué)手段不先進(jìn)，教學(xué)效率不高，適應(yīng)不了課程教學(xué)學(xué)時(shí)少、受教育學(xué)生數(shù)增加的情況。

三、以現(xiàn)代化的教學(xué)手段為輔

當(dāng)前以計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)為主的現(xiàn)代化教學(xué)手段已經(jīng)普遍地應(yīng)用于高校的教學(xué)中。制作教學(xué)用的視頻、多媒體軟件、電子課件等素材，作為課堂教學(xué)有力的輔助教學(xué)手段，可以在有限的時(shí)間內(nèi)，利用圖文并茂的信息傳播方式，將課程內(nèi)容及有關(guān)背景資料以影像、圖片等形式，直觀地傳播給學(xué)習(xí)者，將流體力學(xué)中抽象的概念和理論具體化、形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生能夠從感性認(rèn)識(shí)開始，逐步上升到理性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而能夠達(dá)到運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

結(jié)合流體力學(xué)精品課程的建設(shè)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)制作了流體力學(xué)多媒體電子教案，并在教學(xué)過程中不斷完善，逐步取得了良好的教學(xué)效果。在設(shè)計(jì)與制作多媒體課件時(shí)，遵循課堂教學(xué)的基本規(guī)律，既發(fā)揮傳統(tǒng)板書教學(xué)中容易帶動(dòng)學(xué)生思路、逐條在黑板上書寫的特點(diǎn)，在課件制作中根據(jù)講解的進(jìn)度逐條展現(xiàn)公式條目等內(nèi)容，同時(shí)又將難以理解、難以用語(yǔ)言描述的拉格朗日法和歐拉法、流線、邊界層和紊流等抽象概念和流動(dòng)現(xiàn)象，以多媒體的方式在課堂上直觀地呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生建立清晰的印象。教學(xué)團(tuán)隊(duì)收集、制作了大量的多媒體素材，例如在講解雷諾判據(jù)的時(shí)候，制作了雷諾實(shí)驗(yàn)的FLIASH素材，以動(dòng)畫的形式向?qū)W生展示了流體流動(dòng)的兩種不同狀態(tài)，以及流態(tài)判據(jù)—雷諾數(shù)與流動(dòng)速度、管徑、流體種類有關(guān)系。運(yùn)用多媒體輔助手段表達(dá)后，能夠幫助學(xué)生很好地理解課程的重、難點(diǎn)，提高教學(xué)效率。利用多媒體技術(shù)，還可以制作需占用大量時(shí)間板書和不易通過板書表述的內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。

多媒體教學(xué)的內(nèi)容一定要做到提綱挈領(lǐng)、重點(diǎn)突出，有所為有所不為。多媒體技術(shù)沒有好壞之分，只有合理使用與不當(dāng)使用之別。但是實(shí)踐應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)有的教師完全拋棄以往的黑板式教學(xué)模式，離開多媒體手段就上不了課；有的教師將教材內(nèi)容全部照搬到了課件中，自己就成了的幻燈片放映員，“照機(jī)宣科”；有的教師制作的多媒體課件過分追求課件的美觀性，界面過于華麗，淡化了教學(xué)重點(diǎn)；也有的教師忽略學(xué)生對(duì)課件內(nèi)容理解消化的時(shí)間，致使學(xué)生的思維跟不上教師講解的速度，降低了教學(xué)效果。上述現(xiàn)象將會(huì)造成一種新形式的“滿堂灌”，只不過是由“人灌”變成“機(jī)灌”而已。

四、總結(jié)

流體力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學(xué)模式能夠?qū)⑶昂笾R(shí)貫通，突出重點(diǎn)，化煩就簡(jiǎn)、引入實(shí)例形象闡述概念原理，促進(jìn)知識(shí)的系統(tǒng)化進(jìn)程；多媒體教學(xué)能將難于理解的知識(shí)通過圖文、音像生動(dòng)地顯現(xiàn)出來，幫助學(xué)生理解性記憶。借助于先進(jìn)的教學(xué)手段，將多媒體輔助教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來，力求課堂教學(xué)的形式和方法多樣化，既能保證課堂信息量大，又能避免單純多媒體授課的不足，才能提高教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量。以上是筆者在流體力學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì)，愿與同行共同切磋。

基金項(xiàng)目：2009年安徽省教育廳《流體力學(xué)》精品課程

[參考文獻(xiàn)]

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第四篇：流體力學(xué)總結(jié)

1，跡線------某一流體質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同時(shí)刻流經(jīng)的點(diǎn)組成的連線。

2，切應(yīng)力-------由于液體質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力抵抗這種運(yùn)動(dòng)，而此力與作用面平行，稱切應(yīng)力。3，理想流體------把流體看作絕對(duì)不可壓縮、不能膨脹、無粘滯性、無表面張力的連續(xù)介質(zhì)，稱為理想流體。4，流線------某一瞬時(shí)在流場(chǎng)中繪出的一條曲線，該曲線上的所有各點(diǎn)的速度向量都與曲線相切。5，流函數(shù)------二維流動(dòng)中，由連續(xù)性方程導(dǎo)出、其值沿流線保持不變的標(biāo)量函數(shù)。

6，勢(shì)函數(shù)------某函數(shù)對(duì)相應(yīng)坐標(biāo)的偏導(dǎo)數(shù)，等于單位質(zhì)量力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的投影，該函數(shù)稱為勢(shì)函數(shù)。7，連續(xù)介質(zhì)------認(rèn)為真實(shí)流體所占有的空間可以近似的看做由“流體質(zhì)點(diǎn)”連續(xù)地、無空隙地充滿著的，稱為連續(xù)介質(zhì)。

8，粘性流體------實(shí)際流體都是粘性流體。粘性指流體質(zhì)點(diǎn)間由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。9，有勢(shì)流------液體流動(dòng)時(shí)每個(gè)液體質(zhì)點(diǎn)都存在速度勢(shì)函數(shù)的流動(dòng)稱為勢(shì)流，不存在繞自身軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。, 10，渦旋強(qiáng)度------指微小渦束的渦旋通量（wd?）。d?：橫斷面積；w：旋轉(zhuǎn)角速度。

11，流管------指流面中所包含的流體。流面：在流場(chǎng)中作一空間曲線（非流線），過曲線上各點(diǎn)作流線所形成的面。, 12，激波------在氣體、液體和固體介質(zhì)中，應(yīng)力、密度和溫度等物理量在波陣面上發(fā)生突躍變化的壓縮波。二，問答

1，速度勢(shì)函數(shù)具有什么性質(zhì)？ 答：速度勢(shì)函數(shù)具有下列性質(zhì)：

（1）速度勢(shì)函數(shù)可允許相差一任意常數(shù)，而不影響流體的運(yùn)動(dòng)；

（2）φ（x，y）=常數(shù)時(shí)是等勢(shì)線，它的法線方向和速度矢量的方向重合；（3）沿曲線M0M的速度環(huán)量等于M點(diǎn)上φ值和M0點(diǎn)上φ值之差；???MM0udx?vdy??(M)??(M0)

（4）若考慮的是單連通區(qū)域，則由于封閉回線的速度環(huán)量 ??vdr?0

因此速度勢(shì)函數(shù)將是單值函數(shù)；若考慮的是雙連通區(qū)域，則速度環(huán)量?？梢圆坏扔诹悖虼甩湛梢允嵌嘀岛瘮?shù)，它們的關(guān)系是

?（M）??(M0)?k1???其中，k1是封閉回線的圈數(shù)。2，水流運(yùn)動(dòng)的流函數(shù)具有什么性質(zhì)？ 答：流函數(shù)ψ具有下列性質(zhì)：

（1）ψ可以差一任意常數(shù)，而不影響流體的運(yùn)動(dòng)；

（2）ψ（x,y）=常數(shù)時(shí)是流線，亦即它的切線方向與速度矢量的方向重合；

（3）通過曲線M0M的流量等于M點(diǎn)和M0點(diǎn)上流函數(shù)之差，即Q??（M）??(M)

(4)在單連通區(qū)域內(nèi)若不存在源匯，則由Q?vnds?0推出流函數(shù)ψ是單值函數(shù)；若單連通區(qū)域內(nèi)有源匯或在雙連通區(qū)域內(nèi)，則一般Q?vnds?0由此，流函數(shù)ψ一般說來是多值函數(shù)，且各值之間的關(guān)系為

????（M）??（M0）?k1Q其中，k1是封閉回線的圈數(shù)。3，什么是單連通區(qū)域？什么是多聯(lián)通區(qū)域？

答：（1）如果區(qū)域內(nèi)任一封閉曲線可以不出邊界地連續(xù)的收縮到一點(diǎn)，則此連通區(qū)域成為單連通區(qū)域。（2）能做多個(gè)分隔面而不破壞區(qū)域連通性的稱之為多連通區(qū)域。

（3）分隔面：是這樣的曲面，它整個(gè)位于區(qū)域內(nèi)部，而且它和區(qū)域邊界的交線是一條封閉曲線。4，動(dòng)力粘滯系數(shù)μ和運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)ν的區(qū)別和聯(lián)系是什么？ 答：聯(lián)系：都可以用來表示液體粘滯性的大?。沪陀搔掏茖?dǎo)而來：??

?區(qū)別：μ是動(dòng)力量（Pa?s），ν是運(yùn)動(dòng)量?(m/s);后者不包括力的量綱而僅僅具有運(yùn)動(dòng)量綱。5，描述液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法？區(qū)別？ 答：拉格朗日法，歐拉法

區(qū)別：拉格朗日法著眼于每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)自始至終的運(yùn)動(dòng)過程，描述它們的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律；而歐拉法是著眼于空間點(diǎn)，設(shè)法在空間中的每一個(gè)點(diǎn)上描述出流體運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間的變化狀況。6，在什么條件下流線和跡線重合？

答：流線是同一時(shí)刻不同質(zhì)點(diǎn)所組成的線，與拉格朗日觀點(diǎn)聯(lián)系；跡線是流體質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)時(shí)所描繪出來的曲線，與歐拉觀點(diǎn)聯(lián)系。在定常運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者必然是重合的。

定常運(yùn)動(dòng)：流場(chǎng)內(nèi)函數(shù)不依賴時(shí)間t的運(yùn)動(dòng)稱為定常運(yùn)動(dòng)。

7，“均勻流一定是恒定流，急變流一定是非恒定流”，這種說法是否正確？為什么？ 答：不正確。

均勻流是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相對(duì)于時(shí)間而言，是判斷流體運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)。如：當(dāng)流量不變，通過一變直徑管道時(shí)，雖然是恒定流，但它不是均勻流。

8，對(duì)于簡(jiǎn)單剪切流動(dòng)，因其流線平行，流體質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)，所以該運(yùn)動(dòng)是無渦流。這種判斷是否正確？為什么？ 答：不正確。

無渦流指液體流動(dòng)時(shí)各質(zhì)點(diǎn)不存在繞自身軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于剪切流動(dòng)，盡管流體流線平行，但（rotv）z?-a（a為常數(shù)），處處有旋。

9，流體力學(xué)中的系統(tǒng)是什么意思？有哪些特點(diǎn)？ 答：系統(tǒng)也稱體系，是指某一確定流體的點(diǎn)集合的總體。

系統(tǒng)隨流體運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，其邊界把系統(tǒng)和外界分開；系統(tǒng)邊界的形狀和所包圍的空間大小隨運(yùn)動(dòng)而變化。

在系統(tǒng)的邊界上，沒有流體流入或留出，即系統(tǒng)與外界沒有質(zhì)量交換，始終由同一些流體質(zhì)點(diǎn)組成，但可以通過邊界與邊界發(fā)生力的作用和能量交換。210，簡(jiǎn)述流體膨脹性的意義及其影響因素。

答：膨脹性：流體溫度升高時(shí)，流體體積也增加的特性。又定義為在壓強(qiáng)不變的條件下，溫度升高一個(gè)單位時(shí)流體體積的相對(duì)增加量。

影響因素：溫度，液體本身的性質(zhì)。

11，微分形式和積分形式的基本方程各有什么特點(diǎn)？ 答：微分形式是了解流動(dòng)過程各參數(shù)的變化規(guī)律。

積分形式是流動(dòng)過程在某處參數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化時(shí)采用的形式。

12，什么是渦旋不生不滅定理？

答：即拉格朗日定理：若流體理想、正壓，且外力有勢(shì)。如果初始時(shí)刻在某部分流體內(nèi)無旋，則以前或以后任一時(shí)刻中這部分流體皆無旋。反之，若初始時(shí)刻該部分流體有旋，則以前或以后的任何時(shí)刻中這一部分流體皆有旋。

13.試分析圖中三種情況下水體A受哪些表面力和質(zhì)量力？（1）靜止水池；（2）順直渠道水流；（3）平面彎道水流。

答：（1）壓應(yīng)力；重力。

（2）壓應(yīng)力，切應(yīng)力；重力。

（3）壓應(yīng)力，切應(yīng)力；重力，慣性力。

14，（1）寫出以下兩個(gè)方程的名稱：

方程一：?ui?0 ?xi方程二：?ui?ui1?p?uj?Fi??v?2ui ?t?xj??xi（2）從單位重量流體能量觀點(diǎn)簡(jiǎn)要說明兩方程中各項(xiàng)的物理意義，以及兩方程的物理意義。

（3）這兩個(gè)方程在應(yīng)用條件上有何相同和差異之處？

三，計(jì)算

1，已知恒定流場(chǎng)中的流速分布如下，求此流場(chǎng)中的流線和跡線。

u1??ax

2u2?ax1（a≠0）

u3?0

2，3，已知定常流場(chǎng)中的流速分布為 dV?V?????(V??)V（??），寫出該式在直角坐標(biāo)系及下標(biāo)記號(hào)的表達(dá)式。??dt?t?x1?x2?x3u1??ax2x1?x222,u2?ax1x1?x222,u3?0

x1?0,x2?0,a?const(?0)

求其線變形率，角變形率和旋轉(zhuǎn)角速度。試判斷其是否為有勢(shì)流。

4，已知不可壓平面無旋流動(dòng)的流函數(shù)??x1?x1x2?x2，求其速度勢(shì)函數(shù)。

5，潛艇水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，前艙皮托管水銀U形管上讀數(shù)為h=17cm，海水比重為1.026，皮托管流速系數(shù)為c0=0.98。試求潛艇航速。

6，已知二元流場(chǎng)的速度勢(shì)為??x2?y2。

（1）試求ux，uy，并檢驗(yàn)是否滿足連續(xù)條件和無旋條件。（2）求流函數(shù)，并求通過（1,0），（1,1）兩點(diǎn)的兩條流線之間的流量。

7，有一旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，同心軸和筒中間注入牛頓流體，筒與軸的間隙?很小，筒以?等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，且保持流體溫度不變。假定間隙中的流體作圓周方向流動(dòng)，且為線性速度分布，又L很長(zhǎng)，所以底部摩擦影響不計(jì)。如測(cè)得軸上的扭矩為M，求流體的粘性系數(shù)。

?pijdvi8，?，寫出該式在直角坐標(biāo)系下及矢量形式的表達(dá)式。??Fi?dt?xj

9，圖示為重力作用下的兩無限寬斜面上具有等深自由面的二維恒定不可壓縮流體的層流運(yùn)動(dòng)。深度H為常量，斜面傾角為α，流體密度為ρ，動(dòng)力粘度為μ，液面壓強(qiáng)pa為常量，且不計(jì)液面與空氣之間的粘性切應(yīng)力。試分析此流體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的求解思路和步驟（不需要求解出方程）。

10，圖示為重力作用下的兩無限寬水平平板間的二維恒定不可壓縮流體的層流運(yùn)動(dòng)。平板間距為a，流體密度為ρ，動(dòng)力粘度為μ，上板沿x方向移動(dòng)的速度U為常量。試求平板間流體的速度分布。

課本

P138：一，7、9、10、14；二，1（2、3、7）、4；三，1、3 P199：2、3、6、8 P239：1（1、3）；2（1）；8 P166：1、3、5、7

第五篇：(流體力學(xué)定義)

流體力學(xué)定義：

研究流體的平衡及運(yùn)動(dòng)規(guī)律 流體與固體之間的相互作用規(guī)律 以及流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其它形式的運(yùn)動(dòng)之間的相互作用規(guī)律的一門科學(xué)流體特征：

流體具有受到任何微小剪切力都能產(chǎn)生連續(xù)形變的特征 即流體的流動(dòng)性 不能抵抗拉力和切向力 但能承受壓力流體連續(xù)介質(zhì)模型：

流體由流體質(zhì)點(diǎn)組成 流體質(zhì)點(diǎn)充滿所占空間 流體質(zhì)點(diǎn)之間無任何間隙存在 流體質(zhì)點(diǎn)是微觀上充分大 宏觀上充分小的分子團(tuán)

流體的壓縮性：

在一定溫度下 作用在流體上的壓強(qiáng)增高時(shí)流體的體積將減小 這種特性稱為流體的壓縮性 不可壓縮流動(dòng)與不可壓縮流體： 流體的壓縮性及相應(yīng)的體積彈性模量是隨流體的種類 溫度和壓力而變化的 當(dāng)壓縮性對(duì)所研究的流動(dòng)影響不大 可以忽略不計(jì)時(shí) 這種流動(dòng)稱為不可壓縮流動(dòng) 反之稱為可壓縮流動(dòng)流體的膨脹性：

在壓強(qiáng)一定的條件下 隨著流體溫度升高 其體積增大的性質(zhì)稱為流體的膨脹性流體的粘性：

粘性是指流體微團(tuán)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生切向做功的性質(zhì) 是流體發(fā)生機(jī)械能損失的根據(jù)溫度對(duì)粘性的影響： 液體隨溫度的升高 液體的粘度減小氣體：隨溫度的升高氣體的粘性增加

實(shí)際流體與理想流體： 實(shí)際流體具有粘性 因此在流體流動(dòng)時(shí)都產(chǎn)生粘性力 忽略粘性或假定沒有粘性的流體稱為理想流體

作用在流體上的力：1 表面力 包括壓力 切向力 2質(zhì)量力靜力學(xué)：研究流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的平衡條件及其內(nèi)部的壓力分布規(guī)律。

靜止流體的壓強(qiáng)特征： 1流體靜壓強(qiáng)方向沿著作用內(nèi)面法線方向，即垂直指向作用面。2靜止流體中任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)與作用面方位無關(guān)，即在靜止流體中的任意點(diǎn)上，受到來自各個(gè)方向的靜壓強(qiáng)大小均相等。壓強(qiáng)的表示方法：絕對(duì)壓強(qiáng) 相對(duì)壓強(qiáng) 真空壓強(qiáng)

靜力學(xué)基本方程的幾何意義：z 位置水頭 p/ρg 壓強(qiáng)水頭，z +p/ρg 總水頭。

靜力學(xué)基本方程的物理意義： 位置水頭z表示單位重量的流體從某一基準(zhǔn)面算起所有的位置勢(shì)能。簡(jiǎn)稱比位能。壓強(qiáng)水頭p/pg表示單位重量流體從壓強(qiáng)大為大氣壓強(qiáng)算起所具有的壓強(qiáng)勢(shì)能簡(jiǎn)稱比壓能

靜止流體作用在壁面上的力總壓力：

靜止流體作用在任意形狀面上的總壓力大小等于平面形心處的壓強(qiáng)乘以該平面的面積。靜止流體作用在曲面上的總壓力的大小和方向：

水平方向：水平方向投影面上所受的力。

垂直方向：壓力體的液重。壓力體：

由液體的自由表面（或其延伸面）承受壓力的曲面和由該曲面的邊線向上垂直引伸到自由液面（或其延伸面）的各個(gè)表面所圍成的體積。它是為求靜止流體作用在曲面上的力的垂直分量 拉格朗日法：

著眼于流體質(zhì)點(diǎn)本身的運(yùn)動(dòng)情況，考察流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的全過程，所以又稱跟蹤法。歐拉法：

著眼于流場(chǎng)的某個(gè)固定位置 觀察不同流體質(zhì)點(diǎn)流經(jīng)該位置時(shí)的參數(shù)變化情況。又稱站崗法。跡線：

同一流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡線稱為跡線。流線：

某一瞬時(shí)，在流場(chǎng)中畫出由不同流體質(zhì)點(diǎn)組成的空間曲線，該曲線上任一點(diǎn)的切線方向與流體在該點(diǎn)的速度方向一致，這條曲線即為流線。

流管：在流場(chǎng)中任取一條不是流線的封閉曲線L 過曲線上各點(diǎn)做流線，由這些流線圍成的一個(gè)管狀曲面 稱為流管。

流束：流管內(nèi)全部流體的總和，稱為流束。

有效斷面： 在流束或總流中，與所有流線相互垂直的斷面稱為有效斷面。濕周 水力半徑 緩變流和急變流：

緩變流是指流場(chǎng)中流線之間夾角較小和流線曲率半徑比較大的流動(dòng)。不同時(shí)具備上面兩個(gè)條件的流動(dòng)稱為急變流 流函數(shù)的性質(zhì)： 1等流函數(shù)線為流線

2平面流動(dòng)中任意兩條流線間的流函數(shù)差值等于兩條流線間的單寬流量

層流 流體呈層狀流,層與層之間不相摻混

湍流 流體質(zhì)點(diǎn)邊撞擊邊摻混邊流動(dòng)

邊界層（附面層）：流體固壁附近的一個(gè)很薄的粘性流體流動(dòng)層，在此薄層內(nèi)流體速度梯度很大，薄層外流體速度梯度很小 粘性底層：

貼近壁面處厚度極薄的流體層，在這一層中，受壁面的制約 流動(dòng)仍保持為粘性層流狀態(tài)過渡區(qū)：

在粘性底層外有一個(gè)由粘性底層向湍流區(qū)發(fā)展的過渡層湍流區(qū)：

在距壁面稍遠(yuǎn)處 流動(dòng)為充分發(fā)展的湍流狀態(tài) 此區(qū)域稱為湍流區(qū)

水力光滑管: 當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，近壁處粘性底層完全掩蓋住管壁粗糙突起,此時(shí)粗糙度對(duì)湍流不起作用.水力粗糙管: 隨著雷諾數(shù)增加,當(dāng)管壁突起完全暴露在湍流區(qū)時(shí)形成粗糙管.幾何相似；

指原型流動(dòng)與模型流動(dòng)的空間及邊界對(duì)應(yīng)的幾何尺寸稱比例運(yùn)動(dòng)相似

指原型和模型兩個(gè)流場(chǎng)的空間和邊界所對(duì)點(diǎn)上的速度方向相同 大小成比例動(dòng)力相似

指原型和模型兩個(gè)流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的各種同類力方向相同 大小成比例

歐拉數(shù)物理意義 壓力與慣性力的比值

雷諾數(shù)物理意義 慣性力與粘性力的比值 局部阻力產(chǎn)生的原因

1流動(dòng)中流速的重新分布 2在漩渦中粘性力做功3流體中質(zhì)點(diǎn)相互摻混 撞擊引起的變化 減小局部損失的措施:減少沿程損失.1.減小管道長(zhǎng)度L.2.合理增大管徑d.3降低管壁當(dāng)量粗糙度.4.盡可能采用圓管.5.降低系統(tǒng)粘度

壓力管路: 凡是液體充滿全管,并在一定壓差下流動(dòng)的管路成為壓力管路

長(zhǎng)管：指流體沿管路流動(dòng)時(shí)的水頭損失以沿程損失為主 而局部損失和速度水頭二者的總和與沿程阻力相比很小

短管 指流體沿管道流動(dòng)時(shí)局部損失和速度水頭在損失中所占比例較大

串聯(lián)管路:不同管徑的管段逐漸收尾連接而成的管路.并聯(lián)管路:入口端和出口端分別連接在一起的兩條或兩條以上的簡(jiǎn)單管路或串聯(lián)管路.串聯(lián)管路各段流量相等 總阻力為各段阻力之和 并聯(lián)管路總流量為各支管流量之和 各支管阻力都相等

水擊現(xiàn)象：

在有壓管路系統(tǒng)中 由于閥門突然關(guān)閉或開啟（或其它原因）使管內(nèi)流速發(fā)生突然變化 從而引起管內(nèi)壓力急劇交替升降的現(xiàn)象稱為水擊現(xiàn)象 水擊波的傳播過程: 1.當(dāng)閥門關(guān)閉后t=1/c時(shí)刻水擊壓力波傳至管路入口處.此時(shí)管路中液體全部收到壓縮.并停止了流動(dòng).同時(shí)整個(gè)管壁受壓膨脹.此過程為減速增壓過程.2.當(dāng)t=2/c時(shí)管內(nèi)壓力全部恢復(fù)到起始?jí)毫?并以U速度倒流.同時(shí)管壁全部恢復(fù)原狀.3.當(dāng)閥門關(guān)閉后t=3/c時(shí).減壓波傳到管道入口處.主管內(nèi)流體處于低壓靜止?fàn)顟B(tài),管壁處于收縮狀態(tài).4.在t=4/c時(shí),不平衡斷面一次以速度C傳到閥門處.而此時(shí)正是第一個(gè)過程的開始.水擊: 由于某種原因引起管內(nèi)液體流速突然變化,例如迅速開關(guān)閥門.突然停泵等.都會(huì)引起管內(nèi)壓力突然變化.這種現(xiàn)象叫管路中的水擊減小水擊的措施:

1適當(dāng)延長(zhǎng)閥門開閉時(shí)間 2縮短受水擊影響的管道長(zhǎng)度來降低水擊壓力

3減小閥門關(guān)閉前管道中流速以減小水擊壓力

4在管路適當(dāng)位置上設(shè)置蓄能器,以吸收壓能.減小水擊壓力 5水擊壓力與水擊壓力波傳播速度有關(guān) 減小水擊壓力波速度就能減小水擊壓力流體質(zhì)點(diǎn)：宏觀上充分小，微觀上充分大的分之團(tuán)

流體的運(yùn)動(dòng)方式：

1、平移運(yùn)動(dòng)

2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

3、變形運(yùn)動(dòng)（線變形和角變形）

控制體：對(duì)于流體可用流道中連續(xù)流動(dòng)的流體的某一定界來推導(dǎo)，則這個(gè)界區(qū)叫做控制體。等壓面 在一種連續(xù)的靜止流體中 靜壓力相等的各點(diǎn)組成的面 性質(zhì)1等壓面就是等勢(shì)面2作用在靜止流體中的任一點(diǎn)的質(zhì)量力與通過該點(diǎn)的等壓面垂直3兩互不相混的流體處于平衡狀態(tài)時(shí)他們的分界面是等壓面 不可壓縮流體：在流動(dòng)過程中密度不變的流體為不可壓縮流體 為什么要減小水擊；水擊現(xiàn)象的出現(xiàn)將影響管路系統(tǒng)的正常運(yùn)動(dòng)和水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 造成管壁和關(guān)鍵的破裂