流体力学课程教学研究

《工程流体力学》教学方法改革与研究[摘要]为了更好地发挥《工程流体力学》课程的基础教学作用，根据上海海洋大学《工程流体力学》课程开设的现状，以及国内一些知名高校开设本门课程的情况，本文总结了笔者所在的教研组多年来教授该课程的一些体会，通过对教学内容和教学方法手段进行改革，不断培养学生工程意识和工程实践能力，提高创新能力，才能使学生真正掌握该课程的核心知识，提高他们分析问题和解决问题的能力。

[关键词]工程流体力学教学方法改革工程实践一、提炼课程核心思想、调整教学内容近几年来，随着我国及上海市海洋战略布局和海洋经济的发展，上海海洋大学作为一所以海洋、水产和食品为特色的高校，在学科和专业建设方面取得了较大进步，《工程流体力学》作为一门专业基础理论课，其地位愈来愈显得重要。

其中海洋学院、食品学院和工程学院几十年来在本科和研究生教育中，一直将《工程流体力学》和《高等流体力学》作为一门相当重要的专业基础课。

特别是，工程学院的机制专业将《工程流体力学》作为该专业学生的一门必修课，随着学校的发展，这门课程必将渗透到生命学院的水产、水生物、设施渔业、水环境等专业和方向中。

目前根据已定的教学计划，每学年有近650名学生学习这门课，由于各专业对其内容眼球的不同，需要结合各专业的特点，提炼课程核心思想、调整教学内容，通过不同的模块组合，确实提高学生的学习兴趣，促进教学质量的提高。

上海海洋大学《工程流体力学》任课教师根据多年的教学大纲及要求编写了“工程流体力学”教材，同时完成了配套教材的ppt 电子教案，要求学生掌握流体力学的基本知识、原理和计算方法，主要包括：静平衡微分方程、流体对固壁的总压力、流体运动的描述、伯努利方程、动量（矩）方程、量纲分析、相似原理、绕流阻力等。

在弄清概念，掌握理论的基础上，能够学会运用基本理论分析解决实际问题，并掌握基本的实验技能，为从事专业工作、科研和其他专业课的学习打下基础。

为了便于学生的自主学习，又出版了配套教材的“工程流体力学习题解析”一书。

流体力学实验流体力学是研究流体运动规律以及与固体的相互作用的学科，是力学的一个重要分支。

为了更好地理解和应用流体力学理论，进行流体力学实验是必不可少的。

本文将介绍流体力学实验的基本内容、实验室设备和实验方法，以及进行实验时需要注意的事项。

一、实验内容流体力学实验内容丰富多样，既包括基础的实验，也包括高级的研究性实验。

在基础实验中，可以研究流体的压力、速度、黏性、流量等基本性质，并探索流体在不同条件下的变化规律。

在研究性实验中，可以考察流体的层流、湍流、边界层以及流动稳定性等问题，进一步深入了解流体力学的复杂现象。

二、实验室设备进行流体力学实验需要较为复杂的设备，包括流体实验台、流量计、压力计、速度计、水槽等。

其中，流体实验台是实验的主要设备，可以提供不同流体条件下的实验环境，用于控制流体的流速、压力和波动等参数。

流量计、压力计和速度计则用于测量流体的流量、压力和速度等物理量。

水槽则用于容纳流体，模拟流体力学实验中的场景。

三、实验方法进行流体力学实验时，需要依照一定的实验方法进行操作。

首先，确定实验的目的和预期结果，并设计好实验方案。

其次，准备好实验所需的设备和实验材料，并对实验环境进行准备。

然后，按照实验方案进行实验操作，记录实验数据并进行分析。

最后，根据实验结果进行结论和总结。

在实验过程中，还需要注意以下几点：1. 实验操作要准确细致，确保实验数据的准确性和可靠性。

2. 实验前要对实验设备进行检查和校准，确保设备和仪器的正常工作。

3. 定期对实验设备进行维护和保养，保证设备的稳定性和长期可用性。

4. 实验时要注意人身安全，遵守实验室安全操作规程，佩戴好安全装备。

5. 在实验结束后，及时清洁实验设备和实验现场，保持实验环境的整洁和卫生。

四、实验应用流体力学实验在学术研究和工程应用中具有广泛的应用价值。

通过实验可以验证流体力学理论模型的准确性，促进流体力学理论的发展。

同时，流体力学实验可以为工程设计和实际应用提供科学依据，帮助改善工程结构的流体性能，提高工程的安全性和可靠性。

流体力学课程创新教育的改革与探索流体力学是过程装备与控制工程专业的专业基础课，是二年级上学期的核心课程，同时也是该专业其他六门课程传热学、热工基础、化工原理下、过程流体机械、计算流体力学和过程设备设计的先修课程。

流体力学是2016 年江南大学卓越课程建设项目，在近两年的课程建设中，课题组在教师构成、教学内容，教学设计等方面进行了一系列改革，在课程设计和建设方面，除了课题组的交流与探讨外，“包装工艺学”的课题组老师也给我们提供了一些好的建议与指导。

而过程装备与控制工程专业流体力学卓越课程的建设也为其他专业流体力学的课程建设提供了一定的示范与引导作用。

一卓越课程课程建设流体力学主抓学生的探究、实践、创新，强调教师的启发、指导、点拨，注重学生学习知识的过程和思维能力的培养。

其基本环节如下：导学－探究－精讲－精练－拓展。

在教学过程中注意学科整体框架的导入，帮助学生学习迁移；引导学生对本学科的科学理论和实践知识产生探索的兴趣；选择重点内容、关键内容精讲；安排课后作业，提高分析计算能力；走入企业，开展一线的实习实践，提高感性认识。

1. 最新科技成果的引入1）引入流体力学发展的最新前沿知识和理念；2）引入有限元设计方法运用于流体力学计算；3）引入物联网技术应用到压力、温度、流量、液位等参数测量中。

2. 批判性教学环境的营造为了培养批判性创造性思维，在教学过程中尝试建立鼓励冒险、增强自信、气氛宽松的学习环境。

1）强调以教师主导、以学生主体的教学理念；2）鼓励师生之间平等地进行学术交流；3）鼓励学生提出问题、解决问题，激发学生学习兴趣。

图1 流体力学的课程衔接与地位二流体力学课程创新改革( 一) 教师构成本教学团队6 人，均具有博士学位6 人，所占比例为100%；教授1 人，副教授2 人；年龄层分布合理，50-59 岁1 人，所占比例为17%，40-49 岁1 人，所占比例为17%，30-39 岁3 人，所占比例为66%。

虚拟仿真驱动的混合式流体力学实验教学方法探索1. 内容概述虚拟仿真驱动的混合式流体力学实验教学方法，是一种结合了传统实体实验与现代虚拟仿真技术的创新教学模式。

该方法通过高度仿真的虚拟环境，让学生在计算机上就能体验到真实的流体力学实验过程，从而加深对流体力学原理和方法的理解。

在本方法中，学生不仅能够在虚拟环境中进行实验操作，还能通过数据分析、模型构建等手段，深入探究流体力学的复杂性和多样性。

与传统实验相比，虚拟仿真实验具有更高的灵活性和可重复性，使得学生可以在不同的实验场景下进行实践，以培养其创新能力和解决问题的能力。

该方法还充分利用了现代教育技术，如虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等，为学生提供更加沉浸式的学习体验。

通过这些技术，学生可以更加直观地观察和理解流体力学的现象，同时感受到科技带来的便利和创新。

虚拟仿真驱动的混合式流体力学实验教学方法，通过将传统实验与现代科技相结合，为流体力学教学提供了更加高效、便捷和深入的教学方式。

1.1 研究背景和意义随着科技的飞速发展，虚拟仿真技术已经成为一种重要的科研工具，在教育领域也展现出巨大的应用潜力。

混合式流体力学实验教学方法，结合了传统实验与虚拟仿真的优势，为流体科学的教学提供了全新的视角和方法。

在此背景下，研究虚拟仿真驱动的混合式流体力学实验教学方法具有重要的理论意义和实际价值。

这种教学方法有助于提高学生的实践能力和创新意识，通过虚拟仿真技术，学生可以在虚拟环境中进行实验操作，熟悉实验原理和流程，从而在真实环境下能够更加自信、高效地进行实验。

虚拟仿真还可以为学生提供更多的实验条件和选择，激发他们的探索精神和创新能力。

混合式流体力学实验教学方法有助于提升教学质量，传统的实验教学往往受限于实验设备、场地等因素，而虚拟仿真可以打破这些限制，提供丰富多样的实验场景和资源。

教师可以根据教学目标和学生需求，灵活设置实验项目和难度，实现个性化教学。

虚拟仿真技术可以记录学生的实验过程和结果，为教师评估学生的学习情况和改进教学方法提供依据。

基于Fluent案例的工程流体力学课程教学研究作者：殷金英王丽杰孙超刘月婵王博郭抗抗来源：《高教学刊》2024年第02期摘要：工程流体力学是大多数高等学校工程类专业必修的学科基础课程，典型特点是抽象、逻辑性强。

为使学生深刻理解工程流体力学关键问题，该文基于Fluent软件在理论教学中同步阐述弯管、缩放型圆管、斜三通管路流体力学问题数值模拟，在课堂教学过程中穿插数值计算结果，并让学生理解流动问题发生本质，从而激发学生学习兴趣，提高教学效果，培养学生分析问题的实践能力。

关键词：教学方法；数值模拟；Fluent；管道；速度；压强中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）02-0119-04Abstract： Engineering Fluid Mechanics is a professional basic course for many engineering majors in colleges. The typical characteristics of the course are abstract and complex logic. In order to give students a deeper understanding of the key knowledge of engineering fluid mechanics， this paper carries out course teaching based on Fluent software. In the theoretical teaching， the numerical simulation of fluid mechanics problems such as elbows， zoom tubes， and inclined three-way pipes is described simultaneously. The numerical calculation results are interspersed in the classroom theoretical teaching process. This approach facilitates students to understand the nature of flow problems， improve their learning interests， and enable the capabilities to solve problems in practice.Keywords： teaching method; numerical simulation; Fluent; pipeline; speed; intensity of pressure工程流體力学是热能工程、安全工程、建筑工程等专业基础课，与工程实际有着紧密联系。