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流體力學工程案例范文1

關鍵詞：行業類高校；高等流體力學；電力特色

作者簡介：張莉（1973-），女，河南商丘人，上海電力學院能源與機械工程學院，教授；李永光（1957-），男，湖南長沙人，上海電力學院科研處處長，教授。（上海 200090）

基金項目：本文系上海電力學院研究生學位課程建設項目（項目編號：YKJ-2012004）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）04-0086-02

2007年，上海電力學院（以下簡稱“我校”）熱能工程二級學科首次招生，“高等流體力學”首次開課，授課人數20余人，隨后幾年間授課人數逐年增長。2012年我校動力工程與工程熱物理一級學科又增設了工程熱物理、動力機械及工程兩個二級學科，“高等流體力學”授課范圍擴大的同時，授課人數也增加到60余人。但是鑒于我校研究生數量較少、研究生培養歷史較短以及師資力量相對薄弱等方面的原因，課程教學的教材只能選用已有的教材。在組織教學內容的過程中發現，大多數教材普遍存在一些問題，如過于強調基本理論、對數學知識的要求偏高、工程應用方面涉獵很少，或者有些工程學科專業的相關研究生教材又往往缺乏理論深度，工程應用背景針對性強，有的強調高速氣動、有的強調水動葉柵流動、有的強調渦動力學等等。鑒于此，作為行業類非重點高校，在“高等流體力學”課程的教學中有必要結合我校電力特色進行教學內容和教學模式的研究和探討。

一、課程教材的調研

為了能更好地做好此次教學研究工作，課程組首先對高校相關研究生專業的“高等流體力學”教材進行了調研，分別對清華大學、西安交通大學、上海交通大學、浙江大學、東南大學、華中科技大學、華北電力大學、東北電力大學等國內若干所大學相關課程的教材及內容做了簡單分析。

從調研情況看，所有高校都對流體力學的基本理論很重視，主要教學內容均包括了流動的基本概念和基本方程、流體運動學、勢流理論、渦旋流動、理想流體流動、粘性流體流動等，目的是使研究生通過學習流體的運動規律，掌握研究流動的方法進而分析解決實際的工程流動問題。同時，各高校的教材和主要教學參考書還注重與自身學科研究方向的結合，課程的某些重點內容與培養方向相接軌，突出了自身的特色。通過調研發現，“高等流體力學”作為研究生學位課，其教學內容在注重理論基礎的同時，還必須要與自身的相關學科研究方向相結合，在注重通用理論的基礎上，形成自己的特色。

二、我校授課對象的情況分析

做好此次的教學研究工作，還必須對我校的授課對象有一個清楚的認識。目前，“高等流體力學”已列為本校工程熱物理、熱能工程、動力機械及工程三個二級學科的研究生學位課程。盡管上述三個二級學科涉及能源、動力、機械等寬廣的工程領域，但結合我校的電力特色，這三個二級學科主要是為電力行業培養高級的專業人才，而在電力行業中流動現象多存在于流體機械、動力機械、換熱設備、容器、管道等部件，因此，在教學內容上應在透徹講解流體力學微分方程組的基礎上，注重聯系工程實際，偏重于講解流體在上述部件中的流動以及與這些部件間的相互作用。

研究生生源的實際情況也是教學過程中需要考慮的因素。到目前為止，我校共招收6屆研究生，通過向歷屆學生了解發現有以下情況存在：部分同學跨專業（如：數學專業、電力系統及其自動化專業、計算機與信息專業等）考入學校，本科階段沒有學習過“工程流體力學”課程；即使是研究生與本科專業背景相同的同學，他們也普遍認為”工程流體力學”較難，碩士入學考試時，大都不選考“工程流體力學”，這也使得他們可能在大三、甚至大二學完以后，再也沒有系統地梳理過流體力學知識。由于各高校專業方向的側重點不同，大部分同學對電力行業內的流體知識也不是特別了解；考入學校的學生多數為調劑生，入學成績整體不高。這些情況都表明，我校碩士研究生入學時的流體力學知識基礎相對比較薄弱，需要在授課過程中講授深層次新知識的同時，及時地對基礎知識進行回顧和提醒。

三、教學內容的組織

基于以上的調研和分析，課程組首先對教材進行了選取，對教學內容進行了組織。

1.教學目標的明確

“高等流體力學”是為工程熱物理、熱能工程以及動力機械與工程專業研究生設置的專業學位課程。根據專業人才培養的需要，結合長期本科教學的經驗，確定了課程的教學目標：通過對流體力學的基本概念、基本方程、理想不可壓縮流體的流動、粘性不可壓縮流體的流動、層流邊界層與紊流流動、理想可壓縮流體等內容的學習，深化學生對流體力學基本內容的理解，提高學生的理論水平，為相關專業課程的學習、課題的研究及論文的撰寫打好理論基礎。

2.教材的選用

“高等流體力學”是動力工程及工程熱物理學科的一門傳統課程，有很多課程教材可供選用。通過調研比較，西安交通大學有關電力生產的學科研究方向與我校的研究方向比較吻合，其在“動力工程及工程熱物理”一級學科中的學位課 “高等流體力學”選擇了西安交通大學出版社出版、張鳴遠等編著的《高等流體力學》一書作為教材，課程組通過對該書內容的分析，也一致認為張鳴遠等編著的《高等流體力學》比較適合我校側重于電力人才培養的需求，因此決定選用該書作為本校“高等流體力學”課程的教材。與此同時，將調研中搜尋到的各有特點的教材作為參考書目推薦給學生供他們參考使用。

3.教學內容的組織

在進行“高等流體力學”課程教學內容的組織時，結合我校研究生培養方案和學科建設，既照顧到經典流體力學的通用知識，又重視課程知識的針對性、行業應用的特殊性、學生學習的興趣以及與學校其他研究生課程的關聯性。課程內容的組織主要從以下幾個方面考慮：

（1）奠定扎實基礎。“高等流體力學”是一門系統性、邏輯性較強的課程，作為碩士研究生的學位課，在加深學生對流動所伴隨的物理現象的認識、概念的建立及規律分析的同時，還應努力加深學生學科知識分析和研究問題的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解決流體力學問題的水平及能力。

（2）突出電力生產特色。針對我校研究生的專業背景和學科研究方向，強調本學科與電力生產流程和設備的結合，強化學生應用流體力學知識，認識并解決相關電力工程問題的能力。教學內容應注重理論與實踐相結合，保持基礎理論知識與工程應用知識的相對平衡。

（3）注重課程的關聯性和完整性。在關聯性方面，首先與本科階段的教學內容要有恰當的分工和銜接，其次要避免與其他相關課程之間缺乏銜接；在自身內容體系的完整性方面，既要注意到對數學知識回顧和補充的必要性，又要對工程中不常見的復雜流動概念的介紹有所兼顧。

考慮以上幾個方面，課程組將教學內容梳理成五部分，第一部分安排了“矢量運算分析”、“場論知識”的回顧以及曲線坐標、張量分析知識的補充；第二部分“流體力學的基本方程”主要介紹流體力學的基本概念，流體力學的控制方程組以及一些相關的重要定理；第三部分“理想不可壓縮流體的流動”介紹平面勢流，空間軸對稱勢流和理想流體中的旋渦運動，其中對平面勢流里的復位勢、疊加法、鏡像法和保角變換法做重點講解；第四部分“粘性不可壓縮流體的流動”中介紹納維―斯托克斯方程的精確解，小雷諾數流動，層流邊界層流動和紊流，其中對工程中應用較多的層流邊界層流動和紊流做重點講解；第五部分“理想可壓縮流體的流動”分別介紹一維流動和平面流動，其中對一維流動做重點講解。

四、教學模式的探討

學生的學習情況在不斷地發生變化，這就需要教師不斷根據實際情況，進行教學模式的探討，充分調動學生學習的主動性和積極性，使他們在有限的學習時間中學習好內容繁多的“流體力學”。

1.教學方法

“高等流體力學”是一門基礎課，基本概念和基礎理論部分內容較多，涉及的公式推導也比較多，傳統的“黑板板書”的教學手段對教學信息的處理和呈現都比較單一，造成學生對于傳熱學內容的理解和掌握有一定的難度。為此，課程組以教材為藍本編制了電子課件，教學中采用板書與多媒體相結合的教學模式，突出傳統板書中能夠清晰講解復雜理論推導的優點，充分利用多媒體教學信息量大、圖像清晰生動的特點。經過一段時間的嘗試，這種教學方法既達到了避免研究生在課堂上因長時間精力高度集中而產生疲勞的問題，又有利于他們理解并掌握復雜的流體力學基本理論的教學效果。

2.教學手段

盡管本課程以課堂講授教學方式為主，但要避免“填鴨式”的講授，要注重以啟發式講授為主的多種教學方法的綜合應用，提高課堂教學的趣味性，以提高學生學習興趣和主動性。課程組結合本科“工程流體力學”多年的教學經驗，在教學過程中注意做到幾個注重：注重物理概念與數學方法的有機結合，強調物理含義的數學表示以及數學內容的物理解釋；既注意嚴格的理論推導，又注意敘述的深入淺出；注重教學思路，教學方法，在引進概念介紹方法時，突出解決問題的思維方法及推理要點；注重從與教材不同的角度或思路來講述同一教材內容，以豐富學生思維和聯想能力；注重引導學生圍繞課程內容，發現問題、提出問題、解決問題，同時再結合課程組教師的科研積累，搜集并提煉出了大量與電力生產緊密關聯的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學生學習理論知識的興趣，提升課堂教學的互動效果，增強學生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。

3.輔助教學

僅僅通過課堂上對教材的學習是遠遠不夠的，還必須配套地做大量的習題，才能較好地使學生掌握具有理論性強、公式多、數理基礎要求高的“高等流體力學”課程。考慮到我校研究生教學的特點，課程組根據教材的主要內容編寫了典型習題集。習題集力圖做到習題具有典型性，能夠對應教學內容的各個知識點，學生通過習題的練習，能有效地掌握教材中的基本知識。此外，習題集中的習題也盡可能地結合電力生產中的流動問題，幫助學生對專業關聯工程問題進行認識和思考，培養學生應用知識的能力。

4.課程考核

課程考核成績應該能夠較為客觀地反映學生對課程的整體學習情況。為了全面地反映學生的全程學習過程和最終的學習效果，課程組經討論明確了課程的總評成績由平時成績和期末考試成績綜合評定得出，平時成績與期末考試成績的分配比例是2∶8。平時成績包含作業、考勤、課堂表現等幾部分。期末考試采用筆試形式，考試試卷從建立的試卷庫中隨機抽取。

期末考試是課程考核的重頭戲，為了提高學生的學習積極性，同時也為了增強教師的工作責任心，實行考、教分離是一個較好的督促辦法。為此，2012年課程組根據課程的教學要求組織編寫了試卷庫。試卷庫中的試題符合教學大綱的要求，內容豐富、形式多樣、題型一致，試題表述清楚，要求明確，無偏題、怪題，難易得當，考核的知識點覆蓋面寬，能考核學生掌握知識以及應用知識進行綜合分析能力的情況。此次編寫的試卷庫共包含試卷6份，至少夠三年使用，隨著試卷庫的使用，課程組還擬將對試卷庫進行不斷擴充。

五、結束語

“高等流體力學”的日常教學工作一個任重而道遠，為了適應高等流體力學服務于日新月異的學科發展的需求，提高該學位課程的教學效果，更好地為本校研究生人才培養服務，課程組將把教學研究工作不斷地持續進行下去，搜集最新最前沿的相關信息以補充教學內容，探討教學模式以提高教學效果，及時對習題庫和試卷題庫進行更新。相信只要教師多花一點時間，多動一點腦筋，多找一些教育學生的切入點，因材施教，一定能取得好的教育效果。

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流體力學工程案例范文2

關鍵詞： 分布式仿真系統； 數值仿真； 后處理； 可視化； 協同系統

中圖分類號： TP311.1文獻標志碼： B

Abstract： To improve the postprocessing efficiency for numerical simulation， satisfy the requirements of distributed simulation systems on numerical simulation data visualization and fulfill the numerical simulation process visualization， a system is designed on the basis of secondary development of EnSight. The system integration is implemented by Qt， the functions are developed by Python， and the communication interfaces are designed with Socket. So the visualized numerical simulation system with collaborative functions is developed. The system architecture， components， implementation results and application cases are also given. The application results show that， the system can be applied in the analysis on various types of simulation results and implement collaborative visualizations during dynamic simulation.

Key words： distributed simulation system； numerical simulation； postprocessing； visualization； collaborative system

0引言

CAE包括結構有限元分析、計算流體力學和多體動力學等，在產品研發和設計中的應用越來越廣泛，已經成為一種非常重要的現代工程輔助設計方法.隨著計算理論以及計算機硬件和軟件的發展，利用CAE技術對復雜的工程問題進行精確模擬和分析已經成為可能.然而，CAE計算過程的可視化和計算結果的后處理仍然是薄弱環節：一方面有些分析計算是很漫長的過程，例如流體力學分析即使利用高性能計算平臺也需要數天甚至數星期的時間，而現有的計算過程的可視化不完善，如果等計算全部完成再檢查分析結果，一旦發現分析有誤再重新計算會浪費大量的時間和計算資源；另一方面，CAE計算結果的后處理往往需要花費大量的時間，有些有限元分析后處理的時間甚至比計算時間還長，特別是對于多工況分析應用，計算結果的處理分析需要花費更多的時間[1].隨著CAE應用的深入，多物理場耦合分析開始受到越來越多的重視，耦合分析往往需要多個求解器，其分析結果難以進行統一的顯示和后處理.因此，開發高效適用的可視化系統是充分發揮CAE功效的重要途徑之一，在此基礎上構建可視化協同系統是實現分布式數值仿真的重要支撐.

CAE數值仿真的可視化，也可稱作科學計算可視化，最早由美國國家科學基金會在1986年召開的一次關于科學計算與圖形學及圖像處理的討論會上提出，是將計算機圖形學和圖像處理技術應用到科學計算領域，將科學計算過程中產生的數據轉換為直觀的圖形或圖像在屏幕上顯示并進行交互處理的理論、方法和技術，涉及到計算機圖形學、計算機輔助設計、圖像處理、計算機視覺及人機交互技術等多個領域.[2]現有CAE軟件的可視化和后處理功能以軟件自帶的后處理模塊為主，各軟件后處理模塊大部分針對軟件專有的仿真數據格式，因此相關數據的可視化和后處理必須借助該仿真軟件才能使用[3]，無法滿足多專業耦合仿真應用分析結果的展現、分析研究和協同的需要.同時，一些軟件的后處理不具備并行計算和渲染能力，導致后處理時間過長，特別是對于一些多工況分析的后處理，需要大量的重復勞動.[46]由于各類分析軟件種類差異較大，很難適應多專業耦合仿真分析結果的可視化需求，也造成不同專業研究人員之間交流不便.

考慮到各種CAE結果的數據格式差，可視化顯示和結果后處理較為復雜，因此要求系統具有良好的適應性，同時考慮到后續發展，該系統還要具備擴展性，能夠支持多種CAE結果的可視化工作，包括常用的Abaqus，Nastran，ANSYS，LSDYNA，FLUENT和CFX等常用的CAE軟件.專業科學計算可視化軟件能夠適應不同的數據格式，但是軟件自身無法實現自動可視化和后處理功能，也不能實現分布式仿真應用的協同支持，需要進行二次開發.

目前，能夠支持多類型CAE結果數據可視化和后處理的專業軟件主要有AVS/Express，EnSight和Tecplot等.AVS/Express是面向對象、基于虛擬編程范例的模塊化三維可視化開發環境，具有跨平臺的應用能力，可開發能力強，但CAE軟件接口更新較慢.Tecplot主要支持計算流體力學類軟件的后處理，對各類有限元分析的支持稍顯不足.EnSight可支持多種類型CAE軟件數據的可視化和后處理，包括常用的有限元分析軟件、計算流體力學軟件、多體動力學軟件和CAD軟件，同時該軟件也具備較好的二次開發能力，支持沉浸式虛擬現實設備，因此選擇在EnSight上進行開發.

1EnSight簡介

EnSight是面向工程應用的科學工程可視化與后處理軟件，支持多種操作系統，包括Linux/Unix平臺，Windows平臺和MacOS平臺等.EnSight特點如下：（1）支持多類型數據格式.該軟件支持大多數主流CAE程序接口和數據格式，包括50多種CAE和CAD軟件，支持多個數據集，能夠支持計算流體力學、有限元分析、計算機輔助設計和多體動力學結果的聯合展示，具備多專業耦合分析結果顯示能力；（2）支持服務器/客戶端運行模式.該軟件可以隨意訪問任意地點的數據，采用的服務器/客戶端運行模式具有快速、穩定和跨平臺的優點；（3）二次開發能力.該軟件支持用戶界面定制，可使用開源編程語言Python對EnSight的功能進行腳本編程[7].

2系統架構及組成

2.1系統架構

在EnSight提供的應用模塊接口的基礎上，使用Python作為開發語言，采用Qt開發框架作為軟件集成開發環境，系統架構示意見圖1.

系統完整地集成EnSight的圖形界面，并允許用戶進行定制，以最大程度地滿足實際應用的需要.開發通信和數據接口，支持系統獨立運行和協同運行2種工作模式：獨立運行時可以作為單獨的可視化后處理系統，支持各類分析結果的回放和輸出；協同運行時可以接收來自分布式仿真平臺的顯示命令和數據，進行仿真過程中的可視化顯示以及仿真結束后的后處理.

2.2系統組成

根據獨立和協同工作的需求，系統由4部分組成，分別為系統界面模塊、總線通信模塊、可視化顯示模塊和后處理輸出模塊.系統完整集成EnSight的圖形顯示窗口，并提供統一的用戶界面和管理功能.總線通信模塊提供總線通信API，基于Socket通信模式能夠接收總線的命令信息和數據，并執行相應的操作.系統根據總線命令進行初始化，包括選擇應用場景、啟動可視化顯示.來自總線的數據包含數據模型信息、視景模型信息、應用場景信息、關鍵的監視參數信息、數據存儲位置信息等，通過這些信息可視化系統可以自動讀入要顯示和處理的數據，并給出相應的顯示結果.系統總線通信示意見圖2.

可視化顯示模塊是系統的核心組成部分，其功能基于應用場景模板，用于仿真過程或結果數據的展現，包含數據預處理功能、顯示控制功能和交互處理功能.數據預處理功能既能對仿真結果數據進行預處理，包括仿真部件的管理、變量的創建、動作信息等，也能對視景模型進行預處理，包括匹配仿真模型進行大小縮放、相對位置定義等.顯示控制功能基于模板提供的控制面板，實現對顯示效果的控制以及多視口顯示等功能，例如對于計算流體力學分析結果，可以實現云圖、矢量圖、等值線和等值面、流線和粒子追蹤等顯示效果的控制，可以分別顯示在不同的視窗當中.交互處理功能通過對圖形顯示界面進行交互式操作，能夠實現模型及場景的縮放和旋轉等功能，以實現全方位的展示和分析.

后處理輸出模塊也是系統的核心組成部分，其功能同樣基于應用場景模板，用于仿真數據可視化結果輸出，包含結果分析、渲染輸出、生成報告3方面的功能.結果分析可以實現單工況分析結果參數提取、瞬態結果的時間歷程分析，也可以給出不同工況下結果的對比分析.渲染輸出將分析結果以高分辨率的圖片、動畫、視頻的形式以及虛擬現實數據格式輸出.生成報告功能則根據模板實現分析結果的自動生成，報告的內容包括各類分析結果及相應的圖片.

3系統實現及應用案例

3.1系統實現

為實現系統的功能，分別對EnSight的Server和Client進行二次開發，其中系統的各功能模塊均在Client端開發，Server端配合系統的輸入接口模塊和總線通信模塊開發自動數據更新系統.系統集成EnSight的圖形窗口，通過Driver發送命令給EnSight，調用其可視化和后處理功能.

在系統界面功能方面，通過動態生成Python腳本隱藏EnSight菜單欄、工具欄、列表面板等界面元素.考慮到高級用戶的需求，允許用戶對EnSight圖形顯示窗口進行定制，最大程度地滿足實際應用的需要.

在總線通信方面，可視化協同系統與分布式應用系統的主控系統之間采用基于以太網Socket鏈路發送TCP/IP消息機制收發控制信息，通過二次開發實現由部署在仿真端的EnSight服務器端讀取CAE仿真結果，然后通過EnSight自身的網絡傳輸方式實現顯示數據的推送，總線配置模塊見圖3.

模板可以方便地實現軟件擴展和重用.[8]可視化顯示模塊通過Python實現定制化的應用場景模板，包括仿真數據的顯示樣式、顯示效果以及與視景仿真的結合等.τ誆煌的應用來說，系統提供應用場景模板的管理和更改，帶場景背景的可視化效果見圖4.

后處理輸出模塊采用定制的模板庫控制輸出結果的樣式和格式，樣式包括云圖、矢量圖等，格式包括圖片、視頻和立體動畫等.模板庫定義語句為

……

顯示接口模塊通過二次開發調用EnSight實現相應的功能，包括支持顯示屏、投影設備以及沉浸式虛擬現實設備等.

3.2應用案例

分別以計算流體力學仿真結果和結構有限元仿真結果開展應用案例分析.計算流體力學仿真采用FLUENT對圓柱體繞流的穩態流場進行仿真分析.結構有限元仿真采用LSDYNA對小汽車碰撞防護欄過程進行顯式動力分析.

對于FLUENT仿真結果分析，數值仿真可視化系統處于獨立運行模式，用于對不同工況下的仿真結果進行快速處理，包括云圖、矢量圖、流線圖以及曲線圖等，后處理系統界面及功能模板見圖5.

對于LSDYNA仿真過程的可視化，數值仿真可視化系統處于協同工作模式，并由仿真主控系統接收來自仿真計算軟件的數據，實現仿真過程可視化顯示，見圖6.仿真結束后，系統也可以對仿真結果進行后處理，例如顯示不同部件和節點單元的詳細信息，碰撞仿真結果的后處理見圖7.

4應用前景分析

基于EnSight的數值仿真可視化協同系統支持多種應用場景，并且在以下方面發揮巨大優勢.

4.1顯著提高工程仿真效率

系統在以下3個方面大大提高工程仿真后處理的效率.首先，由于系統通過應用模板的方式實現自動化的可視化顯示和后處理輸出，模板具有無限擴展能力，因此只需通過一次定制可以實現重復使用，尤其在多工況分析等應用場景，可以顯著減少仿真分析時間.其次，使用系統的仿真過程可視化功能可以避免必須仿真結束后才能判讀結果的情況，大大增強仿真過程的可控性.最后，當前大多數復雜工程應用一般采用圖形工作站進行前后處理、高性能計算服務器求解的方式，仿真數據的后處理需要從服務器上把計算結果下載到本地，大量數據下載導致人力物力浪費，而該系統能夠跨操作系統使用，無須將高性能計算系統上的仿真結果下載到本地，從而可以節省大量時間.

4.2可以提供協同的仿真分析環境

目前，航空航天產品的協同設計正逐漸從數字樣機向虛擬樣機轉變[910]，通過可視化協同系統可以實現虛擬樣機的協同，支持不同專業的仿真工程師和設計工程師共同進行產品的設計與改進.特別是對于復雜環境條件下的工程產品分析，由于需要多物理場耦合分析，仿真過程和結果分析需要各個專業的設計師共同參與，所以此可視化協同系統可以作為研究媒介和手段，為不同專業開展協同仿真分析提供環境.參考文獻：

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流體力學工程案例范文3

關鍵詞 數電模具；前景；發展方向

中圖分類號 TG7 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0129-02

近年來，電子與機械的快速發展，使得機械加工行業的一個高端領域獲得了前所未有的新高度，那就是模具的精細加工，這也是伴隨著科技發展，為了適應更高精度、更高強度和更高硬度的零部件設計和加工而發展出來的一個新的領域。電子技術的核心有2個：一是傳輸信息；二是進行精準控制，這正為模具行業向著精加工方向發展增添了強有力的臂膀。那么，就整體而言，數電模具的發展都有哪些前景呢？其發展的方向又有哪些呢？

1 數電模具的發展前景

數電模具的發展前景可謂十分的廣闊，未來將會覆蓋到大多數的工業領域，必然成為制造業大發展的一個重要支柱。

1.1 社會化大生產對數電模具的需求

工業社會最重要的一個詞匯就是“效率”，生產力的提升最重要的也就是效率的提升。以前10個農民一年才能種100畝地，現代農業的大機械化使得1個農民能夠輕松管理上萬畝的土地，這就叫生產力的發展；過去一臺注射劑在一個生產節拍內只能生產1個零件并且精度還得不到保障，利用先進的數電模具和一模多腔技術，一個生產節拍內可以同時生產10個高精度的零件，這就叫效率的提升。如今，在很多領域，設備和模具的開發無法滿足人們對于大生產的需求。例如，對于一模多腔問題，對于流道的平衡已經成為了一個涉及到材料學、電器學、流體力學和熱力學的一個專業性強的研究方向，怎樣保持同一個模具中不同型腔做出來的零件外觀和性能的一致性，是數電模具需要解決的一個重要問題。另外，隨著零件精度要求的提升，模具材料、模具開發和加工工藝以及待加工材料的性能之間的匹配也是一個限制數電模具發展的重要課題，如何設計和開發出與待加工材料性能完全匹配的高精度模具，成為工業社會越來越大的訴求。類似的問題還有很多，都需要從業者積極發揮自己的主觀能動性，多接觸和學習其他方面和領域的知識，摸索出更好的模具設計和開發方法。基于以上闡述，不難發現，數電模具的發展道路上還有很多座高山需要翻越，數電模具的發展仍有很好的前景。

1.2 零部件的精細化對數電模具發展的需求

數學模型、設計模型以及加工之間的差別通常決定著一個零件能否發揮出其設計效用的關鍵，這也就是加工的精度問題。通常我們可以看到，加工精度在±0.1g時，用于TGA實驗的鋁制坩堝可以論重量來計算價格，也就是說很多值錢，但是如果將加工精度提升到±0.001，那么就可以用數量來計價了，一個重量不超過0.15g的鋁制品就可以買到5元錢。對于很多精密儀器來說，其使用的零部件的精密程度往往決定了整臺設備的精密度，并且往往對零部件的精度要求要高于整臺設備。至于這些零部件的加工，需要的是精度更高的模具，因此，數電模具加工行業永遠不會沒落并且就目前看，還有很大的發展前景。

2 數電模具發展的方向

需求產生市場，而市場才是發展前景的最大保障。數電模具解決了其賴以生存的前景問題，那么就要考慮其發展的方向問題了。數電模具作為電控技術與模具精加工技術的結合，將會朝向怎樣的方向進行發展呢？

2.1 設計的智能化

模具加工的源頭在于設計，這里的設計不僅僅是模具外形、型腔或者流道的平衡設計，還有更多的設計到加工順序、后處理工序的設計等。模具的后處理工序的設計能夠展現出設計人員和設計團隊深厚的設計經驗和全面的材料學知識，可以說，憑借不同的思路，不同的設計團隊設計出來的模具很難完全一樣。于是，模具設計的標準化延伸出來的智能化成為了數電模具開發的一個重要方向。運用現代先進的云服務和高速的計算系統，將模具的加工材料、材料性能和使用條件進行輸入，然后由計算機智能化根據以往的模具設計“經驗”和案例進行第一步的設計工作，然后由設計師針對設計模型的重點部位進行有針對性的點檢；其次，當設計人員將設計好的模具數模在計算機中運行時，計算機程序能夠根據自己掌握的材料學和流體力學以及熱學等知識對原材料在模具中的實時狀態進行模擬，以便提前找出設計的漏洞和風險；當人們將一個新的模具設計出來并投入到使用中后，應該對模具的設計理念和設計過程數據存入到數據庫中，以便為數電模具行業智能化的發展提供更多的“養分”。

2.2 開發的協同化

由于數電模具的開發和應用在未來的發展中很可能跨越很多的學科，這也會使得一套數電模具的開發由于模具附加技術價值的增大而更加經不起失敗。在這種情況下，一套數電模具的開發就牽扯到了更多從事不同行業研究的人們共同的參與。材料工程師復雜模具材料的選擇和甄別，力學工程師負責從專業的角度審視每一個方案的力學效果，有沒有應力集中點等，流體力學工程師負責根據待加工材料的性能模擬出流體在型腔中的流動情況和質量分配等，有時候遇到高分子的材料還要充分考慮分子的結晶和內應力等。模具開發的協同化必然會成為一個數電模具開發的發展方向，在未來的發展過程中，團隊將代替個人成為設計開發的主流，用來實現更加科學并且誤差最小的模具開發工作，這也是大多數行業必須經歷的一個階段，產品的復雜化要求和學科的越分越細使得任何一個人都不在有能力完成一項高精度模具的開發工作。同時，標準化與統一化避免了個人因素帶入的誤差。

2.3 加工的精細化

數電模具的零部件生產，在精確度方面要求較高，為了實現此目標，數控機床的精確度和穩定性必須得以保障。目前的數控機床技術，在一定程度上具有精確性，數據誤差控制在了可觀的范圍之內，但是在精確度上依然有提高的必要性和可行性。時下的零下生產精度不能滿足實際需求，且精度的高低對模具的價值具有重要影響，這種現實性對生產精度的提高提出了必然要求；而新興的閉環補償控制技術、亞微米以及納米技術則為模具生產精度的提高提供了可行性。所以，未來的數電模具生產向著更高的精度發展是毋庸置疑的，且會有愈來愈多的新興技術出現以利于向這個方向邁進。

2.4 運作高速化

提高操作的速度，不僅是對時間的有效利用，也是提高數電模具生產質量的有效途徑。通過其高切削的速度，數控機床可以減少震動，提高自身的穩定性，并且減少機床產生的熱量，有效避免數電模具發生熱變，同時對主軸的切削力度形成弱化影響，減少主軸的損耗，這些有效促進了數電模具生產的精度，所以，操作高速化具有現實必要性。此外，高效的主軸系統程序設計的實現、切削床具剛度的提高、運算和通信能力的有效提高，為操作向著高速化發展提供了可行性。

3 結論

任何行業的發展都必然面對團隊取代個人，行業標準取代個人習慣的過程，數電模具也不例外。在未來的發展過程中，從業人員應當始終堅信本行業的發展前景，同時順應時代潮流，才能夠在改革和發展的巨大浪潮中與時俱進，對于個人和整個行業的整體發展都是極其有益的。

參考文獻

流體力學工程案例范文4

Abstract： Widely used in various fields of engineering practice， finite element method has become a powerful numerical tool. This article， combined with the practical teaching experience and thinking of the author， the teaching objective， the choice of teaching mode and teaching content， teaching method improvement， and the appraisal way are discussed and summarized. The course objective focuses on enhancing students' interest in learning the finite element method， and improving the quality of teaching， training students' ability of solving engineering problem with finite element software.

關鍵詞：有限元法；教學方法；工程實踐

Key words： finite element method；teaching method；engineering practice

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）30-0111-03

0 引言

有限元法起源于50年代中期，是求解各種復雜數學問題最有效的數值計算方法之一，是在求解彈性力學問題的基礎上發展起來的，可以分析固體力學、流體力學、傳熱學、電磁學等領域的復雜工程問題[1]。目前，有限元法已經發展成為一種在工程設計中廣泛應用的分析方法。有限元法課程是為西華大學機械類專業碩士研究生開設的一門重要專業選修課，主要介紹有限元法的起源、基本思想和應用領域；有限元分析軟件的發展歷程、功能和計算分析步驟，用有限元法分析的工程問題；利用彈性力學求解平面問題原理，介紹有限元法的基本原理，包括單元插值函數的構造、單元分析、整體分析、載荷施加與約束簡化；軸對稱問題的有限元法；等參單元的優缺點及應用；基于穩態傳熱原理的加權余量有限元法；同時結合工程結構實際分析應用，為學生進一步學習或實際應用及參加科研項目工作打下基礎。經過多年的教學實踐，積累了一些體會和認識，現就課程的教學目的、教學模式和教學內容的選擇、教學方法的改進以及考核方式等方面進行了探討和總結。

1 明確教學目的

西華大學機械類碩士生有限元法課程的教學目的，是從數學力學基礎、有限元軟件、工程應用幾個方面開展教學工作，使學生從較高層次（數力原理）上掌握有限元方法的基本原理，熟練使用有限元分析軟件，具備初步分析工程設計問題的能力；給學生提供一個自主建模分析的優良環境；以培養研究生的綜合素質和創新能力。結合工程實際，精選和設計具有代表性的課堂Project，在國際上先進的有限元分析軟件平臺（如ANSYS）上，進行幾何建模、單元劃分、約束處理、外載處理、參數設定、計算設定以及結果分析等環節的教學。

2 選擇合理的教學內容和教學模式

開設有限元法課程，在介紹抽象的有限元分析理論和方法的同時，必須與實際工程問題分析相結合。教學效果取決于在教學過程中如何找到平衡點，提高教學效果的關鍵在于教學內容的廣度、深度和適應度的把握。

關于有限元法課程的教學模式，一般有兩種：側重于分析理論的教學和學習，目的是培養理論研究能力；側重于工程實際應用的教學和學習，目的是培養工程技術應用能力，教學內容偏重于有限元分析模型的建立、單元類型選擇及網格劃分、載荷施加、邊界條件簡化處理、收斂方法選擇及計算結果分析和應用等[2]。第一種模式比較適合研究型或研究教學型大學采用，可在本科高年級或研究生基礎知識學習階段開設此課程，而第二種模式則適合教學研究型或教學型大學的本科和碩士生。西華大學機械類碩士生的培養目標是培養具有較強工程實踐能力和創新能力的高層次、復合型工程技術和工程管理人才，所以我們選用第二種教學模式。無論選擇哪種教學模式都必須注意，有限元法課程要根據學生的實際情況，處理好理論教學與工程實踐應用的輕重關系。鑒于西華大學大多數機械類碩士生沒有彈性力學的基礎知識，因此課程的教學主要從以下幾個方面使學生得到訓練。

2.1 有限元法基本原理及計算步驟

有限元法的基本思想，用簡單問題代替復雜問題：首先將連續分布結構離散成數目有限的有限單元。各單元僅在有限個結合點處相聯，用單元組合體近似代替原來的連續結構。在結點上引入等效結載荷代替作用在單元上的實際動載荷。對每個單元，選擇簡單的位移模式來近似地表達單元位移的分布規律，并按彈性力學的變分原理建立單元結點力與結點位移的關系，即單元分析，最后把所有單元的這種關系集合起來，得到以所有結點位移為未知量的動力學方程組。給定初始條件和邊界條件，就可求解動力學方程。

對于不同數學模型和物理性質問題，具有相同的基本分析步驟，但是具體公式和運算求解方法是不相同的。基本步驟一般為：定義問題及求解域；離散求解域；狀態變量及控制方法的確定，將微分方程轉化為等價的泛函形式；構造單元合適的近似解，即建立單元矩陣；整體總裝求解；求解聯立方程組和結果分析、應用。

2.2 有限元軟件的使用

早在60年代，國內外眾多機構就開始開發有限元算法和分析程序，但真正比較成熟的有限元軟件誕生于70年代初期，而近30年則是有限元軟件商品化的快速發展階段。目前有通用有限元分析軟件（如ANSYS、MARC、ADINA等）、專用有限元分析軟件（如ADAMS等）和嵌套在CAD/CAE/CAM系統中的有限元分析模塊（如嵌套在I-DEAS、Pro/ENGINEER、UNIGRAPHICS等系統中的有限元分析模塊）。目前主流有限元軟件的發展特點主要表現在：與CAD三維建模軟件無縫集成，強大的自動網格劃分能力，由求解線性問題領域發展到非線性領域，由求解結構場發展到多耦合場，程序具有二次開發功能。ANSYS有限元分析軟件通用性好，是融結構、流體、電場、磁場、溫度場、聲場和醫學工程分析于一體的通用分析軟件，擅長于多物理場、線性和非線性問題的工程問題分析，在機械、材料成型、汽車、橋梁和建筑等領域應用最廣。

本課程先介紹ANSYS有限元分析軟件的基本使用方法，然后通過后續的工程實例分析練習，使學生掌握軟件的基本使用及分析問題簡化、三維建模、單元劃分、載荷施加、約束的簡化、分析、感興趣結果的輸出、結果的理解判斷與應用的一般步驟，熟悉有限元分析的整個過程。

2.3 典型工程分析案例剖析

近年來，隨著工程設計、科學研究等要求的不斷提高以及計算機運算能力的快速發展，有限元分析方法已成為解決復雜工程問題的重要分析手段，主要表現在：提高設計產品和工程的可靠性；在產品設計階段發現潛在的問題并加以改進；經過模擬分析計算，采用優化設計方法，降低產品設計成本；縮短產品開發周期；模擬物理試驗，減少試驗次數，從而降低試驗經費。

結合實際工程問題，介紹典型的工程分析案例，加深學生對有限元方法在實際工程應用中的感性認識。工程案例主要包括：結構設計分析，主要包括靜、動態分析，結構拓撲優化設計，振動模態分析，齒輪接觸應力分析，液壓單體沖激振動分析，曲屈和失穩分析等；熱分析，主要包括柱塞密封摩擦副熱傳導分析、對流散熱分析和熱輻射分析等；流體分析，主要包括機械密封端面流場分析、熱固耦合分析等。

3 改進教學方法

3.1 學習興趣的激發

西方教育家夸美紐斯說：“興趣是創造一個歡樂光明的教學途徑之一。”激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，是“以學生為主體”的現代教學理念的落腳點[3]。我們在講授有限元法課程緒論時，通過公元3世紀，我國數學家劉徽提出的用割元法求圓周長的方法即是有限元基本思想的體現，以及“曹沖稱象”典故所反應的離散逼近思想等，使學生對“有限元法”有感性認知，激發學習興趣。同時，對發現問題、分析問題和解決問題也有感性認識。

有限元法在實際工程分析中的典型應用，也可以激發學生的學習興趣。例如，1952年，Clough建立了由一維梁與桁架組拼成的delta翼模型來模擬結構的振動和顫振分析；1990年，波音公司對新型客機B-777進行無紙化設計，僅用三年多時間，就成功開發了新一代波音客機，這是設計、制造史上劃時代的成就，有限元分析起了相當重要的作用。此外，利用有限元分析軟件，可以建立人體三維骨骼和肌肉等器官模型，并能夠模擬其生物力學特性。對模型進行仿真，可模擬拉伸、彎曲、扭轉和疲勞等力學性能，從而掌握在不同工況下的變形、應力、應變分布及極限破壞等情況。這些都是“有限元法”的典型工程應用案例。

3.2 注重實踐

有限元法涉及彈性力學、泛函分析、矩陣運算和數值計算方法等，其中不乏有抽象、復雜晦澀的公式。因此，單純講解有限元分析理論，就會因為繁瑣的公式推導，使學生對其有“望而生畏”的感覺。通過介紹有限元法在實際工程分析中的應用，不但可加深其對基本原理的理解，而且可使其真正體會到有限元法解決工程分析問題的能力，激發學習興趣，從而培養其利用有限元法分析具體問題的能力，提高課教學質量。以往在教學過程中會花絕大部分課時講解理論基礎知識。

目前“有限元法”的教學資源比較缺乏，常用簡面問題及桿梁結構很難讓學生掌握結構簡化、有限單元選擇與網格劃分、邊界約束處理與載荷施加、計算結果分析等具體環節，缺少利用有限元技術解決實際工程問題的例子。為此，筆者結合承擔的多項項目的研究，對所研究的典型機械密封、鉆井篩箱、液壓單體以及機載設備安裝架等結構進行簡化處理，將案例分析引入到教學環節。通過介紹分析問題的來源及工程背景、篩箱動態特性分析、液壓單體沖激振動分析、安裝架拓撲優化、機械密封流固耦合分析等，激發學生的興趣和求知欲。同時，通過后續的實際工程分析操作，讓學生掌握有限元分析的基本步驟，初步具備利用有限元軟件分析實際工程問題的能力。

3.3 多種教學手段結合

利用網絡資源、引進多媒體和現代利用信息技術進行教學手段和教學方法的改革，進行多媒體課件的研制工作，完成了《有限元法分析》課程的多媒體課件，所用素材內容豐富、經典生動，學生反映良好，使用方便省時高效；使教師授課空間由二維的黑板擴展到了更真實、自然的多維空間，為改革傳統的教學方法和教學手段提供了新的發展機遇。利用校園網提供的網絡教學平臺，為學生提供了教學課件、學習指導、復習思考題、練習題等大量的學習資源，節省了學時，提高了教學效率和教學質量，也培養了學生的自學能力。最后通過完成簡單工程問題的實際分析以達到熟練操作軟件的目的。

3.4 改革考核方式

本課程考核的重點是有限元基本原理及其在實際工程分析中的應用。考慮到課程教學內容的應用性強，課程的考核力求體現綜合性、應用性和多樣性，重點考核學生運用所學有限元原理、分析方法解決實際工程問題的能力。結合西華大學機械類研究生專業特點，精選出難度適中、具有代表性的實際工程分析問題，要求學生利用ANSYS軟件自主完成有限元建模和分析計算，并撰寫簡單的工程分析報告。此部分內容側重考核學生獨立思考、工程分析和動手等綜合能力，單純依靠筆試難以實現。另外，課程考核中還包含要求學生根據所學專業、專長或根據導師科研的要求，選擇實際工程問題，撰寫出利用有限元軟件分析的初步技術路線。學生最終成績的評定將根據大作業、上機操作以及筆試等情況并按一定比例綜合評定。

4 結語

課程教學改革的關鍵在于更新教學理念。實踐新的教學理念，就必須從精選教學內容，改革教學方法和手段以及注重工程實際應用等方面著手。針對有限元法課程應用性強的特點，筆者根據西華大學機械類碩士生的培養目標，結合承擔的多項項目的研究成果，探索將最新分析成果融入教學內容，通過典型機械密封、鉆井篩箱、液壓單體以及機載安裝架等實際的工程分析案例剖析，提高了學生的學習積極性，增強了學生對有限元方法在實際工程應用中的感性認識，培養學生具備初步分析工程設計問題的能力，為后續的專業課程學習打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]王勖成.有限單元法[M].北京：清華大學出版社，2003.

流體力學工程案例范文5

【關鍵詞】《建筑設備》;內容;方法;教學改革

近年來，隨著我國社會經濟的快速發展，人們生活質量整體提高的同時，也對的建筑結構的功能、舒適性等提出了更高的要求。比如，供暖、空調等設備在現代建筑中幾乎是不可或缺的，建筑設備在整個工程項目建設投資方面占比不斷增大。建筑設備的多元化應用和發展，對《建筑設備》課程教學的科學實用性提出了新的要求，本專業課程教改勢在必行。

一、建筑設備教學內容改革

1.結合專業制定大綱和教案

從實踐來看，建筑類學校和專業中關于《建筑設備》方面的課程非常的較多，而且各專業特點顯著，對建筑設備方面的要求存在較大的差異，課時設定大相徑庭。基于此，筆者認為應對從專業實際需要出發，制定合理的、專業的大綱和教案，這樣才能確保教學質量和效率。

2.教學內容專業性

從當前國內普遍采用的建筑教材來看，尤其是建筑設備專業的教材專業性不強，教材內容非常的繁雜，雖然面面俱到，但是篇專業性、細致性較差，加之課時安排比較少.所以教學難見成效。針對該種現象，筆者認為應當在有限時間內安排更多的課時，對主干結構抓住，針對特點有的放矢。從建筑學的視角來看，重點教學任務應當關注建筑舒適性、功能性以及安全可靠性，對建筑設備進行統籌布局，而且在內容上應當適當增加一些流體力學方面的知識、給排水工程等內容，以此來有效滿足特殊功能需求下的建筑設備和配套設施建設要求。就土木工程專業而言，應當重點考慮建筑設備與主體結構之間的關系，使建筑設備與施工技術有機地結合起來。

3.基礎理論講授應當少而精

雖然《建筑設備》是應用性非常強的專業課程，但是也應當學習基礎理論方面的知識。實踐中可以看到，若不講理論、不學理論知識，一味進行應用實踐，學生就會感到非常的茫然，無法有效理解和掌握所學知識。對于建筑設備課程而言，其涵蓋的內容非常的多，但因安排的課時比較少，若能夠系統地完善講授的基礎理論，則顯然安排的課時和授課實踐明顯不夠。就基礎理論而言，結合專業知識，應當以夠用為度。比如，流體力學方面只講授關于靜壓強分布、能量方程以及水頭損失計算公式和應用方面的知識內容，對公式及其推導僅講明實質，公式應用講解時一帶而過。根據教材和大綱教學要求，所講的專業知識以及設計出的例題和習題，其它知識點采用一樣的方法和方式，教學效果非常的好。

4.教學內容應當反映出建筑技術應用和發展要求

近年來，隨著建筑設備技術的不斷發展，建材與建筑設備不斷更新，新技術、新材料以及新設備的應用，更加的廣泛。從實踐來看，教材內容非常的陳舊，對新產品、新技術的應用和介紹非常的少。在建筑設備課程教學實踐中，應當及時全面地講授建筑設備技術發展研究方向、動態以及新設備的應用情況，并且擴展學生的視野。在教學實踐中，應當豐富以下內容。第一，建筑設備中新產品、新材料的應用;第二，滿足增效節能要求的建筑設備;第三，因電子技術、新能源的采用而產生新技術;第四，新型建筑設備優選與配套應用;第五，建筑設備的應用價值與經濟評價。

二、教學方法方式改革

1.實物教學

《建筑設備》內容教學過程中，大多講述了計算公式、設計原理以及建筑設備和建筑配件的構造、特點。就這些內容概念而言，學生對此沒有感性上的認識，老師在教學過程中應當盡可能縮短教學與工程實際的距離。在建筑設備課程教學實踐中，建議采用實物教學法，在課堂上多采用用實物作為教學工具。比如，給水管道閥門知識講解過程中，教材中主要包含了閘閥、止回閥以及截止閥和浮球閥等閥門特點、構造以及適用環境等，通過繪制構造圖，學生看到以后仍覺得非常的復雜，而且對構造圖根本不懂。在課堂上，如果教師拿幾種閥門給學生展示，學生就會對其一目了然，對其構造也會比較更加直觀的了解。在水泵構造講解過程中，教師將小型水泵拆開以后展示給學生，從而使學生對水泵構造非常清楚，這不僅會節約授課時間，對教學質量和效率的提高，具有非常重要的作用。

2.采用現代技術手段輔助教學

對于《建筑設備》而言，其涉及面非常的廣泛，而且內容繁雜，如果只是按傳統方式進行教學，則難保教學質量和效率。從實踐來看，多媒體技術應用于輔助教學，教學效果非常顯著。借助現代技術手段，將原本比較抽象的理論制作成課件，將建筑設備施工安裝過程進行拍攝，通過數字、文字以及圖像和聲音等，使學生在學習過程中更加的愉快和輕松，并在此基礎上準確掌握設計方法、施工方式。通過該種方式，不僅可以有效提高教學傳輸量，而且還可反映出建筑設備的構造及配套關系，從而強化學生的實物形象。

3.采用案例教學法進行教學

《建筑設備》是應用性非常強的課程，在教學實踐中，可給學生講述典型的設備以及系統的工程案例，以此來拓寬他們的視野。比如，在給排水施工相關內容講解過程中，老師可以給學生提供具體建筑物給排水施工圖.并且結合實例，對圖紙的內容、符號以及圖例進行講解，講授識圖方法。通過該種方式，學生可以更加容易的學會看圖，并且如何將圖紙內容變成具體的工程項目建設實踐。值得一提的是，可聘請經驗豐富、理論水平較高的專家來校講座。其中，講授內容應當包含設計以及施工中的具體細節，并且對系統進行優化調試;將成功經驗、經驗和教訓傳授給學生，使他們能夠從中學到一些知識和技術，提高學生的綜合素質和技能。

三、習題與教學考核改革

1.結合實際情況和需要優化設計習題

對于建筑設備等專業課程而言，其教學實踐中應當學以致用，以此來有效解決具體問題。然而，課后習題所涉及到的內容主要是基本原理、公式運算以及基本設計規則等方面的理論問題，而且實踐性問題非常的少。教師應當結合實際情況，優化設計習題。比如，在廁所沖洗水箱涉及到的相關知識教學實踐中，針對教材中提出的水箱類型、特點以及構造原理和適用環境條件，在課后讓學生觀察家里水箱類型以及構造和使用過程中的常見問題等。通過該種方法，可以讓學生帶著興趣完成家庭作業，并且鼓勵他們自己動手解決問題，以此來提高他們的實踐能力。

2.改革教學考核方法

基于對《建筑設備》的特點分析，對教學考核應當逐漸淡化細節，加強基本原理以及技術方法應用的考核，對學生的分析能力和解決實際問題能力的考核應當加強重視。在教學考核過程中，應當與期末考試密切結合起來，采用閉卷+開卷、考場內+考場外以及考試+作業等形式進行考核，這有利于學生素質和技能的培養。

四、結束語

總而言之，建筑設備在現代建筑業中的應用重要性和地位日漸凸顯出來，在當前的形勢下，各類高等院校應當不斷加快建筑設備課程教學改革步伐，使之既適應行業發展需求，又可以為建筑行業提供更多的優秀人才。在教學改革過程中，應當從內容、方法以及教學考核等方面著手，大力推進專業課程改革，這有利于提高教學質量和效率。

參考文獻：

[1]李炎鋒，孫育英，邊江，謝靜超，李俊梅.建筑環境與設備工程專業自動控制原理課程教學改革探索[J].高等建筑教育，2013（02）.

[2]金斯科.基于建筑設備專業探索立體化專業課程實踐教學體系[J].教育教學論壇，2015（05）.

流體力學工程案例范文6

關鍵詞：全日制工程碩士；化學工程領域；學科交叉；人才培養模式

化學工程領域含基本無機與有機化工、石油化工與煤化工、精細化工、生物化工、材料化工、冶金化工、環境化工等工業行業。化工產業既是國民經濟建設與社會發展的重要支柱，又與信息、生物、材料、機械、計算機、資源、能源、海洋、航天、國防等高新技術領域相互滲透[1-9]。同時，社會經濟的快速發展對化工產業的產品需求也提出了新的挑戰，迫使傳統化工產業積極開展產品研發和工程技術創新。產業的交叉發展促進了產業結構的調整與升級，與此同時，也促進了高層次應用型工程碩士人才培養模式的改革與探索[6-8]。因此，以化工為基礎的技術革命和技術創新大力發展中高端終端產品迫在眉睫。通過專業學位研究生的培養，以“多學科交叉工程領域”應用型高層次人才培養為目標，搭建高校、企業的橋梁，是實現理論促進生產力發展的重要途徑。

1“多學科交叉”化學工程領域人才培養目標的定位

化學工程領域工程碩士研究生的培養，本著“面向工業界、面向未來、面向世界”的工程教育理念，以西南地區以及國家化工支柱產業發展和社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術為主線，依托交叉發展的行業需求，培養具有良好的工程職業道德和法規意識，豐富的人文科學素養，強烈的社會責任感，較強的組織管理能力和良好的合作意識，較強的工程技術創新意識和獨立從事創新研發的能力，并能將“交叉學科”工程領域的基礎理論有效應用于化工生產中的產品開發、工程設計、過程裝備設計研發以及工藝技術改造的高層次應用型工程技術和工程管理的人才。

2重慶理工大學全日制化學工程領域工程碩士人才培養現狀

經過多年的建設發展，我校化學工程學科在資源環境化工、精細化工、工業催化、化工裝備與控制等領域已經形成了明顯的優勢和特色。在資源與環境化工領域，針對重慶及西南地區特色資源和社會經濟發展重大需求，建有“重慶市化工廢水與污染控制工程技術研究中心”，與企業聯合建有“重慶市光氣衍生物企業工程技術研究中心”。重點開展天然氣資源精細化利用、化工產業廢水污染控制與資源化、重金屬污染土壤修復和固廢處理等領域的研究。在精細化工與工業催化領域，重點開展催化材料、納米材料、能源材料等化工新材料方面的研究，與企業聯合建有“重慶市化工本質安全協同創新中心”。研究成果主要應用于電子工業、能源化工、天然氣化工、石油化工、煤化工、氯堿化工等領域。在化工過程裝備與控制領域，依托我校化學化工學院的“過程裝備與控制工程”專業和學校“機械工程”一級學科碩士點建設發展。在新型環保設備、新型分離過程設備、化工設備腐蝕與控制技術研發方面形成了自己的特色和優勢，與企業聯合建有“重慶市防腐涂料工程技術研究中心”。在上述學科領域里，由于長期與重慶化工產業界合作，已經形成了基礎研究與工程實際緊密結合的特色發展之路。因此，化學工程領域工程碩士培養已經實現了多學科交叉的人才培養格局，并開展了多學科交叉全日制工程碩士培養模式的改革與探索。通過化學工程與材料工程、機械工程、環境工程、車輛工程、生物工程、控制工程等工程領域的交叉融合，立足于企業的發展和需求，建立了較為完善的實踐教學體系和多家校外實踐教學基地，形成了多學科交叉的大綜合工程性應用型高層次人才培養模式。

3“多學科交叉”全日制化學工程領域課程體系構建

化學工程領域專業學位碩士研究生的培養總體上分為校內與校企聯合的兩階段培養模式。校內培養階段主要完成課程學習，校企聯合培養階段采取實踐、學習研究、論文相結合的培養模式。課程體系按照由基礎向專業方向發展的分模塊化設置，主要包括基礎模塊、基本技能模板與工程交叉融合模板、以及與地區化工產業特點相結合的工程實踐模塊，如圖1所示。在公共基礎模塊，除了設置公共的工程英語，政治和工程數學外，還增設了工程經管課程，培養工程管理人才。在學位基礎課程中，針對化工企業在反應和分離等基礎知識方面，開設了高等反應工程和分離工程，并開設了化工過程設計，以期培養學生的工程設計能力。增設了知識產權和文獻檢索等課程，培養學生在科研成果方面的查詢和寫作能力。在工程交叉融合模板，立足于化工產業與機械工程、材料工程、車輛工程、控制工程、生物工程等方面的融合，每個模塊都開設了3門課組課，比如化工與機械的結合，開設了過程原理與裝備、壓力容器的分析設計、高等化工流體力學等課組課。教學內容上突出化工理論與技術的先進性和實用性，通過精選教學內容，充分利用多媒體等現代化教學手段，采取理論結合實際的案例式教學、以問題為導向的啟發式教學、課堂研討式教學和課程結合課內實驗等教學模式。根據工程碩士人才培養的要求，改革課程教學評價與考核方式，采取筆試、案例分析、小論文等靈活多樣的考核方式，突出學生的問題分析與知識應用能力。實踐教學與學位論文主要在實踐基地完成，可采用集中實踐與分段實踐相結合的方式。通過在具體的生產崗位輪崗和企業主要管理崗位見習學習相結合的方式進行。企業學習培養采取以企業高級技術人員（管理人員）為主、學校指導教師為輔的校企聯合指導的方式，學生在“雙導師”指導下，通過在企業參加實踐活動獲得在實踐中鞏固和深化理論知識、培養學生發現并解決工程實踐問題的能力，在企業完成論文選題和論文研究工作。論文選題應直接來源于生產實際或者具有明確的生產背景和應用價值，論文選題應有一定的技術難度，并有一定的理論基礎，具有創新性、先進性、實用性。

4總結

隨著科技的發展，高附加值的中高端化工產品的發展成為了發展方向，這需要機械，材料，控制工程等為支撐。同樣，科技的發展也引領了產業的深度交叉融合，因此，在高層次的應用型工程碩士培養過程中，需要重新定位多學科交叉下全日制化學工程領域工程碩士的人才培養目標，充分發揮行業和專業組織在培養標準制定、教學改革等方面的指導作用，建立學校與行業企業相結合的專業化教師團隊和聯合培養基地，強化專業學位研究生的實踐能力和創業能力培養，推動學科交叉下全日制化學工程領域工程碩士人才培養改革與實踐。

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