計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

（一）理論教學(xué)內(nèi)容

在理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，可以將理論教學(xué)內(nèi)容分為基本理論模塊、專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)模塊、理論拓展模塊、創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模塊四個(gè)模塊。這四個(gè)模塊分別具有以下的含義：（1）基本理論模塊：由流體動(dòng)力學(xué)這門(mén)課程中最基本的理論、技能構(gòu)成，具有通識(shí)性。（2）專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)模塊：由流體動(dòng)力學(xué)這門(mén)課程中與專(zhuān)業(yè)直接關(guān)聯(lián)內(nèi)容，或者與后續(xù)的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián)的，利用基礎(chǔ)理論解決實(shí)際問(wèn)題的理念和方法構(gòu)成，是體現(xiàn)流體動(dòng)力學(xué)這門(mén)課程，起到從基礎(chǔ)理論到工程應(yīng)用橋梁作用的主要模塊。（3）理論拓展模塊：由流體動(dòng)力學(xué)這門(mén)課程中與本專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)度相對(duì)較小，但是概念更抽象、難度更大，有利于拓寬學(xué)生知識(shí)面、培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的內(nèi)容構(gòu)成。（4）創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模塊：由流體動(dòng)力學(xué)這門(mén)課程中有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的思維、創(chuàng)新的技能、創(chuàng)新的理論研究方法，甚至有利于人文素質(zhì)教育的內(nèi)容構(gòu)成。模塊的劃分應(yīng)細(xì)化到每一個(gè)章節(jié)，并且明確在每個(gè)章節(jié)的權(quán)重，這樣可使教師明確地把握每一個(gè)章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)，學(xué)生也能夠掌握每一個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。如果學(xué)生在某一章節(jié)學(xué)習(xí)上出現(xiàn)問(wèn)題，教師和學(xué)生能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)是在哪個(gè)模塊上出現(xiàn)了問(wèn)題，這有利于教師及時(shí)改進(jìn)教學(xué)方法，學(xué)生及時(shí)改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，及時(shí)解決問(wèn)題，不至于出現(xiàn)問(wèn)題堆積，影響學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)的情況。而且，我們也應(yīng)注意到，針對(duì)教材而言，每一章節(jié)的內(nèi)容與內(nèi)容之間都有著承上啟下、相互關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，當(dāng)然，各章節(jié)之間也有一定聯(lián)系，在理論以及涉及的概念的深度方面也是逐步遞增的。因此，在講授過(guò)程中，還應(yīng)注意同一內(nèi)容多模塊化，以及模塊與模塊之間的關(guān)聯(lián)性，明確模塊之間的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，而不能將模塊孤立化，往往造成只見(jiàn)樹(shù)木、不見(jiàn)森林的不良后果，使學(xué)生對(duì)每一部分的內(nèi)容都了解得透徹，但由于不了解相互之間的關(guān)系，從而限制本課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的理論拓展。例如：在講授“描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法”的過(guò)程中，涉及兩個(gè)內(nèi)容：拉格朗日法和歐拉法。基于本文的教學(xué)內(nèi)容模塊化思想。拉格朗日法”內(nèi)容構(gòu)成基本理論模塊，而“歐拉法”內(nèi)容具有兩種模塊形式：基本理論模塊和創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模塊。其構(gòu)成的原因有：（1）“歐拉法”不研究個(gè)別質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行分析和計(jì)算，它是流體動(dòng)力學(xué)理論研究和工程應(yīng)用的基礎(chǔ)；（2）“歐拉法”的提出是創(chuàng)新思想的體現(xiàn)，因?yàn)樗搅顺Ｒ?guī)的描述固體運(yùn)動(dòng)的思維方法，“歐拉法”是基于“拉格朗日法”的換位思考，而它的意義卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了“拉格朗日法”。在這部分內(nèi)容的講授中，要注意模塊與模塊之間的關(guān)聯(lián)性，明確“拉格朗日法”與“歐拉法”的關(guān)系，使學(xué)生能深入地理解“歐拉法”的思想以及相關(guān)的概念，為課程后續(xù)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。另一方面，可以針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)，借助“歐拉法”的換位思考法，起到培養(yǎng)學(xué)生人文素質(zhì)的作用，引導(dǎo)學(xué)生采用換位思考方法，正確地面對(duì)人生的問(wèn)題，使自己的人生觀和道德觀得到升華。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

由于流體動(dòng)力學(xué)的研究方法主要有理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬三種，其中實(shí)驗(yàn)是學(xué)生應(yīng)用理論解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步加深對(duì)概念理解的重要環(huán)節(jié)。因此，在流體動(dòng)力學(xué)的理論教學(xué)中，應(yīng)注意融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思想?；诖?，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分為必做實(shí)驗(yàn)?zāi)K、選做實(shí)驗(yàn)?zāi)K、自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K三個(gè)模塊。這三個(gè)模塊分別具有以下的含義：（1）必做實(shí)驗(yàn)?zāi)K：由傳統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。（2）選做實(shí)驗(yàn)?zāi)K：由教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，或者與流體動(dòng)力學(xué)課程相關(guān)的科研實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。（3）自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：由學(xué)生自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。其中，在選做實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)施過(guò)程中，關(guān)鍵是注意了解學(xué)校與流體動(dòng)力學(xué)課程相關(guān)的科研實(shí)驗(yàn)臺(tái)架和主要的科研實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，優(yōu)化整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。針對(duì)大部分高?，F(xiàn)有的條件，在自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)施過(guò)程中具有一定的難度，但是可考慮利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“虛擬實(shí)驗(yàn)”，或者采用針對(duì)個(gè)別學(xué)生實(shí)施這部分實(shí)驗(yàn)，然后再增加學(xué)生人數(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)這一實(shí)驗(yàn)?zāi)K的教學(xué)。

二、教學(xué)方法手段

理論教學(xué)過(guò)程中以多媒體教學(xué)手段為主，多媒體課件的制作應(yīng)結(jié)合本課程的教學(xué)規(guī)律，符合實(shí)際需要，將理論問(wèn)題形象化，并注意將理論教學(xué)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)和數(shù)值模擬的思想。例如，“雷諾實(shí)驗(yàn)”這部分內(nèi)容的理論教學(xué)中，多媒體的制作可采用動(dòng)畫(huà)的形式演示實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程和結(jié)果，將層流和紊流兩種流態(tài)形象地表現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)，可以借助實(shí)際工程中的數(shù)值模擬結(jié)果，更形象地反映這兩種流態(tài)的特點(diǎn)和工程實(shí)際的應(yīng)用。這樣既說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬之間相輔相成，又將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和數(shù)值模擬的思想融入理論教學(xué)中，由此起到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力的作用。

三、考核方式方法

由于考核的目的在于助學(xué)和改進(jìn)教學(xué)方法。因此，本課程的考核應(yīng)在一定程度能夠發(fā)揮學(xué)生的主體作用，這樣有利于良好教學(xué)氛圍的營(yíng)造，有利于師生雙向的交流。具體的考核方式有多種，綜合的考核方式應(yīng)該更合理，但操作起來(lái)也更復(fù)雜，可以采用先試點(diǎn)后鋪開(kāi)的途徑。目前，大多數(shù)高校主要采用平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)綜合考核的方法。平時(shí)成績(jī)通常包括考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)。平時(shí)成績(jī)的考核應(yīng)是考核中最重要的內(nèi)容，它是教師及時(shí)了解學(xué)生對(duì)該課程學(xué)習(xí)狀況、把握教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。其中作業(yè)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和要求是不可忽視的，例如，可以采用必做題、選做題，不是盲目地采用題海戰(zhàn)術(shù)，這有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)使學(xué)生對(duì)每一章節(jié)的學(xué)習(xí)有的放矢。對(duì)作業(yè)中的解題步驟和圖的繪制都應(yīng)該有明確的要求，這樣有利于工程師卓越素質(zhì)的培養(yǎng)?？傊綍r(shí)成績(jī)的考核注重調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)工程師卓越素質(zhì)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生利用知識(shí)分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，在考核內(nèi)容設(shè)計(jì)方面應(yīng)該是考核目的的體現(xiàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

第2篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

關(guān)鍵詞：數(shù)值風(fēng)洞，Spalart-Allmaras模型，體形系數(shù)

1 引 言

在20世紀(jì)60年代中期，風(fēng)工程學(xué)成為一門(mén)新的學(xué)科，它主要包括結(jié)構(gòu)風(fēng)工程，車(chē)、船風(fēng)工程以及環(huán)境風(fēng)工程三個(gè)主要方面。結(jié)構(gòu)風(fēng)工程問(wèn)題作為學(xué)科發(fā)展的起源始終處于核心地位。

由于建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載是設(shè)計(jì)中的主要荷載，目前獲取風(fēng)荷載的主要方法有：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬。隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高速、大容量計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和計(jì)算方法的飛速進(jìn)步，應(yīng)用數(shù)值風(fēng)洞技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬已成為可能。

2 雷諾平均方程（RANS）

其中k為湍動(dòng)能，νT為湍動(dòng)粘度，δij為單位張量。

3 Spalart-Allmaras 湍流模型（S-A模型）

4 數(shù)值算例設(shè)定

本文的數(shù)值算例為兩個(gè)球形屋面大跨空間結(jié)構(gòu)，該兩種結(jié)構(gòu)具有相同的球形屋面，矢高10m，跨度50m；下方均為圓柱體維護(hù)結(jié)構(gòu)，但尺寸不同，結(jié)構(gòu)1的維護(hù)結(jié)構(gòu)直徑為50m，結(jié)構(gòu)2為40m；結(jié)構(gòu)1沒(méi)有挑檐，結(jié)構(gòu)2有一周挑出長(zhǎng)度為5m的挑檐。數(shù)值計(jì)算流場(chǎng)在x、y、z方向的尺寸分別為500m，300m和150m。應(yīng)用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格自由劃分整個(gè)計(jì)算域，并且在空間結(jié)構(gòu)周?chē)M(jìn)行了網(wǎng)格加密，空間結(jié)構(gòu)周?chē)钚【W(wǎng)格尺寸為1m，結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2的網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)量約為40萬(wàn)～50萬(wàn)。數(shù)值計(jì)算中，流場(chǎng)入口條件采用速度進(jìn)口邊界條件；出口采用完全發(fā)展自由出流邊界條件；頂部和兩側(cè)采用對(duì)稱(chēng)邊界條件；結(jié)構(gòu)表面和地面采用無(wú)滑移壁面邊界條件。其中，速度進(jìn)口邊界條件符合我國(guó)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》所規(guī)定的指數(shù)率風(fēng)剖面，本文假設(shè)該結(jié)構(gòu)所處地區(qū)為A類(lèi)地貌、基本風(fēng)壓為w0=0.5kPa，相應(yīng)的z=10米高度處基本風(fēng)速為28.28m/s，對(duì)應(yīng)的梯度風(fēng)高度為zG=300m，α=0.12，入口處風(fēng)剖面U（z）=UG（z/zG）α，其中UG為梯度風(fēng)高度處的風(fēng)速。

5 數(shù)值模擬結(jié)果

圖1為結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2的數(shù)值模擬風(fēng)載體型系數(shù)，由圖可見(jiàn)，球形屋面的基本受風(fēng)吸作用；結(jié)構(gòu)1的風(fēng)載體型系數(shù)的絕對(duì)值在屋面的各個(gè)位置均大于結(jié)構(gòu)2的計(jì)算結(jié)果；兩屋面的最強(qiáng)風(fēng)吸作用均出現(xiàn)在屋面最高點(diǎn)附近，體形系數(shù)相差大約0.3；而且由屋頂最高點(diǎn)沿著迎風(fēng)和背風(fēng)方向逐漸減小，迎風(fēng)邊緣處的絕對(duì)值大于背風(fēng)邊緣處。屋面均為負(fù)壓的原因是屋面的矢跨比較小，整個(gè)屋面以風(fēng)的分離作用為主；屋面最高點(diǎn)附近的分離作用最強(qiáng)，因此負(fù)壓也最大；結(jié)構(gòu)1負(fù)壓整體水平大于結(jié)構(gòu)2是因?yàn)橛捎谔糸艿淖饔?，降低了結(jié)構(gòu)2屋面的整體分離作用強(qiáng)度。

圖1 球形屋面的風(fēng)荷載體形系數(shù)等值線圖

6 結(jié) 論

基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)的數(shù)值風(fēng)洞方法是研究大氣邊界層中鈍體繞流問(wèn)題的有力工具；基于雷諾平均方法的S-A湍流模型可有效的研究大跨空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)載體形系數(shù)和風(fēng)壓分布；本文通過(guò)對(duì)有、無(wú)挑檐的球面屋頂結(jié)構(gòu)的風(fēng)載體型系數(shù)的研究，得出以下結(jié)論：對(duì)于本算例中的球形屋頂結(jié)構(gòu)，風(fēng)載體型系數(shù)基本為負(fù)值，屋面的最大風(fēng)吸作用出現(xiàn)在屋面最高點(diǎn)附近，并且沿著迎風(fēng)和背風(fēng)方向逐漸減??；沒(méi)有挑檐的風(fēng)載體型系數(shù)絕對(duì)值在屋面的各個(gè)位置均大于有挑檐情況的計(jì)算結(jié)果，最大值相差約0.3；挑檐下表面的風(fēng)載體形系數(shù)在迎風(fēng)處最大，達(dá)到0.5以上，考慮到屋面迎風(fēng)處的風(fēng)吸作用，其數(shù)值超過(guò)無(wú)挑檐的情況；而且有挑檐的圓柱體維護(hù)結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)處正壓明顯大于無(wú)挑檐情況，體形系數(shù)上相差約0.2。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁健， 杜強(qiáng). CFD在風(fēng)荷載計(jì)算中的應(yīng)用[J]. 真空， 2010， 47（3）： 83-85.

[2] 黃志淵， 陳. 橋面風(fēng)環(huán)境的數(shù)值風(fēng)洞研究[J]. 福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2007， 35（1）： 95-99.

第3篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

Verification and Validation

in Scientific Computing

2010,780pp

Hardback

ISBN9780521113601

科學(xué)計(jì)算中的進(jìn)展使得建模及模擬成為工程、科學(xué)及公共政策決策過(guò)程中的一個(gè)重要部分。驗(yàn)證和確認(rèn)是建立在定量準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)的概念上的。本書(shū)提供了用于模型和模擬驗(yàn)證和確認(rèn)的基本概念、原理及步驟的全面與系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程。它的重點(diǎn)放在了利用偏微分方程描述模型和模擬上面。書(shū)中所描述的方法可以應(yīng)用于廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，諸如物理科學(xué)、工程及技術(shù)，以及工業(yè)、環(huán)境管理與安全、產(chǎn)品與設(shè)備安全、金融投資和政府管理中。

本書(shū)共有16章，除第1章外分成5個(gè)部分。1.緒論，內(nèi)容包括建模與模擬的歷史及現(xiàn)代的作用、科學(xué)計(jì)算的可信度、本書(shū)的內(nèi)容概括與使用。第1部分 基本概念，含第2-3章，2.基本概念與術(shù)語(yǔ)；3.建模與計(jì)算模擬。第2部分 代碼驗(yàn)證，含第2-3章，4.軟件工程；5.代碼驗(yàn)證；6.正確解法。第3部分 解法驗(yàn)證，含第4-6章，7.解法驗(yàn)證；8.離散化誤差；9.解法適應(yīng)。第4部分 模型的驗(yàn)證與預(yù)測(cè)，含第10-13章，10.模型驗(yàn)證基礎(chǔ)；11.確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與執(zhí)行；12.模型準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)；13.預(yù)測(cè)能力。第5部分 涉及規(guī)劃、管理及實(shí)施的問(wèn)題，含第14-16章，14.建模與模擬的規(guī)劃與優(yōu)先化；15.建模與模擬的成熟度評(píng)價(jià)；16.驗(yàn)證、確認(rèn)及不確定性量化的開(kāi)發(fā)與責(zé)任。

本書(shū)的第一作者具有在流體動(dòng)力學(xué)、傳熱、飛行動(dòng)力學(xué)及固體力學(xué)領(lǐng)域39年的研究與開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。并且在計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)領(lǐng)域工作過(guò)，他教授過(guò)驗(yàn)證和確認(rèn)領(lǐng)域的30門(mén)短課程?，F(xiàn)在，他帶著技術(shù)人員的杰出代表的榮譽(yù)已從美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室退休。

本書(shū)的第二作者是弗吉尼亞理工學(xué)院航空與航天及海洋工程系的副教授。他于1998年從北卡羅來(lái)納州立大學(xué)獲得博士學(xué)位后，作為高級(jí)技術(shù)人員在美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作了5年。他在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域發(fā)表過(guò)許多有關(guān)驗(yàn)證和確認(rèn)的文章。2006年，他因計(jì)算科學(xué)與工程中的驗(yàn)證和確認(rèn)方面的研究工作而獲得美國(guó)青年科學(xué)家總統(tǒng)獎(jiǎng)（PECASE）。

本書(shū)將會(huì)受到那些尋求改進(jìn)模擬結(jié)果的可信度及可靠性的各個(gè)領(lǐng)域中的研究人員、專(zhuān)業(yè)人員及決策者的熱誠(chéng)歡迎。它的內(nèi)容也適合用作大學(xué)課程或供人們自學(xué)。

胡光華，

退休高工

(原中國(guó)科學(xué)院物理學(xué)研究所)

第4篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

【關(guān)鍵詞】CFD 高爐出鐵廠除塵系統(tǒng) 管網(wǎng)平衡

一、引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，生產(chǎn)力高度發(fā)達(dá)的同時(shí)，隨之而來(lái)的就是人類(lèi)的生存環(huán)境日益破壞，鋼鐵行業(yè)又是污染物排放大戶(hù)，煉鐵廠、煉鋼廠及軋鋼廠又是鋼鐵企業(yè)的主要污染源，冶煉每噸鋼水大約產(chǎn)生2.5kg煙塵。污染物主要是金屬和非金屬氧化物固體粉塵、一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體有害物。對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行有效的捕集及處理，是鋼鐵企業(yè)節(jié)能環(huán)保研究的重要課題。捕集的關(guān)鍵又在如何控制好除塵管道的流量分配問(wèn)題，但傳統(tǒng)的水力計(jì)算設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)有設(shè)計(jì)的要求。

本文采用方法主要是利用計(jì)算流體力學(xué)方法（CAE）對(duì)高爐出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)的管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，力求找到一套適合指導(dǎo)現(xiàn)有除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方式。

二、研究方法簡(jiǎn)介

CFD（Computational Fluid Dynamics）即計(jì)算流體力學(xué)，是建立在經(jīng)典流體動(dòng)力學(xué)與數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ)上的一門(mén)新學(xué)科，具有適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用面廣的優(yōu)點(diǎn)?；舅枷胧怯靡幌盗杏邢迋€(gè)離散點(diǎn)上的變量值的集合來(lái)代替將空間域上連續(xù)的物理量的場(chǎng)，如速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)；然后，按照流動(dòng)基本方程（質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程）建立這些離散點(diǎn)上場(chǎng)變量之間關(guān)系的代數(shù)方程組，通過(guò)這種數(shù)值計(jì)算，得到復(fù)雜問(wèn)題基本物理量（如速度、壓力、溫度、濃度等）在流場(chǎng)內(nèi)各個(gè)位置的分布，以及這些物理量隨時(shí)間變化情況。

1） 分析計(jì)算原理

鋼鐵車(chē)間除塵的CAE仿真中，必須考慮的一個(gè)重要物理現(xiàn)象是熱氣流的浮升，即氣流在鐵水表面受熱膨脹，密度減小，在浮升力的作用下形成上升的熱氣流。湍流模型中Gb為考慮熱氣流浮升力對(duì)湍流的影響，具體表達(dá)式如下：

粉塵是CAE仿真模型中另一個(gè)重要方面，粉塵顆粒直徑小，具有良好的跟隨性，隨氣體運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，因此可以認(rèn)為粉塵顆粒與氣流具有相同的速度，粉塵的運(yùn)動(dòng)速度不必再行仿真計(jì)算。但是粉塵對(duì)鐵水與氣流之間的輻射換熱過(guò)程有重要影響，氣流中粉塵濃度越高，氣流的輻射吸收系數(shù)越大，相反，純凈的空氣對(duì)輻射的吸收系數(shù)接近于零。含塵氣流的輻射吸收系數(shù)用下式計(jì)算得到：

2） 數(shù)值分析模型

鋼鐵車(chē)間除塵的CAE仿真幾何模型包含了較多復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且CAE模型求解對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量要求不是很高，因此網(wǎng)格劃分可完全采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，否則將大大延長(zhǎng)CAE仿真的時(shí)間周期。考慮到目前的計(jì)算機(jī)能力，百萬(wàn)量級(jí)的網(wǎng)格數(shù)量是合適的。

CAE仿真模型的求解采用SIMPLE算法，具體求解過(guò)程可在Fluent軟件中實(shí)現(xiàn)。

3） 材料參數(shù)

本CAE分析所涉及的流體主要為空氣和鐵水，空氣密度按照理想氣體定律進(jìn)行計(jì)算，以考慮溫度變化對(duì)空氣密度的影響。

4）邊界條件

對(duì)除塵管道的流量分配仿真，進(jìn)口采用壓力進(jìn)口邊界條件，在除塵點(diǎn)處設(shè)置足夠大的自由空間以使得進(jìn)口邊界處壓力為大氣壓；出口給定空氣流量，數(shù)值為相應(yīng)除塵點(diǎn)的設(shè)計(jì)風(fēng)量。

仿真模型的輸入與輸出

輸入條件

1. 幾何模型，包括除塵區(qū)域設(shè)備、捕集罩和除塵管道等（附圖所示）

2. 鐵水溫度及黑度

3. 環(huán)境溫度及氣壓

4. 各除塵支管風(fēng)量

輸出結(jié)果

1. 各除塵支管煙氣溫度（可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試）

2. 除塵效率

三、除塵管道仿真

通過(guò)CAE的方式對(duì)高爐出鐵場(chǎng)除塵管道的風(fēng)量分配進(jìn)行建模仿真。下圖是對(duì)某高爐的3#出鐵口的管道進(jìn)行的仿真建模，包括鐵口側(cè)吸、頂吸、撇渣器以及擺動(dòng)流嘴的除塵罩以及除塵支管、除塵總管，在除塵總管末端施加壓力出口邊界條件，各除塵罩給定足夠大的自由空間，同時(shí)施加壓力入口邊界條件，且入口壓力和溫度為當(dāng)?shù)卮髿鈮汉蛙?chē)間環(huán)境溫度。

由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，除塵風(fēng)量的測(cè)量?jī)H在頂吸、兩個(gè)側(cè)吸以及煙囪的風(fēng)量測(cè)定孔處進(jìn)行。下表為3#出鐵口在測(cè)試、設(shè)計(jì)和CAE計(jì)算下的除塵風(fēng)量分配及溫度。表中風(fēng)量單位為（m3/h），溫度單位為（℃）。

四、小結(jié)

高爐出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)的除塵管道均可以通過(guò)相同的CAE模型進(jìn)行仿真分析，仿真得到除塵管道的風(fēng)量分配且結(jié)果可靠，用于指導(dǎo)除塵管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]王福軍，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析，北京：清華大學(xué)出版社，2006：13～16

[2]鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，中國(guó)冶金建設(shè)協(xié)會(huì)

[3]中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50019

[4]中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 GB50243

第5篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

煤的氣化是煤炭清潔高效利用的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展煤基大宗化學(xué)品和液體燃料合成、先進(jìn)的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、氫能、燃料電池等過(guò)程工業(yè)的基礎(chǔ)，是這些行業(yè)發(fā)展的核心和龍頭技術(shù)。煤的氣化的過(guò)程實(shí)質(zhì)是將煤中的碳、氫轉(zhuǎn)化為清潔燃料氣或合成氣（CO+H2）的過(guò)程。

本書(shū)從全新的視角對(duì)工業(yè)煤的氣化科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行了全面的論述，涉及煤的氣化工藝過(guò)程的各項(xiàng)內(nèi)容，既有工藝分析，又有理論研究。反映了煤的氣化技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，還包含了作者自己的相關(guān)研究成果，許多重要內(nèi)容為同類(lèi)專(zhuān)著中首次報(bào)道。

全書(shū)共有10章：1.引言。提出了全球范圍內(nèi)煤的氣化原料的劣質(zhì)化趨勢(shì)；2.煤的氣化的總論。簡(jiǎn)要介紹了煤氣化技術(shù)的背景和行業(yè)地位、最新的應(yīng)用、煤的氣化的必要性、煤氣化技術(shù)的沿革、歷經(jīng)三代的氣化爐型、原料和產(chǎn)物、技術(shù)市場(chǎng)、對(duì)環(huán)境的影響和污染排放，以及煤的氣化面臨的挑戰(zhàn)、潛在機(jī)會(huì)等；3.氣化用煤的分析表征。為使讀者意識(shí)到通過(guò)氣化技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤轉(zhuǎn)化的復(fù)雜性，本章從實(shí)用觀點(diǎn)從發(fā)，討論了氣化用原料煤樣品的分析表征，并從這些信息來(lái)決定氣化過(guò)程的適用性。必要的有關(guān)知識(shí)包括煤的標(biāo)準(zhǔn)分析（元素分析、工業(yè)分析和熱值）以及更復(fù)雜的反應(yīng)性和顯微組分的分析，特別強(qiáng)調(diào)關(guān)注煤中的礦物質(zhì)，因?yàn)檫@是所有氣化過(guò)程的極限。最后對(duì)煤的物理和流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)做了總結(jié)；4.氣化過(guò)程的基礎(chǔ)。介紹了基本的煤的氣化反應(yīng)和化學(xué)、評(píng)價(jià)不同氣化方法優(yōu)劣的主要技術(shù)性能參數(shù)，并從多個(gè)技術(shù)層次探討了不同氣化工藝過(guò)程之間的差別：床型（移動(dòng)床/流化床/氣流床），溫度范圍（灰熔融/渣粘度），壓力等級(jí)，進(jìn)料方法（干粉/水煤漿），器壁類(lèi)型（膜/耐火襯里/水夾套），合成氣冷卻（水/氣/化學(xué)激冷/熱回收），氧化劑（氧氣/空氣），排渣方式（灰渣/飛灰/團(tuán)聚），催化劑添加與否；5.煤氣化模擬。在介紹了氣化系統(tǒng)衡算概念的基礎(chǔ)上，列舉氣化模擬的熱力學(xué)模型、動(dòng)力學(xué)模型、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模型方法，比較了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)、主要應(yīng)用領(lǐng)域和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。為便于讀者理解這里僅涉及基本方程和科學(xué)背景；6.煤的氣化技術(shù)。煤的氣化技術(shù)是本書(shū)的中心內(nèi)容，包括一些此前未公開(kāi)報(bào)道的最新和最全面的煤的氣化過(guò)程資訊。按氣化爐型的不同，分別詳述了殼牌、Uhde （即高溫溫克勒爐HTW， Prenflow）、GE、西門(mén)子、CB&I （即E-Gas）爐， Lurgi （即固定床固態(tài)排渣（FBDB）爐， 和Envirotherm/Zemag （即BGL）爐的歷史沿革、詳細(xì)工藝描述，改進(jìn)強(qiáng)化措施和現(xiàn)在的工業(yè)實(shí)施項(xiàng)目。針對(duì)典型技術(shù)，基于統(tǒng)一邊界條件，給出了通用計(jì)算模型和模擬結(jié)果，并與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照分析，著重對(duì)比高灰煤和常規(guī)煤原料對(duì)氣化性能的影響。作者還特別介紹了有關(guān)中國(guó)開(kāi)發(fā)的氣化新?tīng)t型和新工藝；7.煤的氣化過(guò)程熱力學(xué)評(píng)價(jià)。本章主要論述本書(shū)作者研究出的創(chuàng)新方法：三元?dú)饣瘓D。作者給出了該方法詳細(xì)的實(shí)施步驟和應(yīng)用方法，指導(dǎo)讀者得出優(yōu)化的用戶(hù)氣化圖和關(guān)聯(lián)式，以常規(guī)的匹茨堡8號(hào)煤和南非高灰煤為例進(jìn)行了具體對(duì)比計(jì)算分析，其結(jié)果可用于解析灰份的影響規(guī)律和氣化技術(shù)潛力的分析。此方法還可擴(kuò)展用于二氧化碳?xì)饣蜕镔|(zhì)氣化；8.煤的氣化過(guò)程的有效能分析。為了考慮氣體冷卻方法對(duì)整個(gè)過(guò)程的影響，對(duì)常規(guī)煤和高灰煤的氣化過(guò)程進(jìn)行了有效能分析和對(duì)比；9.內(nèi)循環(huán)氣化爐的概念研究。鑒于現(xiàn)在市場(chǎng)上還沒(méi)有適應(yīng)高灰煤的氣化技術(shù)，作者針對(duì)高灰煤氣化提出了創(chuàng)新性的新氣化爐型：內(nèi)循環(huán)氣化爐。本章內(nèi)容全面闡述內(nèi)循環(huán)氣化爐相關(guān)的氣化過(guò)程基本原理、詳細(xì)的工藝條件、反應(yīng)室的布置、氣化劑的注入、氣體的冷卻、除灰、過(guò)程控制；10.氣化發(fā)展趨勢(shì)。這是對(duì)全書(shū)的簡(jiǎn)要總結(jié)并展望了氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

本書(shū)的讀者對(duì)象包括能源、煤炭、化學(xué)工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)從事煤轉(zhuǎn)化和煤化工科研、設(shè)計(jì)生產(chǎn)的工程技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師、高年級(jí)本科生和研究生。

第6篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

文摘： 本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CFD（computational fluid dynamics）的方法，對(duì)北京地區(qū)冬季北風(fēng)情況下某建筑小區(qū)內(nèi)的氣流流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真。借助數(shù)值模擬能模擬真實(shí)情況、資料詳細(xì)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)該小區(qū)兩個(gè)主要區(qū)域在冬季北風(fēng)向這一不利工況下的氣流流動(dòng)情況進(jìn)行了分析，由此可見(jiàn)，通過(guò)CFD方法對(duì)小區(qū)氣流流動(dòng)進(jìn)行模擬仿真，并且以直觀形象的可視化結(jié)果展現(xiàn)于設(shè)計(jì)者和客戶(hù)，可方便地對(duì)小區(qū)布局設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)以及對(duì)小區(qū)內(nèi)微氣候進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1. 前言

建筑師們?cè)谠O(shè)計(jì)建筑小區(qū)時(shí)，注意力多集中在建筑平面的功能布置，美觀設(shè)計(jì)及空間利用上，而很少考慮到小區(qū)內(nèi)高層、高密度建筑群中氣流流動(dòng)情況對(duì)人的影響：局部地方（尤其是高層）風(fēng)速太大可能對(duì)人們的生活、行動(dòng)造成不便，也有可能在某些地方形成旋渦和死角，不利于室內(nèi)的自然通風(fēng)，從而形成不好的小區(qū)微氣候。因此，為了營(yíng)造綠色舒適的建筑小區(qū)微環(huán)境，需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段對(duì)小區(qū)內(nèi)氣流流動(dòng)情況作出預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)。通常可用模型實(shí)驗(yàn)或者數(shù)值模擬的方法對(duì)小區(qū)內(nèi)的空氣流動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。模型實(shí)驗(yàn)方法周期太長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，不利于用于設(shè)計(jì)階段的方案預(yù)測(cè)和分析；而數(shù)值計(jì)算相當(dāng)于在計(jì)算機(jī)上做實(shí)驗(yàn)，相比模型實(shí)驗(yàn)方法周期較短，價(jià)格低廉，可以以較為形象和直觀的方式將結(jié)果展示出來(lái)，利于非專(zhuān)業(yè)人士通過(guò)形象的流場(chǎng)圖和動(dòng)畫(huà)了解小區(qū)內(nèi)氣流流動(dòng)情況。因此這里將介紹利用數(shù)值模擬技術(shù)模擬仿真小區(qū)內(nèi)氣流流動(dòng)的詳細(xì)情況，藉此對(duì)小區(qū)微氣候作出評(píng)價(jià)分析以及對(duì)小區(qū)的設(shè)計(jì)作出改進(jìn)優(yōu)化。國(guó)外早在1980年代就利用數(shù)值模擬手段對(duì)室外氣流流動(dòng)進(jìn)行研究，但主要針對(duì)單體建筑[1]。近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)始對(duì)高密度的建筑小區(qū)這一具有中國(guó)特色的建筑形式內(nèi)的氣流流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究[2]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值計(jì)算技術(shù)以及湍流模擬技術(shù)的發(fā)展，如今我們可以對(duì)非常復(fù)雜的實(shí)際建筑小區(qū)內(nèi)氣流流動(dòng)進(jìn)行模擬仿真，方便、直觀地對(duì)小區(qū)微氣候作出評(píng)價(jià)。下面將以一個(gè)實(shí)際的建筑小區(qū)為例進(jìn)行分析。

2. 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)簡(jiǎn)介

簡(jiǎn)而言之，流體流動(dòng)的數(shù)值模擬即在計(jì)算機(jī)上做實(shí)驗(yàn)。它在計(jì)算域內(nèi)離散空氣流動(dòng)遵循的流體動(dòng)力學(xué)方程組，將強(qiáng)烈非線性的偏微分方程組轉(zhuǎn)變?yōu)榇鷶?shù)方程組，再采用一定的數(shù)值計(jì)算技術(shù)求解之，從而獲得整個(gè)計(jì)算區(qū)域內(nèi)流場(chǎng)分布的詳細(xì)信息，最后可將結(jié)果用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)形象直觀地表示出來(lái)。這就是所謂的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CFD（Computational Fluid Dynamics）。由于實(shí)際空氣是粘性流體，流動(dòng)基本為湍流流動(dòng)，故這其中涉及湍流模擬技術(shù)。自1974年以來(lái)，人們開(kāi)始進(jìn)行大量的CFD技術(shù)應(yīng)用于建筑環(huán)境的模擬研究工作[3]。如今，CFD技術(shù)已經(jīng)在建筑環(huán)境和設(shè)備模擬中取得了很大的成就。這里我們采用國(guó)際公認(rèn)的權(quán)威CFD技術(shù)研究機(jī)構(gòu)：英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院CHAM研究所開(kāi)發(fā)的PHOENICS軟件對(duì)下面的小區(qū)內(nèi)空氣流動(dòng)情況進(jìn)行模擬仿真分析。該軟件具有眾多的湍流模型和數(shù)值差分格式，并經(jīng)過(guò)了上千個(gè)算例的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，能保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。有關(guān)CFD技術(shù)的內(nèi)容可參考有關(guān)文獻(xiàn)和專(zhuān)著。

3. 計(jì)算工況說(shuō)明

這里將要分析的小區(qū)是北京東潤(rùn)楓景小區(qū)，它是北京朝陽(yáng)區(qū)東風(fēng)農(nóng)場(chǎng)改建住宅區(qū)，總建筑面積約49萬(wàn)平方米，總居住人口約15000人。圖1所示為該小區(qū)示意圖。

根據(jù)需要，目前最需模擬分析的是楓景小區(qū)的W區(qū)和S區(qū)，其中有下列情況需要說(shuō)明：

3.1 梯度風(fēng)的采用

由于楓景小區(qū)并不是一個(gè)孤立的小區(qū)，其周?chē)鷦?shì)必存在較低的建筑或其它物體，因此小區(qū)外來(lái)流風(fēng)并不是均勻的，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)和資料的研究成果，并結(jié)合楓景小區(qū)所處的地理位置，小區(qū)前來(lái)流風(fēng)因?yàn)榈孛婧偷桶ㄖ挠绊?，?yīng)是按邊界層規(guī)律分布的，即所謂的梯度風(fēng)，如下圖2所示：

影響，應(yīng)是按邊界層規(guī)律分布的，即所謂的梯度風(fēng)，如下圖2所示：

上述梯度風(fēng)滿(mǎn)足下式：

圖中的h>380m后，風(fēng)速可認(rèn)為趨于均勻，大小等于h=380m處的風(fēng)速。

3.2 北京地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)速和風(fēng)向的選擇

為使計(jì)算結(jié)果具有一定的代表性，需要選擇北京地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)速。根據(jù)我們對(duì)1960～1990年這30年間北京地區(qū)氣象數(shù)據(jù)的分析知，北京地區(qū)秋、冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，平均風(fēng)速3m/s，典型風(fēng)速約5m/s（指出現(xiàn)頻率較高的風(fēng)速），春、夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，平均風(fēng)速3.4m/s，典型風(fēng)速約5.5m/s。而由于冬季主要為北風(fēng)，應(yīng)為最不利情形，加之這種復(fù)雜小區(qū)的模擬計(jì)算耗時(shí)極多，因此這里我們擬先對(duì)冬季情形作出模擬，即按照風(fēng)向北、風(fēng)速5m/s（10m高處的氣象數(shù)據(jù)）進(jìn)行計(jì)算。

4. 計(jì)算結(jié)果和分析

圖3～4各圖為楓景小區(qū)W區(qū)和S區(qū)兩個(gè)區(qū)域的模擬仿真結(jié)果流場(chǎng)圖。

對(duì)于W區(qū)：圖3a為高度1米的水平面上的流場(chǎng)分布，這個(gè)高度是人們經(jīng)?；顒?dòng)和最能感知到的范圍，即所謂的“人區(qū)”，這也是小區(qū)微氣候最重要的關(guān)鍵區(qū)域。由圖可見(jiàn)，在W區(qū)中部局部地方有旋渦出現(xiàn)，但是風(fēng)速很小，約1～5m/s，同時(shí)，該區(qū)域內(nèi)大部分地方的風(fēng)速均在5m/s以下，因此對(duì)人員行動(dòng)不會(huì)造成不便，也不會(huì)對(duì)人體熱舒適感覺(jué)形成不良的影響，圖中還顯示出在該區(qū)東、西兩側(cè)建筑物周?chē)木植康胤接休^大的風(fēng)速，可達(dá)15m/s，這是由于來(lái)流北風(fēng)繞建筑物流動(dòng)的結(jié)果，但是這塊區(qū)域不是人們經(jīng)?；顒?dòng)的地方，故影響不大。圖3b~c顯示了W區(qū)橫截面和縱剖面上不同位置的風(fēng)速流場(chǎng)分布，由圖可見(jiàn)，來(lái)流風(fēng)的繞流作用對(duì)建筑高層有一定的影響，流速?gòu)牡讓拥礁邔又饾u增大，頂層附近風(fēng)速比底層為高，但是最高值僅為9m/s，并無(wú)太大的影響?？偠灾?，W區(qū)在冬季北風(fēng)的氣候條件下的微氣候令人滿(mǎn)意，不會(huì)造成人體不適和行動(dòng)不便；

對(duì)于S區(qū)，仍然先從圖4a顯示的高度1米的“人區(qū)”的流場(chǎng)分布結(jié)果開(kāi)始分析，由圖中可以看出，S區(qū)內(nèi)的風(fēng)速較小，均小于5.5m/s，這是其前面板樓的阻擋作用之結(jié)果。另外，由于前面建筑的繞流作用，在該區(qū)最后一排高層建筑之前形成渦流，但是速度很小，僅達(dá)3.3m/s左右，故對(duì)居者的行動(dòng)和舒適不會(huì)造成不良的影響。從圖中還可以看出，在S區(qū)前面的板樓之間，由于其流通斷面突然減小，此處風(fēng)速很大，最高可達(dá)13m/s左右，但是這已經(jīng)離S區(qū)較遠(yuǎn)，對(duì)S區(qū)的居住者不會(huì)由太多的影響。圖4b~c表示的是S區(qū)橫剖面和S區(qū)以及其前面板樓組成的區(qū)域內(nèi)的縱剖面上的流場(chǎng)分布，由圖可以看出，來(lái)流風(fēng)的繞流作用使得S區(qū)高層建筑的風(fēng)速由底層向上逐漸升高，但是其流速最大也只達(dá)到7m/s左右，對(duì)高層住戶(hù)影響不大，不會(huì)造成不適感覺(jué)。

關(guān)于W區(qū)和S區(qū)的室外空氣流動(dòng)的更詳細(xì)的資料，可以通過(guò)CFD軟件得到三個(gè)方向任意位置的流場(chǎng)分布，并且，我們還可以借助別的計(jì)算機(jī)手段得出更為形象直觀的動(dòng)畫(huà)，這非常適合非建筑環(huán)境專(zhuān)業(yè)人士快速、方便地把握小區(qū)內(nèi)的流場(chǎng)流動(dòng)情況。

將以上分析結(jié)果總結(jié)歸納可得如下結(jié)論：

(1). W區(qū)和S區(qū)的人區(qū)內(nèi)基本沒(méi)有速度過(guò)大的區(qū)域，大部分地方的風(fēng)速均在5m/s以下，不會(huì)對(duì)居者行動(dòng)和舒適感覺(jué)帶來(lái)不便；

(2). W區(qū)和S區(qū)的高層建筑風(fēng)速由低至高逐漸增加，但是最高值基本低于10m/s，不會(huì)對(duì)該層住戶(hù)造成不適感覺(jué)；

(3). W區(qū)和S區(qū)內(nèi)某些局部區(qū)域均存在一定的渦旋流動(dòng)，但是其流速很小，均在3m/s以下，不會(huì)形成不好的微氣候；

(4). W區(qū)建筑邊緣局部地方和S區(qū)前部板樓（最高6層）局部會(huì)有速度過(guò)大的區(qū)域，但是這已經(jīng)遠(yuǎn)離我們考慮的W區(qū)和S區(qū)，不是人們經(jīng)?；顒?dòng)的范圍，影響不大；

(5). 總體而言，W區(qū)和S區(qū)的室外空氣流動(dòng)不會(huì)對(duì)居住者造成不良影響，其小區(qū)微氣候令人舒適，能保證合理的小區(qū)內(nèi)空氣流動(dòng)。

第7篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

關(guān)鍵詞：高等流體力學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）10-0192-03

近幾年，計(jì)算流體力學(xué)與各種工程實(shí)際問(wèn)題的結(jié)合越來(lái)越密切，已成為解決各種流體流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的強(qiáng)有力工具，并已成功應(yīng)用于建筑、環(huán)境、流體機(jī)械等技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域。過(guò)去只能靠實(shí)驗(yàn)手段才能得到的某些結(jié)果，現(xiàn)在已可以借助于計(jì)算流體力學(xué)的手段來(lái)完成。在高等建筑院校的土木工程、環(huán)境科學(xué)與工程等學(xué)科中，因涉及大量的流體流動(dòng)問(wèn)題，因此，普遍開(kāi)設(shè)了研究生課程――高等流體力學(xué)（計(jì)算流體力學(xué)）。

多年來(lái)，計(jì)算流體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要是有限差分法、有限元法、離散化方法等，重點(diǎn)仍然是算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、收斂性的證明及離散精度的討論。在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程中涉及的大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)感到乏味，課程學(xué)完后，如何采用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)一個(gè)具體的流體流動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行模擬和分析，學(xué)生往往感到無(wú)從下手，并且難以正確采用計(jì)算流體力學(xué)的理論和方法解決工程實(shí)際問(wèn)題，因此學(xué)生也不能學(xué)以致用。當(dāng)前的研究生課程教學(xué)，不僅在分析問(wèn)題的深度和廣度上顯得不足，在教學(xué)方法上也存在靈活性不足，互動(dòng)性不夠，缺乏新穎性等問(wèn)題。因此，結(jié)合學(xué)科的發(fā)展特點(diǎn)對(duì)計(jì)算流體力學(xué)課程現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系及教學(xué)方法進(jìn)行改革，并進(jìn)一步將計(jì)算流體力學(xué)理論與解決工程實(shí)際問(wèn)題緊密聯(lián)系在一起，培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力顯得尤為必要。

我校研究生課程“高等流體力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容緊密?chē)@計(jì)算流體力學(xué)的內(nèi)容，課程組在重慶大學(xué)研究生重點(diǎn)課程和重慶市研究生重點(diǎn)課程教改項(xiàng)目“高等流體力學(xué)”的資助下，對(duì)教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的改革做出了一些嘗試，力圖使其教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科的特色，發(fā)揮計(jì)算流體力學(xué)本身應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。此外，由于研究生課程教學(xué)學(xué)時(shí)有限、學(xué)生基礎(chǔ)不均，因此，在教學(xué)過(guò)程中，合理選擇教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)效率、拓展課程的專(zhuān)業(yè)視野、增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使得課程學(xué)習(xí)更好地服務(wù)于課題研究，是該課程必須考慮的幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。本文圍繞高等流體力學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行了一些探討，并提出了一些建議。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱(chēng)CFD）已經(jīng)超越了其傳統(tǒng)的外延和內(nèi)涵，不再僅僅是一些數(shù)學(xué)理論和概念，而正成為一門(mén)建立在經(jīng)典流體力學(xué)與數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ)之上的新型獨(dú)立學(xué)科。就CFD本質(zhì)來(lái)講，流體動(dòng)力學(xué)是建立能準(zhǔn)確描述具體流動(dòng)過(guò)程的數(shù)學(xué)微分方程組，依據(jù)模擬幾何模型和流動(dòng)過(guò)程特點(diǎn)給予相應(yīng)的邊界條件，最后，聯(lián)立求解方程組，得出一定精度的模擬結(jié)果[1]。CFD兼有理論性和實(shí)踐性的雙重特點(diǎn)。特別是隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值計(jì)算方法的日趨成熟，出現(xiàn)了基于現(xiàn)有流動(dòng)理論的商用CFD軟件，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，在時(shí)間和空間上定量描述流場(chǎng)的數(shù)值解，從而達(dá)到研究物理問(wèn)題的目的。商用軟件的出現(xiàn)為學(xué)生學(xué)習(xí)掌握計(jì)算流體力學(xué)提供了有力的輔助手段，但是計(jì)算流體力學(xué)所依賴(lài)的基本流體力學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)仍然是非常重要的。因此，為順應(yīng)科學(xué)的發(fā)展和工程問(wèn)題研究的需要，計(jì)算流體力學(xué)作為一門(mén)重要的研究生學(xué)位課程，在教學(xué)中既要注重理論知識(shí)講解，還需拓展其實(shí)際應(yīng)用范圍。對(duì)于普通建筑工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的研究生來(lái)講，最關(guān)心的是如何用CFD手段來(lái)解決本研究領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，所以關(guān)鍵是掌握計(jì)算流體力學(xué)關(guān)于建模、離散、湍流模型的選擇、對(duì)流差分項(xiàng)的格式及時(shí)間積分格式的特點(diǎn)等內(nèi)容；學(xué)會(huì)如何編制自己的CFD程序；如何使用現(xiàn)有的商用軟件。

課程的教學(xué)目標(biāo)，要求學(xué)生完成高等流體力學(xué)課程的學(xué)習(xí)后，必須掌握流體力學(xué)的分析推理方法，常見(jiàn)湍流計(jì)算模型以及相關(guān)軟件（CFD）的使用，要具備利用高等流體力學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在課程內(nèi)容方面的設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意內(nèi)容的系統(tǒng)連貫和循序漸進(jìn)，便于學(xué)生掌握基本理論和分析流體力學(xué)問(wèn)題的基本方法。

優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：①矢量場(chǎng)論；②流體力學(xué)基本概念及運(yùn)動(dòng)描述；③流體力學(xué)基本方程組及其求解；④湍流現(xiàn)象及湍流研究的基本方程；⑤粘性流體流動(dòng)的數(shù)值分析方法；⑥離散化方法；⑦對(duì)流與擴(kuò)散以及流場(chǎng)計(jì)算；⑧軟件――CFX及其應(yīng)用。其中，為了加深對(duì)流體力學(xué)的理性認(rèn)識(shí)和理解，掌握流體力學(xué)中的思維特點(diǎn)和較綜合的分析推理方法，使學(xué)生在理論修養(yǎng)和實(shí)際處理流體力學(xué)問(wèn)題的能力上都有明顯的提高，課程組教師在教學(xué)過(guò)程中，新增了離散化方法、對(duì)流與擴(kuò)散以及流場(chǎng)計(jì)算和軟件應(yīng)用三個(gè)部分的內(nèi)容。增加了CFD軟件的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重學(xué)生的對(duì)軟件的使用操作的理解，使其學(xué)以致用。減少了勢(shì)流計(jì)算、粘性流動(dòng)解析解以及邊界層理論這部分內(nèi)容。加大了CFD應(yīng)用程序這部分內(nèi)容。

教材選用本校課程組編寫(xiě)的《高等流體力學(xué)》，帕坦卡編寫(xiě)的《傳熱與流體流動(dòng)的數(shù)值方法》，和陶文銓編寫(xiě)的《數(shù)值傳熱學(xué)》；參考教材選用吳頌平翻譯的《計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》，王福軍編寫(xiě)的《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析》，張兆順著的《渦流大渦數(shù)值模擬的理論和應(yīng)用》；實(shí)踐教材選用孫紀(jì)寧編著的《ANSYS CFX對(duì)流傳熱數(shù)值模擬基礎(chǔ)應(yīng)用教程》；此外，我們還建立了相關(guān)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，網(wǎng)站上有課程大綱、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)輔助材料等。

課程學(xué)時(shí)數(shù)共45學(xué)時(shí)，采用“兩段制模式”教學(xué)，即將計(jì)算流體力學(xué)課程分為既有關(guān)聯(lián)、又相互獨(dú)立的兩部分。第一部分以基礎(chǔ)知識(shí)為主，第二部分以應(yīng)用為主。兩部分獨(dú)立講授，第一部分著重講述流體動(dòng)力學(xué)基本方程、離散化特征、對(duì)流差分格式、邊界條件的處理、紊流模型等，第二部分講述流體流動(dòng)仿真與CFD軟件應(yīng)用。授課對(duì)象為學(xué)術(shù)型碩士、專(zhuān)業(yè)型碩士，授課對(duì)象是掌握較強(qiáng)流體力學(xué)知識(shí)的學(xué)術(shù)型碩士研究生時(shí)，強(qiáng)化第一部分內(nèi)容；授課對(duì)象是專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生時(shí)，則側(cè)重第二部分內(nèi)容。

二、豐富教學(xué)方法，注重自主學(xué)習(xí)能力

1.凝練教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)起點(diǎn)。為了使高等流體力學(xué)課程的知識(shí)更好地為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、市政工程、環(huán)境工程等專(zhuān)業(yè)服務(wù)，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行凝練。通過(guò)參閱其他理工科院校相關(guān)院系的教材和講義，從中精選出適合專(zhuān)業(yè)需要的內(nèi)容編寫(xiě)教材，并對(duì)某些不足進(jìn)行改進(jìn)，注重內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性，使之既能清晰反映高等流體力學(xué)的基本理論，又能結(jié)合上述幾個(gè)專(zhuān)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，與專(zhuān)業(yè)課進(jìn)行有機(jī)銜接和整合。著重收集了與建筑土木工程相關(guān)的流體力學(xué)內(nèi)容。

考慮到研究生的知識(shí)水平和知識(shí)結(jié)構(gòu)與本科生有較大區(qū)別，并且多數(shù)學(xué)生已經(jīng)掌握了工程流體力學(xué)的一些基礎(chǔ)知識(shí)，選取的教學(xué)內(nèi)容具有較高的起點(diǎn)，使學(xué)生在較高的層面上學(xué)會(huì)應(yīng)用流體力學(xué)這個(gè)理論工具。

2.采用精講多練的教學(xué)方法。教學(xué)方法由講授、聯(lián)想、解疑、歸納、作業(yè)這幾個(gè)部分組成。其中講授要抓住重點(diǎn)難點(diǎn)，由淺入深的講解，由于課時(shí)較少，內(nèi)容多，要求學(xué)生在上課前充分準(zhǔn)備每一講的內(nèi)容。在課程教學(xué)中改變教師講、學(xué)生聽(tīng)的習(xí)慣做法，使學(xué)生在課堂上積極思考、踴躍發(fā)言。

高等流體力學(xué)課程具有理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力要求高的特點(diǎn)；但是另一方面，其課時(shí)相對(duì)較少，為了解決內(nèi)容深與課時(shí)少的矛盾，在授課方法上側(cè)重于精講多練。對(duì)關(guān)鍵的基礎(chǔ)理論部分（如流體力學(xué)基本守恒方程的推導(dǎo)），安排較多的學(xué)時(shí)講深講透，使學(xué)生能夠從本質(zhì)上掌握流體力學(xué)這個(gè)理論工具。同時(shí)，課后安排與基本理論密切相關(guān)的習(xí)題和工程問(wèn)題讓學(xué)生加以訓(xùn)練，使學(xué)生加深對(duì)理論的理解和消化，同時(shí)提高應(yīng)用理論工具解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.利用板書(shū)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段。高等流體力學(xué)課程是一門(mén)理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的學(xué)科，授課手段不應(yīng)一成不變。在公式推導(dǎo)過(guò)程中較多地采用板書(shū)的方式更符合學(xué)生的思維習(xí)慣；對(duì)于一些實(shí)際工程問(wèn)題或自然中存在的流體力學(xué)現(xiàn)象，采用動(dòng)畫(huà)或視頻的形式展示更加生動(dòng)形象，可以幫助學(xué)生較快地建立感性認(rèn)識(shí)，從而更好地理解復(fù)雜規(guī)律。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)及時(shí)向?qū)W生提供教學(xué)資源，包括：課程大綱、授課教案、講義、課后習(xí)題、國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材等資料，旨在給學(xué)生提供一個(gè)全面、簡(jiǎn)便、輕松的教學(xué)環(huán)境。

4.利用試驗(yàn)和CFD模擬加深學(xué)生對(duì)基本理論的理解。本課程利用學(xué)校和學(xué)院的實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源，開(kāi)設(shè)演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性試驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。安排適量的CFD程序操作課程，并邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外大型設(shè)計(jì)院人員講解CFD軟件，加深學(xué)生對(duì)流體力學(xué)工程應(yīng)用的理解。此外，課題組任課教師所從事的科研活動(dòng)，也給不少學(xué)生提供了實(shí)踐的機(jī)會(huì)和場(chǎng)所。收集了與建筑土木工程相關(guān)的工程案例，通過(guò)案例討論和分析，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣，提升課程教學(xué)的互動(dòng)效果，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析并解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。

5.啟動(dòng)雙語(yǔ)教學(xué)。為了便于學(xué)生快速準(zhǔn)確地理解國(guó)際上關(guān)于本學(xué)科的新知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)，使學(xué)科技術(shù)更好的與國(guó)際接軌，我們?cè)诮虒W(xué)中逐漸開(kāi)展了雙語(yǔ)教學(xué)。考慮到學(xué)校的實(shí)際情況、學(xué)生英語(yǔ)水平參差不齊等問(wèn)題，一開(kāi)始就全部采用外語(yǔ)教學(xué)，勢(shì)必會(huì)影響教學(xué)效果，因此在學(xué)生學(xué)習(xí)初期使用母語(yǔ)教學(xué)，然后逐漸地部分或全部使用第二語(yǔ)言（英語(yǔ)）進(jìn)行教學(xué)。同時(shí)我們加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)年輕的老師出國(guó)深造，能夠更好地講解國(guó)外原版的專(zhuān)業(yè)教材，使學(xué)生能夠閱讀相關(guān)技術(shù)知識(shí)的英文文獻(xiàn)資料，在雙語(yǔ)教學(xué)實(shí)踐中并且結(jié)合工科專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，能熟練運(yùn)用相關(guān)的英文編程工具和商業(yè)軟件，能夠應(yīng)用英文處理和交流相關(guān)問(wèn)題，拓展課程中的專(zhuān)業(yè)視野。

三、教學(xué)模式：互動(dòng)式教學(xué)

保羅?佛萊雷說(shuō)過(guò)：“沒(méi)有了對(duì)話，就沒(méi)有了交流；沒(méi)有了交流，也就沒(méi)有真正的教育?！盵2]互動(dòng)式教學(xué)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和協(xié)作能力，因此成為國(guó)際上大力推行的教學(xué)策略之一[3]。

相對(duì)于本科教育，研究生教學(xué)中更注重對(duì)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，所以在研究生課程教學(xué)中更應(yīng)該采用互動(dòng)式教學(xué)模式，可以更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作力和培養(yǎng)獨(dú)立思考能力。教學(xué)中改變一味地灌輸，注重方法，突出學(xué)生的主體地位，發(fā)揮其主動(dòng)性，積極開(kāi)展討論式、演講式、辯論式、案例式等多種形式的教學(xué)方法，激發(fā)其主動(dòng)思維、辨析、討論的熱情。我們?cè)谡n程教學(xué)中設(shè)計(jì)了以小組為單位，針對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題，進(jìn)行仿真案例計(jì)算。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)盡量將講授的新知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生感興趣的問(wèn)題，使抽象的理論內(nèi)容借助生動(dòng)具體的案例和多媒體場(chǎng)景形象化；關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，創(chuàng)造出能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和學(xué)習(xí)興趣的課堂氛圍，使學(xué)生在寬松的環(huán)境中學(xué)習(xí)和探索。

四、結(jié)束語(yǔ)

在計(jì)算流體力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，作者把握《高等流體力學(xué)》中的重要思想方法，流體力學(xué)問(wèn)題的本質(zhì)，進(jìn)行深入淺出、生動(dòng)活潑的講解。同時(shí)結(jié)合作者的科研項(xiàng)目、生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，向?qū)W生傳授治學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)，通過(guò)近年的實(shí)踐收到了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟建華.計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的通用軟件[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，26，（2）.

[2]保羅?佛萊雷.被壓迫者教育學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2001.

第8篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

論文摘要：根據(jù)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，分析了該專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課“工程流體力學(xué)”和主干專(zhuān)業(yè)課“水污染控制工程”在教學(xué)中存在的問(wèn)題，文章從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、師資配置、考核方式四個(gè)方面提出了“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”教學(xué)改革思路。

論文關(guān)鍵詞：環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)；工程流體力學(xué)；水污染控制工程；教學(xué)改革

“工程流體力學(xué)”是研究流體（液體、氣體）處于平衡狀態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的力學(xué)規(guī)律、流體與固體之間的相互作用及其在工程技術(shù)中應(yīng)用的一門(mén)科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支，有其自身的理論體系，其基礎(chǔ)理論主要由三部分組成：流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)。“水污染控制工程”是關(guān)于控制水體污染途徑以及各種廢水處理方法（包括物理處理方法、化學(xué)處理方法、生物處理方法等）的基本理論、工作原理及設(shè)計(jì)計(jì)算的一門(mén)科學(xué)?！肮こ塘黧w力學(xué)”是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，“水污染控制工程”是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課，這兩門(mén)課程在環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)中有著舉足輕重的作用，同時(shí)兩者之間也存在著重要的相互理論關(guān)系。

“工程流體力學(xué)”是水利、環(huán)境、能源、土木、機(jī)械、動(dòng)力等學(xué)科的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程，該課程的教學(xué)內(nèi)容紛繁豐富，其特點(diǎn)是理論性和綜合性比較強(qiáng)，概念抽象，難于理解?！八廴究刂乒こ獭闭n程內(nèi)容與“工程流體力學(xué)”內(nèi)容結(jié)合相對(duì)比較緊密，如城市排水溝道系統(tǒng)、各種污水處理構(gòu)筑物等的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及在構(gòu)筑物中的生化反應(yīng)、化學(xué)絮凝反應(yīng)中水力條件的控制等均是工程流體力學(xué)理論知識(shí)在水污染控制工程中的實(shí)際應(yīng)用。目前，在環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)方面，“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”課程正面臨著比較尷尬的局面：一方面課程內(nèi)容趨于復(fù)雜和廣泛；另一方面在課時(shí)量逐漸壓縮的情況下，“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有起到應(yīng)有的相互銜接，教學(xué)內(nèi)容彼此脫離。由此形成環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)“工程流體力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容與專(zhuān)業(yè)課銜接不夠，在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生感到內(nèi)容枯燥，概念抽象；而在“水污染控制工程”教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生感到工程流體力學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)不扎實(shí)，不能夠熟練應(yīng)用工程流體力學(xué)基礎(chǔ)理論解決水污染控制工程方面的實(shí)際問(wèn)題。

針對(duì)目前環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容的狀況，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、師資配置、考核方式四個(gè)方面提出“工程流體力學(xué)”與“水污染控制工程”教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

一、改革教學(xué)內(nèi)容

對(duì)“工程流體力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，結(jié)合環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，重構(gòu)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的“工程流體力學(xué)”課程，對(duì)該課程中的主要內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，緊密結(jié)合后續(xù)專(zhuān)業(yè)課“水污染控制工程”的內(nèi)容進(jìn)行改編，為“水污染控制工程”的講授奠定基礎(chǔ)理論知識(shí)?！肮こ塘黧w力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容主要包括理論教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)兩部分，其中在理論教學(xué)內(nèi)容部分，如“工程流體力學(xué)”中涉及到的流體粘滯性、流體內(nèi)摩擦定律等內(nèi)容，結(jié)合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流態(tài)所需要的雷諾數(shù)內(nèi)容為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革；“流體靜力學(xué)”中絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、真空度等概念、理論在水污染控制工程中虹吸濾池、脈沖澄清池以及沉淀池、污泥濃縮池重力式排泥所需要的靜水頭壓力等實(shí)際工程中的應(yīng)用為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革；流體運(yùn)動(dòng)學(xué)中基本理論對(duì)“水污染控制工程”中的數(shù)學(xué)模式的建立為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革；“流體動(dòng)力學(xué)”中壓力損失理論在水污染控制工程中的水力計(jì)算，水射器理論在水污染控制工程中的計(jì)量作用、加藥作用、射流曝氣作用為實(shí)例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革等。其次，“工程流體力學(xué)”實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容部分，改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，除驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)之外，增加工程應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，如文丘里流量計(jì)、三角堰流量計(jì)、巴氏計(jì)量槽、畢托管測(cè)速儀、虹吸管、孔口與管嘴的工程應(yīng)用等內(nèi)容，既加強(qiáng)了動(dòng)手操作能力，也培養(yǎng)了學(xué)生將基礎(chǔ)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的綜合分析與應(yīng)用能力，不僅使教學(xué)內(nèi)容豐富，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性。

對(duì)“水污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容改革，強(qiáng)調(diào)“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)在水污染控制工程中的應(yīng)用。在理論教學(xué)內(nèi)容方面，“水污染控制工程”中的污水溝道系統(tǒng)水力計(jì)算、水處理構(gòu)筑物中水力參數(shù)的確定、污水在構(gòu)筑物中的最佳流態(tài)、各水處理構(gòu)筑物之間高程布置、混合反應(yīng)池中攪拌強(qiáng)度的確定、過(guò)濾池中配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其濾速確定等一系列涉及工程流體力學(xué)問(wèn)題的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行必要教學(xué)改革，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)在水污染控制工程中的工程應(yīng)用有一個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)，理解“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)在水污染控制工程中的重要性，使學(xué)生既掌握了“水污染控制工程”應(yīng)用設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則、計(jì)算方法等知識(shí)，也加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)知識(shí)在水污染控制實(shí)際工程的應(yīng)用。在實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容方面，加強(qiáng)工程性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，從不同的工業(yè)企業(yè)和居民生活區(qū)采集不同的廢水水樣，根據(jù)化驗(yàn)所得廢水水質(zhì)，確定所采用的處理技術(shù)和處理工藝，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在各種廢水處理工藝中所選擇的工程流體力學(xué)水力參數(shù)，基于“工程流體力學(xué)”基礎(chǔ)理論知識(shí)分析廢水處理工藝水力參數(shù)的合理性。

二、改革教學(xué)模式

“工程流體力學(xué)”特點(diǎn)是理論性、綜合性、系統(tǒng)性較強(qiáng)，概念抽象、邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)。目前傳統(tǒng)的教學(xué)模式基本上是教師講、學(xué)生聽(tīng)，“授—受”型單一模式，盡管在學(xué)的過(guò)程中采用了多種形式的多媒體教學(xué)方式，但仍沒(méi)有改變學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的被動(dòng)地位，學(xué)生缺乏主動(dòng)性和實(shí)踐性。改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)施探究式、啟發(fā)式、開(kāi)放式的創(chuàng)新教學(xué)模式，結(jié)合水污染控制工程中的實(shí)際問(wèn)題，以工程實(shí)例為背景，應(yīng)用工程流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題，誘導(dǎo)學(xué)生積極思考，在教學(xué)過(guò)程中形成教學(xué)互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與性。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容性質(zhì)，“工程流體力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容可以分為基礎(chǔ)理論和實(shí)際工程應(yīng)用兩個(gè)部分。在流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)三個(gè)基礎(chǔ)理論部分，采用形象化的多媒體演示、軟件模擬、小型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合探究式、啟發(fā)式教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生課堂討論；在實(shí)際工程應(yīng)用教學(xué)部分，如孔口管嘴、有壓管流和明渠流部分，以水污染控制工程中的工程實(shí)例為背景，采用適量的實(shí)際工程圖片，豐富教學(xué)信息量，刺激學(xué)生的感官，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生的思路，開(kāi)闊學(xué)生的視野，可以使枯燥、乏味的內(nèi)容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內(nèi)容變得直觀生動(dòng)。

“水污染控制工程”特點(diǎn)是實(shí)踐性、工程應(yīng)用性強(qiáng)，因?yàn)椴煌膹U水水質(zhì)達(dá)到處理要求所采用的處理技術(shù)、處理工藝不同；即便相同的廢水水質(zhì)，如果污水量不同，所采用的處理工藝也不同；一個(gè)廢水處理工程，即廢水水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)相同，也可以采用不同的處理技術(shù)和處理工藝，工程流體力學(xué)參數(shù)的選擇是確定不同廢水處理技術(shù)、工藝的主要影響因素之一。因此，在“水污染控制工程”的教學(xué)過(guò)程中，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)施探究式、啟發(fā)式、開(kāi)放式的實(shí)踐教學(xué)模式，以工程實(shí)例為背景，通過(guò)開(kāi)放性的實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)正確選擇工程流體力學(xué)參數(shù)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)參數(shù)的選擇、廢水處理效果等進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證。通過(guò)工程實(shí)例和實(shí)踐性教學(xué)改革，使學(xué)生既對(duì)廢水處理工程設(shè)計(jì)過(guò)程有一個(gè)清晰的思路，又能達(dá)到舉一反三的效果。

三、優(yōu)化師資配置

師資隊(duì)伍優(yōu)化，一靠資源，二靠制度，師資隊(duì)伍優(yōu)化也是一個(gè)相對(duì)的漸進(jìn)過(guò)程，優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)和措施與所處時(shí)代、社會(huì)背景及其自身所處發(fā)展階段和學(xué)科特色有關(guān)。環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)要求師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠?！肮こ塘黧w力學(xué)”與“水污染控制工程”是本專(zhuān)業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課和主干專(zhuān)業(yè)課，兩門(mén)課程在講授過(guò)程中存在著千絲萬(wàn)縷的必然聯(lián)系，這就對(duì)師資配置和師資隊(duì)伍建設(shè)提出了更高的要求。首先，建立高質(zhì)量的師資隊(duì)伍，定期或不定期對(duì)教師進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和實(shí)踐工程訓(xùn)練，要求講授“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”兩門(mén)課程的教師對(duì)兩個(gè)學(xué)科均有一定的研究，或者承擔(dān)一定量研究科研工作，洞悉當(dāng)前“工程流體力學(xué)”和“水污染控制工程”發(fā)展的最新前沿理論和技術(shù)；其次，在師資配置方面，要求講授“工程流體力學(xué)”的教師對(duì)“水污染控制工程”有一定的研究或承擔(dān)相關(guān)科研項(xiàng)目，講授“水污染控制工程”的教師對(duì)“工程流體力學(xué)”有扎實(shí)的理論研究或承擔(dān)相關(guān)的科研項(xiàng)目；第三，建立教師研討會(huì)制度，講授“工程流體力學(xué)”的和講授“水污染控制工程”的教師定期或不定期舉行教學(xué)研討會(huì)，避免兩門(mén)課程的講授內(nèi)容出現(xiàn)彼此分裂現(xiàn)象。如果在師資配置中，講授“工程流體力學(xué)”的教師畢業(yè)于力學(xué)專(zhuān)業(yè)，即使講授“工程流體力學(xué)”的教師對(duì)力學(xué)有很高的造詣，對(duì)該門(mén)課程的講授有聲有色，但如果該教師對(duì)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)“水污染控制工程”專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)或?qū)嵺`工程知之甚少，那么在教學(xué)過(guò)程中，必然不能夠?qū)ⅰ肮こ塘黧w力學(xué)”與“水污染控制工程”教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，對(duì)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，這樣的師資配置，必定不是最優(yōu)化的師資配置。

四、改革考核方式

第9篇：計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法范文

【關(guān)鍵詞】 牙本質(zhì)過(guò)敏癥;烏賊骨;蓽茇

牙本質(zhì)過(guò)敏癥是各種牙體疾病共有的癥狀，患者牙齒表現(xiàn)為對(duì)酸、甜、冷、熱及機(jī)械刺激等所引起的酸痛癥狀，其發(fā)病機(jī)制中流體動(dòng)力學(xué)被廣泛接受。根據(jù)這一理論，對(duì)過(guò)敏的有效治療是封閉牙本質(zhì)小管，以減少或避免牙本質(zhì)內(nèi)的液體流動(dòng)〔1〕。我科采用蓽茇烏賊骨加牙膏刷牙的方法對(duì)患牙進(jìn)行脫敏治療取得較好的效果。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象 自2007年9月至2009年3月來(lái)我院口腔科就診患者30例共240顆患牙，其中男14例，女16例;年齡50～76歲。病程0.5～2年。240顆患牙中，后牙牙合面磨耗20例，共160顆;牙頸根暴露10例，共80顆;所有患牙均無(wú)牙髓炎癥狀。

1.2 方法

1.2.1 自身對(duì)照法 長(zhǎng)期(0.5～1年)用不含藥物牙膏(中華牙膏)的無(wú)效患者，再改用中藥加牙膏(中華牙膏)刷牙法。

1.2.2 制作方法 脫敏藥物中的主要成分為蓽茇100 g、烏賊骨100 g，共研細(xì)粉，裝入干凈玻璃瓶備用。

1.2.3 脫敏方法 將不含任何藥物的中華牙膏擠到牙刷頭上，在其表面蘸取一層中藥粉刷牙用，每天兩次，早晚各1次，每次刷牙3 min，敏感區(qū)刷60下。

1.3 療效評(píng)定 采用石川修二的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)〔2〕，將牙本質(zhì)過(guò)敏程度分為4度，0度：刺激時(shí)不引起疼痛;1度：刺激可誘發(fā)輕度疼痛或不適感;2度：可誘發(fā)明顯疼痛，但尚可以忍受;3度：可誘發(fā)難以耐受的疼痛。檢查手段包括機(jī)械刺激和冷刺激。先用尖銳的牙科探針施加中等壓力探劃過(guò)敏區(qū)域，記錄過(guò)敏程度;再用棉卷將患牙與鄰牙隔開(kāi)，用三用槍垂直將冷空氣吹向牙面，時(shí)間1 s。再記錄過(guò)敏程度。如患牙對(duì)上述兩種刺激的反應(yīng)程度不一致，則以程度較重的記錄為最終結(jié)果。

1.4 療效判定 分別觀察用藥1、2、3、4 w后的療效，計(jì)算敏感程度差值和有效率，并評(píng)定療效。顯效：敏感程度差值≥2;有效：敏感程度差值=1;無(wú)效：敏感程度差值=0。有效率(%)=(顯效牙數(shù)+有效牙數(shù))/總牙數(shù)×100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS10.0軟件進(jìn)行χ2檢驗(yàn)。

1.6 結(jié)果 240顆患牙在使用中藥膏1、2、3、4 w后有效率分別為62.5%(顯效71顆，有效79顆)、75.4%(顯效109顆，有效72顆)、84.1%(顯效147顆，有效55顆)、90.4%(顯效172顆，有效45顆)，各時(shí)期的有效率兩兩相比均有顯著性差異(P

2 討 論

流體動(dòng)力學(xué)假說(shuō)認(rèn)為作用于牙本質(zhì)的外部刺激引起牙本質(zhì)小管內(nèi)容物向外或向內(nèi)流動(dòng)，從而引起牙髓神經(jīng)纖維的興奮，產(chǎn)生痛覺(jué)。根據(jù)這一理論，對(duì)牙本質(zhì)過(guò)敏的有效治療必須封閉牙本質(zhì)小管，減少或避免牙本質(zhì)內(nèi)的液體流動(dòng)〔3〕。

中藥膏的主要成分是蓽茇和烏賊骨。烏賊骨的主要成分：含碳酸鈣80%～85%，殼角質(zhì)6%～7%，黏液質(zhì)10%～15%，并含少量氯化鈉、磷酸鈣、鎂鹽等〔4〕，所含鈣質(zhì)能與牙本質(zhì)中的無(wú)機(jī)物及有機(jī)物相結(jié)合，使牙本質(zhì)小管生理性封閉，促進(jìn)繼發(fā)牙本質(zhì)形成從而隔離溫度、電流、機(jī)械等刺激因素所導(dǎo)致的過(guò)敏癥狀，所含膠質(zhì)有較好收斂、制酸止痛作用〔5〕。蓽茇提取物具有明顯的抗炎作用，亦有止痛功效〔6〕。這兩種藥物組合作用，能迅速滲透填塞或覆蓋、封閉牙本質(zhì)小管，并麻痹小管內(nèi)神經(jīng)纖維，阻滯沖動(dòng)傳導(dǎo)，達(dá)到患者自覺(jué)癥狀消失〔7〕。

中藥膏從臨床觀察有以下優(yōu)點(diǎn)：①牙髓無(wú)不良反應(yīng);操作簡(jiǎn)單易行，適合中老年人使用;②對(duì)黏膜、軟組織無(wú)刺激性;③牙齒不變色;④中藥脫敏作用穩(wěn)定，療效持久。由于牙齒敏感癥臨床上多見(jiàn)于中老年人，而該藥使用方便深受中老年患者的歡迎，所以該藥是值得進(jìn)一步深入研究和觀察的。蓽茇和烏賊骨中脫敏有效成分的分析和提取，有效成分對(duì)牙本質(zhì)小管封閉程度的比較，兩種藥物與牙膏以何等比例制成膏劑刷牙最有效等問(wèn)題都是實(shí)驗(yàn)和臨床研究有待解決的新課題。

參考文獻(xiàn)

1 樊明文.牙體牙髓病學(xué)〔M〕.第2版.北京：人民衛(wèi)生出版社， 2003：1347.

2 姜興功，孟慶慧，魏選輝，等.草酸鉀溶液治療牙齒敏感癥124例臨床觀察〔J〕.臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2002;18(5):41.

3 楊 勤，黎小青，曾雄群.氯化鍶脫敏牙膏治療牙本質(zhì)過(guò)敏癥的療效觀察〔J〕. 廣東牙病防治，2005;13(1)：534.

4 鐘賢章.中藥脫敏劑治療牙齒敏感癥的臨床觀察〔J〕.贛南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006;26(1)：901.

5 王學(xué)艷.中藥脫敏文在牙敏感癥的應(yīng)用〔J〕.四川中醫(yī)，2006;24(10)：856.