流体力学与热工学基础精选(九篇)

第1篇：流体力学与热工学基础范文

能源动力产业既是国民经济的基础产业，又在各行各业中有普遍的应用，也是国家科技发展方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。随着我国市场经济的建立，社会需求和经济分配状态的变化，科技发展的趋势等，都对本专业的生源、就业等形成了挑战。本期我们着重向大家介绍能源与动力工程专业，以及与其相关的一些信息，以供考生参考。

李学文，太原市48中高中语文高级教师，太原市优秀教师，太原市优秀班主任，太原市十佳百优教师，太原市语文学科带头人，太原市名师培养对象。

专业介绍・能源与动力工程

【历史沿革】能源与动力工程，2012年前称为热能与动力工程。该专业涉及传统能源的利用、新能源的开发和如何更高效地利用能源。能源既包括水、煤、石油等传统能源，也包括核能、风能、生物能等新能源，以及未来将广泛应用的氢能。动力方面则包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷及相关测试技术。

【专业缘起】热能与动力工程专业形成于20世纪50年代。当时受苏联教育体制的影响，专业分割很细，比如热能与动力工程专业中就包括锅炉、电厂热能、内燃机、涡轮机、风机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程、冷冻与冷藏、水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程以及工程热物理等几十个小专业。但随着能源动力科学技术的飞速发展和新问题的出现，浙江大学率先将热能与动力工程专业改成能源与环境系统工程专业，得到广大青年学子和社会各界的认同。不久后，清华大学也将热能与动力工程专业改成能源动力系统及自动化专业。

【培养目标】（1）以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向（含能源环境工程、新能源开发和研究方向）；（2）以内燃机及其驱动系统为主的热力发动机及汽车工程，船舶动力方向；（3）以电能转换为机械功为主的流体机械与制冷低温工程方向；（4）以机械功转换为电能为主的火力火电和水利水电动力工程方向。

【培养要求】本专业学生应具备宽广的自然科学、人文和社会科学知识，热学、力学、电学、机械、自动控制、系统工程等学科的理论基础，热能动力工程专业知识和实践能力，掌握计算机应用与自动控制技术方面的知识。

【毕业生应获得以下的知识和能力】（1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；（2）较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工程力学、机械学、工程热物理、流体力学、电工与电子学、控制理论、市场经济及企业管理等基础知识；（3）获得本专业领域的工程实践训练，具有较强的计算机和外语应用能力；（4）具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势；（5）具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。

【主干学科】动力工程与工程热物理、机械工程、流体力学。

【主要课程】工程力学、机械设计基础、机械制图、电工与电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、测试技术、燃烧学等。

【主要实践性教学环节】包括军训、金工、电工、电子实习、认识实习、生产实习、社会实践、课程设计、毕业设计（论文）等，一般应安排40周以上。

【主要专业实验】传热学实验、工程热力学实验、动力工程测试技术实验、流体力学实验等。

西安交通大学能源与动力工程学院的前身为创建于1921年的机械工程科动力组，1952年全国大规模院系调整时，脱离机械工程系变为动力机械系，1956年随学校主体迁往西安，是当时交通大学整体西迁的科系之一。

学院师资力量雄厚，荟萃了国内外能源与动力工程、工程热物理、核能科学与工程等学科领域享有盛誉的教授、专家和学者。现有教职工258名，其中教师172人，实验技术人员62人，行政管理人员24人。其中中国科学院院士2名、中国工程院院士1名、部级教学名师2名、部级有突出贡献专家8名，教授75名、副教授59名。教师队伍士学位获得者占73.3 %。

学院拥有动力工程及工程热物理、核科学与技术等2个一级学科博士点和博士后流动站。拥有包括工程热物理、热能工程、动力机械及工程、流体机械及工程、制冷及低温工程、化工过程机械、核科学与工程、核技术与应用、化学工程等在内的9个二级学科博士点以及2003年增设的能源环境工程、后续能源与能源新技术、航空动力与空间环境工程3个博士备案点，其中动力工程及工程热物理一级学科，热能工程、流体机械及工程、动力机械及工程、制冷及低温工程、工程热物理、核能科学与工程6个全国重点学科，热能工程、流体机械及工程2个二级学科是我国最早批准的首批全国重点学科。下设热能工程系、制冷及低温工程系、流体机械及工程系、动力机械及工程系、化工过程机械系、核科学与技术系、化学工程系、环境工程系等8个系和热与流体中心、教学实验中心。完成了大量国家和省部级科研项目以及与企业的合作项目，作为首席科学家和主持单位主持国家973重大项目2项，并与多个国家与地区的研究机构和企业建立了合作关系，承担了与美、英、日、韩、希腊、香港等国家和地区的多项合作项目。

在有史以来的多次部级评估中，该院热能工程、流体机械及工程2个二级学科的评分均始终名列全国第一，动力工程及工程热物理一级学科博士点的评分也始终在全国名列前茅。

有问必答・关于报考

问题1：能源与动力工程专业的学生应有怎样的知识和能力？

（1）具有较扎实的自然科学基础，熟练掌握高等数学、工程数学、大学物理、工程化学等基础性课程的基本理论和应用方法；具有较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力。

（2）掌握一门外国语，具有较好的听、说、读、写能力，能较顺利地阅读本专业的外文书籍和资料。若外语为英语应达到国家四级以上水平（含四级）。

（3）系统地掌握本专业必需的技术基础理论，主要包括力学理论（理论力学、材料力学、流体力学），热学理论（热力学、传热学等），机械设计基本理论，电工与电子基本理论，自动控制理论，能源动力工程基础理论等。

（4）熟悉本专业领域内1～2个专业方向或有关方面的专业知识，了解其学科前沿和发展趋势。

（5）具有本专业必需的制图、计算、测试、调研、查阅文献和基本工艺、操作、运行等基本技能。

（6）具有一定的计算机知识和较强的计算机应用能力，较熟练使用计算机工具，解决工程中的有关问题。

（7）具有较强的自学能力、分析能力和创新意识。

问题2：能源与动力工程专业的学生就业方向？

根据专业方向不同，毕业生可在大型企业、相关公司以及相关的研究所、设计院、高等院校和管理部门从事热能工程、动力工程、制冷工程方面的研究与设计、产品开发、制造、试验、管理、教学。或发电厂、内燃机厂、汽车制造厂、物流调控、锅炉厂、大型机械厂、造船厂、空调厂、制冷设备厂、暖通工程等领域工作。也可从事能源与动力工程及相关方面的研究、教学、开发、制造、安装、检修、策划、管理和营销等工作。还可在本专业或其他相关专业继续深造，攻读硕士、博士学位。

问题3：能源与动力工程专业人才培养目标和培养规格，专业方向的不同有差异么？

根据专业人才培养目标和培养规格，因专业方向的不同而有所差别。

（1）热能动力及控制工程方向（含能源环境工程方向）

主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。

（2）热力发动机及汽车工程方向

掌握内燃机（或透平机）原理、结构、设计、测试、燃料和燃烧，热力发动机排放与环境工程，能源工程概论，内燃机电子控制，热力发动机传热和热负荷，汽车工程概论等方面的知识。

（3）制冷低温工程与流体机械方向

掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统，制冷空调与低温各种设备和装置，各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。

（4）水利水电动力工程方向

掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识，以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。

问题4：能源与动力工程专业的学生需要系统掌握哪些知识？

掌握高等数学、大学物理、工程化学、生命科学、环境科学等方面的知识。

掌握工程制图、工程数学、理论力学、材料力学、机械设计基础、金属工艺学、电工学、电子技术基础、工程流体力学、工程热力学、传热学、计算机原理与应用、自动控制原理等方面的知识（对水利水电动力工程方向，工程热力学、传热学知识要求可适当降低）。

问题5：能源与动力工程中的能源动力系统及自动化专业主要研究什么？

研究将煤炭、石油、天然气等一次能源转化为电力、热能等二次能源的生产和利用过程；研究人工环境、制冷空调、低温生物医学等领域的科学技术问题；还研究风能、太阳能、生物质能等新能源的开发利用。能源转换与利用过程排放的有害物质将造成环境污染，因此能源的生产必须高效、清洁。能源与环境系统专业不仅对自动化控制十分依赖，而且是一个复杂系统工程，集合了热科学、力学、材料科学、机械制造、环境科学、计算机科学、自动控制科学、系统工程科学等高新科学技术。能源与环境系统工程专业具有很宽的专业知识面，是一个能源、环境与控制三大学科交叉的复合型专业。

【意林散文】

羞 涩

文/刘心武

在我的艺术世界里，羞涩几乎无处不在。

我羞涩地画水彩和油画，不仅是因为我没受过扎实的基本功训练，也不仅是因为我害怕别人对我的画作鄙薄，而主要是因为我对色彩、明暗、笔触、韵味等充满了虔诚。对于我来说，那相当于宗教信徒走进了教堂。

我更常常羞涩地面对着大自然。

更具体地说，是常常羞涩地面对着大自然中最琐屑的细部。

第2篇：流体力学与热工学基础范文

[关键词] 专业基础课；创新型人才；教学方法；实验教学；考试改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2011)06-0074-03

根据“厚基础、重实践、强能力”的人才培养战略，华北电力大学制订了热能动力工程专业2008版本科专业人才培养方案，确定了“培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，具有一定创新能力、较强实践能力和良好发展潜力的高级专门人才”的培养目标。教学计划中突出了创新型人才的培养，要求明确各课程及其教学环节在人才培养中的地位，进一步发挥其培养创新型人才的作用。

专业基础课程作为提高人才培养质量和培养创新型人才的基础环节，起着举足轻重的地位[1]。其教学目的是要求学生掌握课程的基本理论、基本方法和基本实验技能，培养学生分析和解决实际问题的能力，通过知识的不断积累和融合，为后续课程的学习打下扎实的基础。教学过程涉及教学目的、教学内容、教学方法、实验教学和考试方法等多个环节。目前，各教学环节均存在可深层次挖掘的潜力，尚未充分发挥在人才培养、尤其是创新型人才培养中的作用。这表现在教学方法上仍为“师授生录”的传统模式、学生主体作用不突出；教学内容上为重理论、轻实践的“一手硬、一手软”现象；实验内容多为验证性实验，深层次和边缘性的实验现象未被重视和挖掘；考试方法多为理论内容，忽视实验教学内容等诸多方面。教学实践中，如能对上述各环节进行深入研究和探讨，充分挖掘其深层次内涵，并在实践中加以实施，必能有效提高人才培养质量。

本文以华北电力大学热能动力工程专业的专业基础课工程热力学、流体力学和传热学为研究对象，旨在通过深入研究各教学环节在人才培养，尤其是创新型人才培养中的地位和作用，达到全面提高教学效果的目的，将培养目标真正落到实处。

1 明确教学目的

教学目的是培养创新型人才的指南和方向。热能动力工程专业设置有电厂热能动力工程、电厂集控运行、制冷与空调工程等三个专业方向。三个方向虽有不同，但其专业基础课均为工程热力学、流体力学和传热学，是学习各后续专业课的前提和基础。这三门课程既相互独立，又相互衔接，如流体力学的学习需要工程热力学的知识，传热学的学习又以工程热力学和流体力学的内容为基础，因此开课顺序依次为工程热力学、流体力学和传热学。

三门专业基础课程教学目的又各具特色。工程热力学的教学目的是通过学习工程热力学的基本理论和基本知识，重点掌握热力学基本概念，热力学第一、第二定律，水和水蒸气性质，动力装置循环和制冷循环等。流体力学要求学生掌握流体力学基本概念和基本理论，重点掌握流体的平衡和运动规律、势流理论、边界层理论、相似原理和气体动力学基础等。传热学的目的是使学生掌握有关热量传递的基本理论知识（热传导、对流换热、辐射换热和换热器），具备分析和计算传热学问题的能力。同时，各专业基础课均要求掌握一定的实验技术和实验操作技能。

热能动力工程专业中的诸多实际现象或科学问题，可能需要其中一门或多门课程的知识，或者可以从不同方向进行分析，进而达到全面认识的目的。因此，上述三门课程的学习不可偏废，而且只有明确了各专业基础的教学目的和要求，才能达到人才培养的基本要求。

2 优化教学内容

教学内容是培养创新型人才的核心。教师应根据课程教学大纲的要求，明确教学内容中的基本要求和核心要求。在此基础上，适当拓宽、拓展教学内容，同时密切关注、跟踪本专业不断涌现的新的发展方向，不断将与课程相关的新问题、新现象和新理论补充进来，通过丰富和优化教学内容，从而激发学生的学习兴趣和动力。

如工程热力学中，对于复杂动力装置的分析以往多从热I律（焓）角度进行研究，而目前文献多从热II律（焓和熵）角度出发，以找到节能降耗的薄弱环节和实现能量的梯级利用；又如流体力学和传热学近年来涌现了大量新问题，如微纳尺度内流体的流动与传热，活性剂溶液铺展过程的指进现象，负压状态下液滴的雾化过程等，以及新技术的应用，如高速摄像技术、PIV测速技术等等。在这些方面，教师可结合相关领域的研究和应用现状，或自身的科研进展和兴趣，将新的科学现象、科研成果融入本科教学，在拓宽知识面和提高学生科研兴趣时，逐渐培养和发现创新型人才，并使部分有想法的同学提前进入预研状态。

3 改进教学方法

教学方法是培养创新人才的关键环节，教学方法不同其教学效果也会有所不同。对于专业基础课，教学内容多为经典的理论内容或方程推导，并由此展开实际应用的讨论，目前这类课程多采用以教师为主的讲授式方法。授课中，以教师为主体，学生基本处于被动位置，学生在课堂上很少主动提问或敢于就不同见解与教师商榷[2,3]。实践表明，这种传统的教学模式不仅不能发挥学生的主动性，也不利于创新型人才的培养。因此，转变教学观念、改进教学方法，逐步形成研究型教学的现代教育理念就成为培养创新型人才的迫切需要。当然，不同的教学内容应选择恰当的教学模式，切不可盲目“一刀切”。对于基础性和原理性的内容，仍以教师讲授为主；在此前提下，针对课程有关内容（如持不同观点），通过合理运用启发式教学、讨论式教学、准研讨式教学[4]等形式，鼓励学生广开思路，敢于“于不疑处有疑”，在积极主动的教学活动中促进学生创新意识的培养。

发挥学生主体作用是培养创新人才的催化剂。为此，教师应逐步树立教师主导、学生主体的教学理念[5]。教学中，积极创造良好的课堂氛围，充分调动学生的主观能动性，激发其学习动机和兴趣，使其逐步成为教学活动的主角，从而将知识转化为能力、将兴趣转化为动力、将质疑和问题转化为研究课题。例如流体力学中，机翼理论中关于机翼升力的形成过程，又如关于边界层分离现象中的分离位置，这些内容在不同教材有着不同的观点，同学可自行查阅书籍和文献，进而展开讨论；传热学中，如何正确理解外掠圆管换热局部换热系数在不同雷诺数下的回升现象与边界层发展和分离的关系，以及各种新型高效换热器的型式和机理，而且同学均充分发挥想象力，从理论上提出新型换热器。另外，有些拓展性内容也可让学生讲解，如流体力学讲到超声速流动及其现象时，对于音障现象及其对飞机的影响，可由1名同学来讲，既拓展了知识面，又激发了学习兴趣。

教学之外，针对学生对知识的求知欲、对新问题和未知现象的探索精神，充分发挥其主观能动性和独立思考的能力，鼓励学生敢于想象，大胆提出自己的设想和观点，逐步达到学以致用、能力和水平逐步提高的目的。目前，部分学生在专业教师指导下，利用动力系实验基地，积极参与全国和学校大学生创新计划、数学建模比赛、大学生挑战杯和大学生节能大赛等科技活动，以及教师的一些纵、横向科研项目中。通过主持或参与具体的科研项目，不断发现和解决新问题，逐步提高了自身的创新能力，同时也锻炼了组织能力，培养了团队精神，综合能力得到明显提升。通过上述实践活动，目前已涌现出一些具有一定创新意识和创新能力的学生，或发表了学术论文，或授权了实用新型专利。而且也作为保送研究生的优选条件之一，也进一步促进了学生的参与热情和科研积极性。

4 挖掘实验教学内容

实验教学是培养创新人才的有力手段。实验教学不仅是对理论内容的实际验证，更重要的是培养学生实验技能和分析能力的重要措施[6]，也是发挥学生主体作用的最有效的实践环节之一。专业基础课实验分为验证性和综合性实验，验证性实验侧重对基本原理的验证和再现，综合性实验则侧重于较复杂现象的分析，二者侧重点各有不同。实验中，若能充分发挥学生的主体作用和探究精神，通过深挖实验教学内容的内涵，鼓励对有关边缘性现象的观察和深层次问题的探索，势必能在很大程度上提高培养学生的创新意识和能力。因此，实验中，强调学生亲自动手操作实验、主动分析实验现象、独立思考问题和解释问题。

验证性实验也能在很大程度上提高学习效果。如流动演示实验中，在突然扩大的流动通道内，可清晰地观察到突扩前的截面上其流线为接近于平行直线，这也是为何在理论分析中可以把该截面近似作为缓变流截面的原因所在，若不通过实验现象，仅靠想象既不直观又缺乏说服力，而且可通过改变流速，进一步验证这一假设是否始终成立。又如流体力学中的伯努利方程实验，该实验再现了各测点处的总水头和静水头在不同流量下沿流动方向的变化规律，若脱离实验过程，也可以从能量守恒和能量转换的角度得出上述规律，这当然需要扎实的理论基础和分析能力，但理论和实验教学的有机结合，可起到事半功倍的效果。

综合实验更能全面考察学生的学习效果和运用知识的能力。如换热器综合实验中，为何对于相同的换热器结构，逆流情形下的传热系数要小于顺流情形；并联管路特性及流量分配实验中，为何具有相同结构的各并联管道其流量不同，压力损失也不同；离心泵并联及工况调节实验中，在不同负荷下，采用共用阀和非共用阀进行调节其经济性为何不同；边缘性现象，如泵性能实验中的汽蚀特征及噪声特性也值得进一步研究。

另外，对于实验数据的处理，坐标系选用线性坐标还是对数坐标，参数是以有量纲还是无量纲形式进行整理，实验数据坏点的正确剔除和有效数据的保留等，都有充分发挥的余地，也是培养学生科学思考问题和获得正确结果的关键之处。

5 改革考试方法和内容

考试作为教学活动的最后一环，是教学成效和学习效果的综合反映，教学过程的各个环节，尤其是薄弱环节都可以从成绩分布上反映出来。因此，考试方法和内容是否能够有效地反映了教和学的全过程，将在一定程度上影响创新型人才的培养。为此，笔者一改过去单纯采用闭卷考试的方法，从内容到形式上进行了多方面尝试，探讨了多种教学环节有机结合的考试方法，力求实现对教学效果的全过程评价。

目前，在考试内容方面，一是在符合教学大纲要求的前提下，将实验教学内容纳入考核范围，分值为150%，内容包括实验现象和参数变化的分析、仪器的测量原理和用途等。实践表明，此项措施的实施在很大程度促进了对实验教学全过程的重视，取得了预期的效果。二是增加了理论联系实际较强的题目，或综合性题目或拓展性题目，分值为10%，进一步提高提炼科学问题或全面综合运用知识的能力，也有助于发现创新型的学生。在考试方法方面，采取了包括开卷考试、期中+期末考试、实验成绩+期末考试、平时测评+期末考试等在内的多种方式。无论是开卷还是闭卷，均将复杂必要的公式附在试卷上或给出相关提示，将考核重点放在知识的应用能力和分析能力上面。期中+期末和平时+期末这两种方式通过强调平时的知识积累和复习，做到及时发现问题、及时解决问题。

总之，以专业基础课为载体，通过深挖和细化教学活动各环节的深层次潜力，将创新型人才的培养贯穿于教学的全过程，可促进教学效果和人才质量的全面提高。

参考文献

[1]张文慧,龚毅.加强专业基础课教学改革，培养学生实践创新能力[J].中国电力教育,2009,(15):70-71.

[2]赵艳林.培养创新人才：大学教学模式的传统与变革[J].中国高等教育,2003,(15):31-32.

[3]王志英,宁洪,戴葵,等.综合性人才创新能力与素质培养[J].高等教育研究学报,2005,28(1):80-82.

[4]李建文,刘伍权,薛云.工科专业基础课“准研讨式”教学法的探索与实践[J].理工高教研究,2010,29(1):117-119.

第3篇：流体力学与热工学基础范文

1.1核心课程体系构建的原则

钦州学院开设化学工程与工艺专业有良好的机遇,同时也有多方面的挑战。要办好钦州学院化学工程与工艺专业,贯彻学院打造五大品牌专业的精神,需要从紧密联系北部湾区域经济建设方面着眼,努力办出具有石化特色的化学工程与工艺专业,重点建立一套紧密结合石化下游产业链、注重过程开发和工程实践能力培养的核心课程体系。在核心课程设置方面,确立夯实专业基础、强化工程意识、注重实验技能、拓宽专业口径,注重石化特色的原则。

1.2核心课程体系的内容与相互关系

所谓化工过程,主要包含分离过程和反应过程两种过程。与这两种过程紧密相关的一系列化工类课程共同构成了化工类课程的核心。按照“门数适宜,重点突出,相互支撑,形成一体”的要求,选择化工热力学、分离工程、传递原理、反应工程和化工工艺学等五门理论课以及与这五门理论课相关的化工专业实验课作为核心课程,建设具有石化特色化学工程与工艺专业的核心课程体系,全力打造化学工程与工艺这一品牌专业。在这五门理论课程中,分离工程和反应工程分别研究各类分离过程和反应过程,它们构成了化工过程课程最核心的部分。化工热力学是化工过程研究、开发和设计的理论基础,是化学工程的重要分支之一,与化学反应工程、分离工程关系密切。化工热力学的核心价值在于研究过程进行的方向和限度,为分离过程和反应过程提供相平衡、反应平衡数据,并对化工过程进行热力学分析[1]。反应工程是与工程实际紧密联系的课程之一,它广泛地将化工热力学、化学动力学、流体力学、传热、传质以及生产工艺、环境保护、经济学等反面的理论知识和经验综合于工业反应器的结构和操作参数的设计和优化中[2]。

分离工程是化工专业基础课程,讲述的是如何将混合物进行分离与提纯的学科。作为专门研究分离方法的分离工程课程对学生工程素养的培养有很重要的作用。该课程阐明了化工分离过程的本质规律,重点研究分离方法的工业化途径,设备设计放大效应,最优分离路线的工业化,及最优操作条件。在选择具体分离方法时,不仅要考虑技术上的可行性、经济上的合理性,而且要考虑能耗、环保、设备放大和开发成本等诸多问题[3]。传递原理旨在研究化工动量、热量及质量(俗称三传)的传递现象,用一种统一的观点来处理三种传递现象,并研究动量、热量和质量传递之间的类似性,是研究分离机理、分离效率和宏观反应动力学的基础理论,同时也是反应器放大研究的基础理论之一。与化工热力学不同,传递原理是一门探讨传递速率的课程,它对过程开发、过程设计、生产操作、优化控制及过程机理研究都有重要的使用意义[4]。化工工艺学重在工艺过程的分析,即在特定条件下,进行分离过程、反应过程的比较选择、整合优化。化工工艺学是大学基础化学、化工热力学、化工动力学、反应工程、分离工程等专业基础可和专业课的综合运用。化工热力学和传递原理旨在加强专业基础,化工专业实验、反应工程和分离工程重在强化工程意识,化工工艺学拓展了专业适应面,可以突出石化特色。

2核心课程体系的优化

为了保障以上核心课程体系的顺利实施,建议结合钦州学院化学工程与工艺现有的教学计划,从下面几个方面作出适当的调整。

2.1加强数理基础教学力度,适度拓展

新世纪的工程人才必须有熟练应用数学、科学与工程等知识的能力,有进行设计、实验分析与数据处理的能力。在两年的教学实践中,学生普遍反映数理基础不够扎实,一些数学问题不知所云,比如热力学计算中要应用迭代法求解状态方程、精馏过程计算、反映工程中的偏微分方程求解等等,问题大都源于数学基础较薄弱。因此建议加开线性代数、运筹学、概率论与数理统计、数值计算、C程序语言、数学物理方法,流体力学等数理和计算机基础课程。多所兄弟院校也早就开设了这些基础课程。线性代数和运筹学的开设可以解决反应器设计过程的优化问题;概率论与数理统计是实验数据处理和理解反应工程中一些基本概念的基础;数值计算和C程序语言两门课程是工科学生重要的基础课程,加开这两门课程也是落实我校化学工程与工艺专业培养计划中对学生计算机水平的要求,对学生的就业能力的提高有好处;数学物理方法和流体力学是传递工程等课程的基础,加开这两门课程可以大大的提高学生工程数学能力,为就业和进一步深造打下更坚实的数理基础。考虑到Matlab在科学和工程计算领域的突出作用,建议开设Matlab在化工中的应用的相关课程[5]。化工热力学和化工原理是反应工程的基础,故将化工热力学和从第四、五学期调整至第三、四学期;化工原理和反应工程两门课程共同构成了化学工程最核心的部分课程,将化工原理从第四、五学期调整至第二、三学期,反应工程从第三学期调整至第五学期,也是考虑到化工原理是反应工程的基础。同时,将计算机模拟与仿真删去,将其中的知识分散到加开的MATLAB在化工中的应用和数值计算这两门课程中。从上表2中还可以看出,加开的课程中,突出了数理课程的基础,同时,适度的拓展经济和计算机相关的课程,也增加化工制图和电工学等实践性较强的课程,这对培养学生的工程实践能力是必不可少的。

2.2整合化工专业实验

为了整合学院教学资源,最大限度地利用现有的一切教学设备,建议从各门化学工程与工艺核心课程的专业实验中选出一些经典的、与石化行业紧密相关的进行重新编排,单独设置一门大学化工基础实验课程,分成三个学期展开教学。另外,考虑到传统的化工专业实验教材以单一验证实验为主,无法满足新世纪综合素质人才培养的要求,可将化工实验按由浅入深的原则划分成验证型实验、设计型实验和综合型实验三个层次。尽量精简验证型实验,增加设计型实验和综合型实验。可以从教师的一些科研项目中选出一部分让学生参与,将这些项目设计成设计型或综合型实验, 这样,通过学生的亲身体验科研过程,培养了正确的科研习惯,为学生的就业和进一步的深造打下好的基础。

第4篇：流体力学与热工学基础范文

关键词：Aspen；化工热力学教学；p-V-T关系；状态方程

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0214-03

一、引言

化工热力学是化学工程的基础学科，是化学工程与工艺专业的必修课程，在化学工程的教学过程中占有极其重要的地位。

学习化工热力学课程的目的是为了解决实际问题，物性数据的计算是本课程的重要内容，因为过程工程的研究、设计、操作与优化中都离不开物性数据。例如，为蒸馏、萃取、结晶等分离过程提供基础数据；从容易测量的性质推算难测量的性质；从温和条件的物性数据推算航天发射、深潜高压等苛刻条件下所需的物性数据等等。

化工热力学的研究对象更接近实际过程，实际过程所涉及的系统如此复杂，温度、压力范围如此宽广，化学工程师们不能再依靠简单的理想气体或理想溶液模型来计算物性了，而是需要适用范围更广、准确性更好、复杂性更高的模型，如PR等状态方程，借助商业化的化工流程模拟软件Aspen来促进化工热力学教学是一个很好的选择，对促进学生掌握概念，强化基础，提高应用能力具有重要作用。同时对后续的化工设计、化工计算等课程的教学十分有益。化工热力学教学中引入Aspen具有如下优点：

1.Aspen软件中物性计算原理与本课程热力学性质的计算原理是一致的，用该软件辅助热力学教学，能提高教学效率，简化计算过程，激发学生的学习兴趣。另一方面，也能使学生掌握Aspen软件物性计算原理的内核，了解更多的基础数据来源，提高应用能力，真正掌握“核心技术”，不至于再像从前那样，只知计算结果，不知计算原理，不明所用的模型，不能分析结果。

2.国内许多高校的后续课程，如化工设计、化工计算等教学中也开始采用Aspen辅助教学，化工热力学作为这些课程的基础，采用Aspen进行热力学性质计算，无疑会使得后续课程的基础更加扎实。

用Aspen软件指导化工热力学的教学过程，在发达国家也受到高度重视，如Sandler等也出版了相关的教学指导材料[1]。但国内的化工热力学教学与国外教学有相当的差异性，如，国内的教学课时数较少，教材内容更紧凑，因此，引入化学物性计算软件来提高教学效率更加重要。

在之前的文章中已经就Aspen软件辅助[2，3]化工热力学教学进行简单探索，但存在和课本知识与课堂教学不能较好匹配的问题，因此我们将基于Aspen软件，结合化工热力学课程教学，演示完成化工热力学性质计算过程，包括典型的流体性质，如p-V-T性质、焓、熵、热容、逸度、相平衡、稳定流动及循环过程的模拟计算等，能较全面地辅助化工热力学为教学过程，是展示化学热力学在相关过程中的应用，提升教学效果的一种尝试。

本文用PR方程完成流体p-V-T性质计算。

二、流体p-V-T性质计算的原理

状态方程是物质p-V-T关系的解析式。以经典的立方型状态方程PR方程[4]为例，该方程描述为

其中，ai与bi是混合物中纯组分I的模型参数，kij是二元相互作用参数[5]，其数值一般从混合物的实验数据拟合得到，也可以通过从混合物的第二virial系数的数据来决定。

计算由Aspen自带的数据库就能提供相关的临界参数等物性数据，以完成物性的推算。

三、流体的p-V-T性质计算

本文采用《化工热力学》[6]中的两个实例，对Aspen计算过程进行简要说明。

实例一选自《化工热力学》例题2-3，用PR方程计算异丁烷在380K的饱和气、液相摩尔体积。利用Aspen计算过程如下：

1.启动Aspen Plus User Interface，选择Run type为Property analysis。

2.在Components>Specifications>Selection下设定组分为异丁烷。

3.在Property>Specifications>Global>Base method下选择状态方程为PENG-ROB。

4.在Property>Prop-Sets下新建一个物性集“PS-1”，在Property>Prop-Sets>PS-1>Properties下设定物性参数V，在Property>Prop-Sets>PS-1>Qualifiers设定Phase为Liquid和Vapor。

5.在Property>Analysis下新建一个物性分析“PT-1”，Select Type选择GENERIC。

6.在Property>Analysis>PT-1>System下选择Point（s） without flash，输入异丁烷的摩尔流量为1kmol/hr。

7.在Property>Analysis>PT-1>Variable下输入温度为380K，在Adjusted variables下选择Variable为Pressure，随后点击Range/List，输入压力值为22.5bar。

8.在Property>Analysis>PT-1>Tabulate下选择第5步建立的物性集PS-1。

9.点击NEXT，计算完毕，在Results查看结果。

将实例一的计算结果与教材结果对比，整理后如下表所示：

由此可见，Aspen计算结果与实验值相差较小，在误差允许范围内。因此可认为计算结果可靠。

实例二选自《化工热力学》例2-4，用PR方程计算由R12（CCl2F2）和R22（CHClF2）等物质的量的混合气体在400K和1MPa，2MPa，3MPa，4MPa，5MPa时的摩尔体积。并假定二元交互参数kij为0。

该例在Aspen中的操作上与实例一基本一致，具体过程如图1所示：

将实例二的计算结果与教材结果对比，整理后如下表所示：

由此可见，Aspen计算结果与教材值相差较小，在误差允许范围内。因此可认为计算结果可靠。

四、讨论

在用Aspen计算上述两个实例时，需要注意以下几点：

1.在进行计算前，应先了解温度、压力等基本单位。在Setup>Specifications>Global下，可以设定输入以及输出的单位，在本例中，选用了SI-CABR单位集，默认温度单位为℃，压力单位为bar。

2.在实例二的计算中，题目中已假定两物质的二元交互参数kij为0，因此在选好状态方程后，可以在Property>Parameters>Binary Interaction>PRKBV-1中，查看各组分的二元交互参数，在Aspen中，PR方程中的kij由三个参数进行描述，即，可以看到在Aspen中R12与R22的这三个参数的默认值均为0，符合计算要求。而在实际生产中，可通过利用实验数据得到回归值，在相关位置进行修改后，使得计算值更贴近实际值。

3.实际过程测定混合物性质需要花费大量人力、物力和时间，但用Aspen软件和化工热力学原理，推算混合物的性质具有准确、高效的特点。

五、结论

利用Aspen软件进行流体p-V-T性质计算，操作步骤简单易行，计算结果比较准确。可以使学生对求体积根、混合法则的应用等方面有更深的理解，有利于教学过程。同时，进一步掌握了Aspen软件的内核，还可以实现利用Aspen完成物性数据的计算，将化工过程的基础计算、流程模拟统一起来，利用一个专业软件解决多个课程的问题，增加将来在工作中应用物性推算解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]Sandler S I. Using Aspen Plus in Thermodynamics Instruction：A Step-by-Step Guide [M].New Jersey：John Wiley & Sons，Inc，2015.

[2]陈新志，赵倩，钱超.基于Aspen-Plus的化工热力学教学（Ⅰ）均相性质计算[J].化工高等教育，2011，（05）：75-79.

[3]陈新志，赵倩，钱超.基于Aspen-Plus的化工热力学教学（Ⅱ）纯物质饱和性质计算[J].化工高等教育，2011，28（06）：58-60.

[4]Peng D Y，Robinson D B. A New Two-Constant Equation of State[J]. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals，1976，15（1）：59-64.

第5篇：流体力学与热工学基础范文

关键词 应用型本科 传热学 教学探索

应用型本科学校在我国高校中己占有越来越高的比重，一般来说所有的本科第三批次录取学校都可以算作应用型本科学校，而“应用”二字也成为了这类学校主流的办学定位，这极大地推进了我国高等教育的大众化进程，也满足了我国社会发展过程中逐渐增长的高层次应用型人才需求。“传热学”是高等学校中包括建筑环境与能源应用工程专业（以下简称“建环专业”）在内的多个专业和学科的重要专业基础课程之一。以建环专业为例，这门学科在整个专业体系中起到了重要的奠基石作用。因此，应用型本科学校的教师应合理而有效地安排课程教学内容，提高相关专业学生学习传热学的积极性，并通过实验课程等方式帮助学生加深对相关知识的理解，使学生可以在实际的生产、生活中活学活用在传热学中学到的知识。本文将以南京工业大学浦江学院为例，结合传热学课程的主要特点，对传热学的教学体系与未来的改革方向进行初步的探索。

1应用型本科学校与“传热学”课程的主要特点与矛盾

1.1应用型本科学校的主要特点

应用型本科学校的主体是“应用”，这类学校的出现也正体现了当今社会的发展趋势。在新的社会发展背景下，高等教育的主要方向逐渐转向培养满足社会和经济发展需要的综合性人才。高校应积极探索新的学科方向、专业结构和课程体系，教师应通过更新教学内容和教学手段，提高教学质量，为社会培养具有更强适应力和竞争力的毕业生。

南京工业大学浦江学院作为我国本三类应用型学校，其生源质量上不如本一、本二类院校，普遍具有以下特点：心理上表现为思想不够成熟，意志薄弱、缺乏刻苦钻研的精神；学习上表现为知识储备量少，基础知识相对薄弱，并且缺少良好的学习习惯。因此，本三类学生的培养既不能以本一、本二类学术型、科研型人才为目标，也不能按照高职类纯操作型、岗位型的人才培养，而是应该立足于自身情况，在教育中既让学生掌握理论知识，又锻炼学生动手能力，从而培养出一批既具有专业知识，又具备动手技能，符合社会和经济发展需求的应用型人才。

1.2“传热学”课程的主要特点

“传热学”是建环、能源、动力等理工科专业交叉的经典学科，始于工业革命时期，发展至今已经有了一百多年的历史，核心理论体系是传热的三大基本理论，即热传导、热对流和热辐射。该课程建立在基础课“高等数学”、专业基础课“工程热力学”、“流体力学”等课程之上。其基本理论，如传热基本定律、传热方式、传热条件、影响传热的因素、增强和减弱传热的方法等，又是暖通空{、供热工程、制冷技术等工程技术中所有涉及热量传递规律理论的基础。所以，传热学中涉及的定律多、公式多、概念多、方法多，且这些定律、公式、概念与方法应用十分广泛。

针对应用型本科学校的学生，在学习该门课程时，首先要注意系统掌握有关热量传递的基本知识，提高分析和计算传热问题的能力，提升基本的实验技能。另外，教师还应通过实验、实习等实践教学方式，培养学生的动手能力，从而使之掌握相关热工流体设备的设计与使用方法，培养学生的工程实践能力。

1.3应用型本科学校与“传热学”课程的主要矛盾

应用型本科学校的生源大多不具备较为丰富的知识储备和较强的学习能力，但是由于传热学中涉及的公式、概念和定律数量多、范围广，学生在学习过程中普遍存在以下问题：“

（1）概念理解不深刻。传热学以高等数学等学科为基础，涉及的实际应用学科又较为广泛，并经常会用到较深的数理基础知识。因此本来就基础薄弱的学生对如此庞杂的概念和公式只能机械记忆，而难以深刻理解。

（2）分析计算能力弱。传热学课程中的热传导、热对流与热辐射的计算和推导涉及大量的经验公式与数理方法，计算过程繁杂且难度较大。很多学生面对计算时只会生搬硬套已有公式，不能捋清正确的计算步骤和方法。

（3）理论、实践结合能力弱。受传统教学方式的影响，学生在学习过程中更多停留在理论层面，难以针对实际问题的特点运用已有的知识进行具体分析，并利用传热理论解决实际生产、生活问题。

针对上面几点普遍存在的问题，结合应用型本科学校的培养方针和具体特点，在培养方式上，首先应该引导学生正确认识应用型本科学校的培养方针和目标，具体到学习传热学的基本要求及在专业学习中的重要性，帮助学生正确定位传热学在专业知识体系中的位置；同时切实改革“传热学”课程的教学方法，以将学生培养成符合社会和经济发展需求的应用型人才为目标，合理安排课程教学。

2课程建设

2.1认真了解授课对象

该课程的授课对象是指该校建环专业大二或大三的全体学生，教师应充分了解这些学生的心理特征、知识基础与培养目标，根据学生的具体特点，结合学校的教学能力，树立正确的教学目标，选择合适的教学方法，活化自己的教学艺术。

2.2合理选择教学内容

南京工业大学浦江学院建环专业使用的教材是由杨世铭、陶文铨编著（高等教育出版社，2006）的“传热学”（第四版），该教材将学生对基本概念、基本理论和基本计算方法的理解作为第一任务，对基本知识点进行详细的叙述，对传热学中一些重要概念、公式和计算进行分步介绍，并深入剖析公式背后的理论，并适时的结合实际的例题，阐述传热学在建环专业相关案例中的应用。

2.3积极重组考核内容

传热学考核应分为闭卷考试（60%）、平时作业（15%）、学习表现（10%）和研究性学习（15%）四个部分。其中闭卷考试主要是为了加强学生对课程的记忆，考试内容为传热学的基本概念、理论和计算方法；平时作业是为了帮助学生在课后巩固当天的学习内容，包括一般性的习题，综合性工程问题的解答以及安排的相关实验等；学习表现主要是反映学生在平时课堂上的表现，如回答问题、参与课堂讨论的情况。研究性学习可以培养学生的动手能力，训练学生运用知识的熟练程度，提高学生独立思考的能力，同时积极调动学生的主观能动性，为培养创新能力创造机会。如：通过给定一个换热目的，让学生自行设计一台换热器或完成换热相关的数值模拟等。相比于传统的考核方式，通过这四个方面的组合，可提高学生对传热学的学习兴趣，从而提高教学质量。

2.4打造“双师型”教师

所谓“双师型”教师是指具备以下两方面能力的教师：在理论上具有较高的专业理论水平和教学水平，同时具有较强的科研能力：在实践上具有熟练的专业实践技能，能够组织生产经营，能够指导学生进行自主创新创业。

作为应用型本科学校的教师，都应该以成为“双师型”教师为目标，严格要求自己：及时了解和掌握所授专业最新科技动态和行业发展水平；在教学中通过专业授课、实训、实习等方式，使学生掌握必需的职业技能；引领学生学会理论联系实际，掌握分析问题和解决实际问题的能力，提高学生自身技能；通过介绍当下最新研究成果和行业新型技术等活动，培养学生的技术革新意识和动手能力。

3课程教学方法的改革

3.1注重启发、注重兴趣

“传热学”课程贴近生活，可以很好地解决生活中遇到的问题，应该引导和启发学生主动进行思考，提高学生的学习兴趣。

例如学习之初，在课堂上提出生活中显而易见但却容易被大家忽略的问题，如“冬天的时候为什么白天太阳晒过的棉被，晚上盖起来会比较暖和？并且经过拍打之后，效果会更加明显？”这种与生活息息相关的问题，可以让学生带着疑问与热情跟着老师去探索传热学藏在生活当中的秘密。

3.2融入最新科技

随着科技的不断发展，传热学的许多理论被应用到很多专业工程领域的最新成果中，在课堂上应向学生介绍传热学发展的最新研究成果，如抵荡热学、微尺度传热学以及纳米流体、微肋管等新型换热设备等。当然对于刚刚接触本学科的本科生而言，理解这些新概念、认识这些新现象、了解这些新设备都是比较困难的，但从人才培养的长远角度来讲，这样的教学方法可以拓展学生的视野，提高学生的创新意识。

3.3教学多样化

（1）多媒体教学：随着信息技术的飞速发展，使得传统的教学模式有了很大的变化，PPT、动画、视频等多媒体技术的介入，对理解一些抽象的术语、概念和定理有了很大的帮助。教师应该充分利用这些新的教学工具，解决教学中的一些复杂问题，例如可以用动画等方式将传热学中一些难以理解的问题直观、生动地传递给学生，从而营造一种立体的、全面的、轻松的、动态的学习场景，激发学生的学习热情。（2）模型教学：课堂教学时配备一部分教学模型，如换热器模型，让每位学生在学到相应知识点时，能够近距离接触设备实体，有个感官的概念，以培养学生的动手操作能力及空间想象思维。

3.4注重实用软件

数值模拟作为研究、设计和技术开发的手段，将是“传热学”未来研究的重点。应用型本科学校教师应充分向学生介绍利用计算机数值模拟方法学习课程的方式，并介绍相关软件的使用方法。例如目前国际上比较流行的商用计算流体力学软件包Fluent，该软件具有强大的解决流动传热耦合问题功能，能够呈现换热设备内流体流场、温度场分布等，是工程人员常用的模拟软件，介绍该软件可以让学生对当前的前沿技术形成一个初步的认识。

第6篇：流体力学与热工学基础范文

传热学教学方法改革《传热学》是研究热量传递过程规律的科学，作为一门专业基础课，广泛开设于热动、建环、化工、电子等各专业领域。这门课程与先修课程《工程热力学》和《流体力学》相比较，具有更为复杂的知识结构，因此，在对这门课的学习过程中，部分学生感到困难颇多，甚至有些无所适从。

一、上好绪论课

绪论是传热学的第一堂课，俗话说：“良好的开端是成功的一半”。上好绪论课在培养学生兴趣、引导学生学习等方面具有不可低估的作用。在绪论课上，教师可以多列举日常生活中遇到的传热学问题，以及专业中有哪些专业现象需要用传热学的知识来解释。比如，给建环专业的学生讲一些传热学在建筑节能中的应用，可以让学生对课程有个大致的了解，同时通过强调本课程在专业知识架构体系中的地位和作用，使学生产生强烈的求知欲望和浓厚的学习兴趣。另外，绪论课的内容还应包括简介三种传热方式，由于这是学生第一次接触传热学的基本概念，所以给学生讲授基本概念时要注意教学技巧，尽量将问题简单化，重点讲清三种基本传热方式之间的区别，以免学生在第一堂课就产生畏难情绪。

二、合理设置问题情境

设置问题情景，也叫“问题教学法”，就是教师在课堂讲授时，并不是把教学内容作为现成的知识向学生传授，而是将所要讲授的内容作为一个个问题向学生提出，采用课堂上一问一答的上课方式。这样不仅可以引起学生的注意，使学生集中精力听课，而且还能激发学生积极思维，调动学生学习的积极性和主动性。

教师在讲授教学内容之前，首先从应用实例中提出问题，例如，可以从家用冰箱中鲜肉冷冻时间提出非稳态导热问题；从室内暖气的安装位置讲到自然对流的概念等，引起学生注意。然后再切入主题，用所要讲授的理论对问题进行定性分析，分析问题的性质、包含的传热原理、传热的过程等。在分析问题的过程中可以采用启发的方法，逐步引导学生的思维。最后是解决问题，把工程上常用的解决这类问题的定量计算方法介绍给学生。在整个的教学过程中，师生间形成了互动，学生成为课堂教学的参与者，响应老师提出的问题，甚至对教学内容提出质疑，培养了学生探索创新的精神。

三、充分利用比拟法教学

比拟法是理论思维的一种重要的逻辑推理方法。它以比较为基础，在已有知识的基础上，通过对不同的事物及其运动规律进行比较，找出它们的相似点或相同点，然后将其中一事物的有关知识或结论推理比拟到另一事物中去。因此它是人们有效地认识自然界普遍规律的一种试探性工具。

我们在传热学的教学中，首先引入的就是电场与温度场的类比，特别是学生在先学习了电工学，了解了电势、电流、电阻的概念后，将温度场中的温度差、热流及热阻的特点与其相对比。随后，在对流换热中将已学的专业基础课流体力学中的动量传递与传热学中的热量传递，质量传递的特点相类比，找到它们之间的相互关系，而且流体力学中的一些原理及数学表达形式可以完全类比到传热学当中，使对流换热及传质问题得以大大简化。热传递的三种基本方式——导热、对流及辐射是整个学科的精髓，对电阻与热阻的类比也要始终贯穿在传热学的整个教学过程中。

四、多媒体教学手段的应用

一直以来，传热学的传统教学都是借助黑板和粉笔等来进行的。而传热学作为高等院校工程类专业的一门专业基础课，不仅要介绍基本概念、基本理论，还要介绍传热学中的分析问题、解决问题的研究方法以及传热学的实际应用，其最大的目的也就是要将知识和现实联系起来，将理论知识应用于工程实践中去。但是凭借传统教学工具黑板和粉笔，教师很难将现实生活和工程案例形象生动地展现在课堂之上。有了多媒体技术，传热学传统教学中的一些问题就可以迎刃而解了。我们可以利用多媒体中的图片、动画和视频轻松地将传热学中一些抽象的术语、概念、定理生动地以实体展示或者模拟，将这些知识点直观地传递给学生。教师不但可以不用再挖空心思地去组织语言或者描摹一些图形去解释这些抽象的内容，同时学生也可以非常轻松地感受到生活中的传热学知识，自然地将学习与生活联系，清晰地在脑海中构建传热的现实模型，牢固记忆。举个简单的事例，就拿换热器来说，如果不通过实验和亲身的参观，仅凭书本上的图片，很多同学即使学完了传热学，在生活中遇到了换热器也不认识，更谈不上对其分类、讲述其特点，也不会将具体的原理和换热器的器件对应起来。但是通过换热器的实例图和动画模拟换热器的换热过程，教师不需要太多的表述，学生就可以清楚地认识换热器，了解各自换热器的特点，深刻理解和掌握各种换热器的工作过程和工作原理。

在传热学教学中适当地辅助多媒体的手段，不仅可以使教师更加生动和清晰地讲解知识点，及时便捷地完善教学内容，而且也有助于学生对知识的理解、记忆和应用，极大地提升了学习效率。

五、结束语

传热学教学方法改革的措施，在正常的教学试验中取得了良好的效果，教学过程更加完善合理。学生既掌握了基本理论、基本计算的方法，又满足了后续课程对传热学理论的基本要求。同时，学生在所学知识的实践应用等方面也得到了综合的锻炼，满足当前教育发展和人才培养的需要。

参考文献：

[1]董丽娜.有限课时内“工程热力学与传热学”教学效果改进[J].中国电力教育，2010，（25）.

[2]章学来，施敏敏，汪磊.多媒体在传热学教学中的应用[J].中国电力教育，2009，（3）.

[3]吴雪梅，潘艳秋，贺高红.传热学课堂教学中的几点体会[J].化工高等教育，2005，（4）.

第7篇：流体力学与热工学基础范文

（三峡大学机械与动力学院，湖北 宜昌 443002）

【摘　要】为了满足现代社会对能源领域应用型人才的需求，并提高学生在就业择业过程中的竞争力，三峡大学结合该校培养“高素质、强能力、应用型”人才的办学方针，对学校新建的能源与动力工程专业进行了改革，提出“弱化专业方向，提炼专业共性，增厚专业基础”的人才培养改革思路，并以此为指导制定专业人才培养方案和建立校内外实验/实践基地。实践表明，本次改革取得了较好的效果。

关键词 能源动力；人才培养；改革

基金项目：三峡大学（高等）教育科学研究项目（1307，1345）；三峡大学教学研究项目（J2013008）。

作者简介：陈从平（1976—），男，湖北荆州人，三峡大学机械与动力学院，副教授。

能源是国民经济的命脉，是国家可持续发展的重要物质基础和根本保证。能源与动力工程类专业正是致力于培养能从事能源开发与利用的技术与管理人才。目前，全国有200余所高校开设了能动相关本科专业，其中大部分已经建设较为成熟，部分985和211高校的能动专业在国内已具备一定的影响力且具备鲜明特色[1]。而三峡大学的能动专业于2011年才开始立项建设，并同年开始招生。作为地方高校新开设的能动专业，在人才培养方面必须适应社会和行业需求，符合我校 “高素质、强能力、应用型”的人才培养的目标，因而，在专业建设伊始，就不能完全照搬其他高校能动专业人才培养模式，需要结合实际情况，大胆改革和创新，才能在国内同类专业中快速占领一席之地，并以高起点快速稳健发展。

1　国内外研究现状

欧洲和美国的大学将能动类专业设置在机械工程系中，且不以专业来单列，而只是机械类的一个方向，称为热流科学（Thermal and Fluid science）或能量系统（Energy system），而核工程与核技术则一般单独设立，或者设在化工系中，例如美国麻省理工学院、佛罗里达大学等，机械工程的教学与研究范围覆盖了目前国内本科生专业目录中的机械类、能源动力类的范围，这样就大大扩展了能动专业的学科基础和专业领域，以此来适应“应用型”人才培养的需求，使学生获得坚实的专业理论和宽广的专业知识。

我国能源动力类专业形成于20世纪50年代[2]，当时在苏联教育体制的影响下的分为10个三级专业，经1993、1998、2012年三次修订最终合并为1个专业：能源与动力工程，使得专业覆盖面被大幅度拓展，要求本专业学生主要学习动力工程及工程热物理的基础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术，受到现代动力工程师的基本训练；具有进行动力机械与热工设备设计、运行、实验研究的基本能力。要实现以上人才培养目标，关键在于如何紧跟行业需求并结合高校自身情况，制定科学的人才培养方案并认真执行。然而，经前期大量调研结果表明，目前国内高校尤其是地方院校在能动专业人才培养上存在以下特点或不足：

（1）专业划分过细，口径太窄。大部分高校在能动专业中设置了多个专业方向，如水力发电、火力发电、清洁燃烧、供暖、制冷等，并将专业课分方向模块进行教学，这极大地限制了学生的选择空间，不利于学生专业知识拓展，使学生在择业时被固定在某个方向上，缺乏竞争力。

（2）人才定位不尽合理。经前期广泛调研发现，随着我国现阶段加快能源建设的力度，国内目前需要更多的是能源动力行业运行、维护与管理方面的技术人才[3]，对于高端人才如设计研究类人才虽然稀缺，但由于能动专业实践性强的特性，一般难以由高校直接培养此类人才，即高端技术人才亦需要从工程实践中磨砺而出。所以作为地方院校，尤其新开设能动专业的地方高校，不能一味照搬985、211高校以及部分经过几十年专业建设已经具备自己鲜明特色和专业实力的高校的人才培养模式，必须紧跟行业需求，以培养应用型人才为主线，并充分利用和发挥高校自身的特色和优势。

2　三峡大学能动专业人才培养模式改革

三峡大学的能动专业于2010年底才开始立项建设，并于当年从我校2010级机械设计制造及其自动化专业中分流出53位学生按照能源与动力专业人才进行培养，2011年开始以能源与动力工程专业独立招生，故截至目前实际上已有一届学生毕业（2010级），且2015年度即将毕业的学生目前绝大部分已经签订了就业协议。近五年来，学校在专业本专业建设过程中积极探索，对兄弟高校及能动相关的企事业单位进行了广泛调研，并紧密结合我校能动专业“新开设、新起点”的现实情况，培养和提炼自己的专业特色，并对本专业的人才定位和培养进行了以下改革：

（1）在人才培养与定位方面，以培养“高素质、强能力、应用型”人才为指导，制定了专业人才培养方案，着重提炼专业所覆盖知识体系的共性，拓宽专业口径、增厚专业基础、突出方向共性、弱化专业方向、提升就业能力，扩大就业口径。具体为：1）以流体机械动力学为基础，设置适用于水力发电、热力发电、风力发电中能量转换动力装备的动力学相关系列必修基础课程，突出水力发电专业课，并辅以风力发电等专业课程；2）以热-力转换原理为基础，设置适用于火力发电、生物质能发电、核电等热动力学、热交换、热传输相关的系列必修基础课程，专业课设置方面突出火电、核电，辅以生物质能相关课程。即将动力工程专业分为流体机械和热力机械两个方向，但在培养过程中，大大拓宽了专业基础必修课的范围，增加学生后续就业时行业选择的范围。

（2）在实验/时间教学方面，以厚基础、宽口径、应用型人才培养为指导，建设和整合实验、实践教学条件。取消零散的课程实验/实践，开设系列综合实验/实践课程，使实验/实践教学具有层次性、连贯性、交叉性、系统性和良好的可操作性。避免以课程为单位开设实验时的连续性差、重复度高、综合性不强、效果差的缺点，同时在一定程度上降低建设成本。此外，学校还积极开发校外实践基地，挖掘学校所在地区及周边区域广泛的能源动力行业/企业资源，作为本专业有效的实践基地。

（3）以校外实践基地建设为抓手，开发专业初期就业资源。任何一个高校新专业就业时其情况都或多或少存在不确定性，其原因主要在于社会和行业对于特定高校新专业的认识度不高。因而打开就业工作局面难度大，故无论从短期还是长远来看，都需要充分利用所建立的校外实践基地作为就业渠道，使基地发挥更大作用，这需要在基地建设过程中同时做好基地管理制度建设，以协议的形式为本新专业向基地输送人才提供保证。

3　改革效果

近五年来，学校在建设能动专业过程中不断探索，最终形成以上建设意见和改革措施，并取得了显著成效：

（1）制定了科学合理的能动专业人才培养方案，确定以掌握能源转换装备运行及转换机理为基础，在传统的专业基础课程中，将《流体机械原理》、《水轮机及调节器》、《汽轮机》等增设为专业公共基础课，在专业拓展模块课程中按水电、热电、流体机械、新能源发电等设置小学分模块供学生选修，但不限制选择模块数量。目前学生就业反馈情况表明，在弱化专业方向、增厚专业基础课程后，学生在择业过程中即使不在个人专业方向上就业，只要未跨出能动行业，就能很快适应新领域的工作。

（2）整合实验/实践教学计划和条件。如将以往随理论课程开设的《流体机械原理》、《流体力学》、《液压传动与控制》、《泵站工程》、《水轮机及调节器》等的课程实验进行专门设计，整合成32学时的《流体综合实验》课程；将《热力学》、《传热学》、《汽轮机》、《热电厂动力工程》、《锅炉原理》等课程的实验内容整合成32学时的《热工综合实验》；将《测试技术》、《控制工程》、《电厂自动化》等课程实验整合成16学时的《测控综合实验》等，并根据相关理论课开设时间将综合实验课内容分为两个学期开设。这样学生能够得到更为系统的、连贯的实践训练，相比随理论课程开设的零散实验，综合实验教学效果更好随

（3）目前已在学校所在地区及周边能动企业建立本专业的实践/实习基地，且已经有效运行，如安能（宜昌）热电（生物质能发电）、长江电力（葛洲坝）、安能（襄阳）火电、三峡电厂、清江的隔河岩电站、高坝洲电站、向家坝电站、黄龙滩（十堰）电站、湖北宜化集团、宜昌安琪酵母、黑旋风工程机械等20多家能源企业和流体机械设计制造企业，可完全满足学生毕业实习、生产实习及其他培训的接待需求，极大地缓解了专业实践条件建设需要大投入的困难。

（4）专业就业情况良好，第一届毕业生（2010级，共53人）就业率达100%，其中除4人继续攻读硕士研究生外，15人进入水力发电厂，17人进入火电、生物质能电厂，6人进入电力部门事业单位，11人进入与流体机械及能源装备设计、制造相关企业。其中17人（32.1%）在本专业校外实践基地相关企业就职。截止2015年3月中旬，第二届毕业生（2011级，共81人）已签就业协议的达72人，已确定攻读硕士研究生5人。学校以专业调研、毕业生就业企业回访等多种形式，进一步拓宽和加深了与行业内相关企事业单位的联系，并就用人单位对我校毕业生在生产实践过程中的综合素质和表现进行跟踪回访，结果表明学生的综合能力水平总体较高。

4　结语

能源动力类专业是实践性、技术性很强的专业，且专业覆盖的技术领域非常广泛，针对具体的应用领域其技术专业性又较强，而高校在该专业人才培养的过程中一方面不可能面面俱到，设置过多的专业方向，另一方面又不能过于集中，而使得学生的专业知识领域过窄，导致就业方向没有选择余地。因而，在人才培养过程中要更多地考虑专业领域的共性，增厚专业基础，拓宽专业口径，使学生获得尽量宽广的专业综合知识，才能具备一定的竞争力，以适应现代能源动力领域对专业人才的需求。

参考文献

［1］徐翔,余万,陈从平,方子帆,李响,赵美云.三峡大学“能源与动力工程”专业培养方案的制订与完善[J].科教文汇:上旬刊,2014(6):60-61.

［2］刘会猛,黄荣华,王兆文,成晓北,叶晓明.强化工程素养着力能力培养——能源动力类专业教学模式改革初探[J].科教文汇:上旬刊,2012(5):63-64.

第8篇：流体力学与热工学基础范文

【关键词】航空发动机基础；知识体系；全局思维；质量意识

随着民航运输行业的迅速发展，民航运输总量每年均在快速 增加。同时，民航运输飞机的保有量也在随之增加。这使得民航业对于高质量民航机务维修人员的需求越来越大。航空业内将航空发动机称为工业皇冠上的明珠。航空发动机是前沿工业技术高度密集的复杂系统。航空发动机对于流体力学、结构力学、材料学、控制原理以及热学知识等多个学科均有较高的要求。

《航空发动机基础课程》作为机务培训中重要的理论基础课程，在整个课程体系中具有十分重要的地位。学生通过课程的学习将对发动机的整个工作原理和结构部件有较为清晰的认识。作为基础课程，《航空发动机基础》课程在教授本课程知识，还是培养学生整体工科素养的重要方式。本文着重分析《航空发动机基础》课程在机务培训中的重要性。

1.全面的工科知识体系

航空发动机被称为工业皇冠，是高技术密集的复杂工业系统。在《航空发动机基础》课程的学习过程中，涉及到流体力学、热力学、结构强度、材料学等诸多学科。因此，《航空发动机基础》课程可以为学生搭建较为全面的工科知识体系。

航空发动机的流体力学设计是所有工业设备中最为复杂和精密的。为了更高的空气性能，发动机的流道设计十分复杂。另一方面，许多先进的流动控制技术和设计方法都率先应用在航空发动机上。学生在课程的学习过程中，对流体力学的基本概念会有较为清晰的认识。

航空发动机是热机的一种，具有高速、高温的特点。对于航空发动机热力学知识的学习，可以让学生对热力循环、燃烧组织、冷却散热等热力学知识均有较为深入的认识。值得注意的是，航空发动机热端部件在高温环境内长期工作，是发动机中最容易发生问题的部分。特别是涡轮轴承、叶片等部件，由于燃烧或者工作不稳定均容易发生故障。因此，对于热力学的学习在机务实际工作中具有十分重要的意义。

在结构强度方面，发动机工作转速高、载荷大，对材料及结构都造成极大的挑战。结构的损坏往往也是发动机出现实质损害的先兆，如出现裂纹、震动等情况。比如说在高度旋转过程中，发动机的动平衡调教尤为重要。如果动平衡出现问题，轻则导致整机震动、工作不稳定等情况，重则导致整个发动机结构的不稳定。在航空发动机基础课程的学习中，学生可以对结构设计和强度知识有较为深刻的了解，在实际工作中增强对问题的分析解决能力。

除此之外，发动机控制、附件等系统均具有较好的工科知识基础。总之，航空发动机作为工业的集大成者，对于培养学生整体的工科知识基础具有十分重要的作用。

2.全局思维的养成

机务工作过程中，问题往往都不是独立的，而是相互耦合的。为了提高机务人员实际分析问题的能力，对机务的全局思维能力提出了更高的要求。系统的全局思维在机务工作中具有极为重要的作用。在遇到实际的维修问题时，出现的显性因素并不一定是解决问题的办法。实际的问题和原因需要通过机务人员通过系统的进行全局分析才能得知。

《航空发动机基础》课程具有完整的知识体系和分析方法理论，在培养学生全局思维方面有着非常大的优势。在发动机实际工作过程中，流体、固体、热学、电学问题相互耦合，互相联系。这就要求学生在学习航空发动机基础的过程中，综合的进行问题分析。通过对实际的航空发动机问题进行分析（如流动带来的振动问题，热学导致的结构问题等），学生在考虑问题时不再只是单纯针对部件本身，而是依靠系统的全局思维进行分析。

3.质量意识培养

航空是目前公认最安全的出行方式，这主要得益于航空业整体对质量的不懈追求。对于航空从业者，特别是机务人员，进行质量意识培养十分必要。质量意识的培养作为虚拟的意识形态培养，需要实际的课程和活动作榕嘌载体。

《航空发动机基础》课程是培养学生质量意识很好的载体，这主要是因为航空发动机设计过程极为严谨和缜密的设计态度。航空发动机工作环境极为恶劣，工作性能要求极高。因此航空发动机基础课程的学习过程，也是一个质量意识教育的过程。

《航空发动机基础》课程首先可以为学生搭建全面的工科知识体系，并在此基础上培养学生的全局思维及质量意识。基于以上分析，我们可以看到在机务培训中《航空发动机基础》是提升学生综合能力的学习平台，具有极为重要的地位。

【参考文献】

第9篇：流体力学与热工学基础范文

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0194-01

一、计算流体动力学概述

计算流体动力学即Computational Fluid Dynamics ，简称为CFD，是伴随着计算机技术与数值计算技术发展而来的一种先进技术，可以实现对流体流动及换热模拟，在航空航天、能源、石油化工、建筑工程等众多领域内获得广泛应用。在建筑领域应用计算流体动力学技术，可以对小区建筑物是空气流动、室内通风、室内供热制冷设备布置、建筑物与外界环境换热等状况进行模拟与研究，从而提高建筑设计方案的科学性及合理性，打造宜居环境。

（一）计算流体动力学分析方法

计算流体动力学技术的应用，是在计算机基础上，对实际流体流动状况进行模拟仿真。其技术实现的基本原理为：通过数值求解控制流体流动微分方程，获得流体流动流场在区域范围内离散分布状况。计算流体动力学技术分析方法主要分为三个环节，分别为数学物理模型构建、数值算法求解与结果可视化。

1.数学物理模型构建。针对所需要研究的流动问题，通过构建数学物理模型进行描述与研究。在建筑环境领域，其流体流动问题主要是进行不可压流体粘性流体流动控制微分方程求解，为此，可以建立湍流模型并进行数值求解。如下公式为粘性流体流动控制微分方程：

在方程中，S代表源项，Γ代表扩散系数，p代表密度，其变量φ所代表的物理量不同，其方程含义不同。在应用该方程的基础上，可以进行建筑工程环境中温度、浓度、流场速度等物理量分布。

2.数值算法求解。考虑到粘性流体流动控制微分方程具有较强的非线性特征，只能应用数值方法进行求解。为此，应对求解区域进行离散处理，一般采取有限元、有限差分、有限容积等离散形式。在进行不可压流动与传热问题研究时所采取有限容积法进行离散。通过离散，可以获得代数方程并进行求解，获得流场离散分布。

3.结果可视化。单纯进行方程求解无法让一般工作人员进行理解，应用计算流体动力学技术将速度场、温度场等进行模拟描述，通过计算机图形，直观表达出模拟结果。在可视化处理后，可以将复杂数值以直观图像进行显示，便于非专业工作人员理解。当前，应用计算流体动力学技术，可以生成静态速度图、静态温度场图，并可以描绘出流场轨迹。

（二）计算流体动力学技术优势

在建筑环境工程中，其建筑群风环境预测、室内热环境、风环境、设备性能等均是通过试验方式来实现，如进行风洞试验等，其试验存在着一定缺陷，且试验周期较长。应用计算流体动力学技术进行计算机仿真模拟，其成本较低，速度较快，且模拟真实度较高，其模拟准确性有保障。应用计算流体动力学技术可以生成可视化结果，可以为建筑设计及优化发挥指导意义。

二、计算流体动力学在建筑环境工程中的应用

（一）建筑外环境分析设计。在建筑工程中，其外环境对建筑内居住者生活存在着很大影响，尤其是建筑设计较为密集的区域，其小区热环境问题与二次风问题逐渐受到人们的重视。应用计算流体动力学技术，可以对建筑外环境进行仿真模拟，为建筑设计提供依据，实现建筑风环境设计的合理性与科学性。在仿真模拟建筑外环境风流动分布状况的基础上，还可以对建筑内自然通风设计提出意见。按照模拟获得风速大小，进行住宅建筑风荷载承受值计算，有助于优化建筑结构设计。

（二）通风空调空间气流组织设计。通风空调空间气流组织是建筑环境设计的重要内容，其空调空间气流组织直接关系着通风空调效果，如空调空间气流组织质量较好，则室内空调温度及速度能够满足建筑环境设计的要求，反之，则不能实现其设计目标。为此，在进行建筑空调系统设计施工之前，应进行空调空间气流组织的设计与预测。在传统方法中，多是选择典型送回风方式的气流组织状况研究，其精度及应用范围难以满足设计要求。应用计算流体动力学技术，可以通过模拟仿真对建筑物内部空气气流分布及温度分布情况进行描述，可以实现对室内通风效果及空气质量的评价，指导通风空调空间气流组织设计工作。

（三）建筑物及外环境传热计算。在建筑工程中，其建筑围护结构所具备的热工性能会对室内热环境造成直接影响。如隔热保温性较差的围护结构其建筑室内热环境表现为冬冷夏热。为此，在工程施工中应综合分析室内与室外热交换等情况。通过应用计算流体动力学技术，结合数值传热学，可以对建筑流固耦合进行传热计算，根据研究结果，合理选择建筑围护材料，有效控制建筑室内热环境，实现节能目的。

（四）建筑设备性能研究。在建筑工程施工中，会应用到多种设备，如风机、空调等，其设备运行均是通过流体工质流动来实现，流体流动状况直接影响着设备性能，如流道设置良好，其流体流动阻力较小，可以降低设备噪音，节约能耗等。应用计算流体动力学，可以对设备内部流体流动状况进行模拟研究，在研究结果上分析设备性能，改进设备结构，实现设备应用的综合效益。

三、结语

计算流体动力学技术的应用可以实现流体流动与换热模拟，在航空航天、能源、石油化工、建筑工程等众多领域获得广泛应用。计算流体动力学技术分析主要分为数学物理模型构建、数值算法求解与结果可视化三个环节，在实际应用中展示出较大优势。从建筑外环境分析设计、通风空调空间气流组织设计、建筑物与外环境传热计算、建筑设备性能研究四个方面对建筑环境工程中计算流体动力学技术的应用进行了研究。实践证明，通过计算流体动力学技术的应用，可以有效提高建筑环境质量，实现建筑施工综合效益。

参考文献：

[1]李康吉. 建筑室内环境建模、控制与优化及能耗预测[D].浙江大学，2013.

[2]陈雪宇，黄晓家，谢水波，沃留杰，谭斌. 计算流体动力学（CFD）在建筑排水系统中的应用[J]. 给水排水，2009，11：204-208.