論流體力學在選礦中的應用

時間：2022-05-29 15:53:56 物理畢業論文我要投稿

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論流體力學在選礦中的應用（通用6篇）

　　浮選機的工作原理是利用氣泡產生的浮力和礦物質本身的重力實現礦粒分離，以下是小編搜集整理的一篇探究流體力學在選礦應用的論文，供大家閱讀參考。

　　論流體力學在選礦中的應用篇1

　　摘要

　　所謂的流體力學，是一門專門研究像液體、氣體等流體運動形態以及其運動規律和應用的學科。流體在力的作用下，其本身的物理性質會發生一定的變化，比如流體的固體壁面，流體和固體之間的相互作用，流體的壓強、溫度，還有流體的密度等等變量，都會發生變化。在選礦的過程中，有許多地方都會用到流體力學的知識，比如一些設備的設計，就是按照流體力學的原理來設計的，所以流體力學在選礦中起著極其重要的作用。本文就流體力學的特點做了詳細的闡述，以及對流體力學在選礦中所存在的問題進行了深入的探討。

　　前言

　　流體力學的發展起源于阿基米德，他是一位古希臘人，建立了液體平衡理論，在這個基礎上，流體力學的運用才得以發展。而如今流體力學的應用范圍越來越廣泛，在空氣動力學、電磁計算流體學、氣液相流體學等方面都有十分重大的突破。

　　冶金和煤礦的生產都需要進行選礦，在工業生產上，選礦起著非常重要的作用。所謂選礦，就是通過化學或者是物理等方法把有用的礦物和無用的礦物分開，最終獲取能夠被生產中得以利用的礦物的過程。選擇有用物料的方式分為兩種情況。

　　一種是針對單體解離狀態的，可以采用不同的選礦方法，把我們所需要的有用的礦物篩選出來;另一種是針對不能達到單體解離狀態的，這就需要將物料用機械破碎和磨碎的方法來取得當中的有用礦物。回看整個世界的選礦發展史，不難看出，流體力學在整個選礦發展過程中起到了不可替代的作用。眾所周知，在工業生產上選礦的方法有很多，比如利用重力來進行篩除選礦，還有利用浮力來選礦等等。隨著科技的發展，應用流體力學的原理來進行選礦，已經越來越普及，現在許多大型選礦機器都有流體力學的應用。也就是說，要進行高質量、高效率的選礦，流體力學的運用是必不可少的環節。

　　1.選礦中所用的設備

　　1.1旋流器

　　所謂的旋流器，在液體的分級分離中經常用到它。它的工作原理是利用離心的方法，使得不同質量不同密度的物質分離沉降。旋流器整體是一個圓錐形，采出來的礦漿通過管道進入旋流器內部，進入的礦漿在旋流器強大的離心力作用下，產生旋轉。礦漿中含有不同質量和大小的礦物質顆粒，在旋流器離心力的作用下，大的礦物質顆粒和密度高的顆粒就被拋向旋流器內壁，在重力的作用下，這些顆粒靠著內壁逐漸的下沉，最后在旋流器的底部流出。而那些比較細小的顆粒和液體則經過溢流管口流出來。所以，礦漿經過旋流器，就把大的礦物顆粒和細小的礦物顆粒分離開來，離心力的篩選是很有效的，相比于重力場，它具有快速、高效、穩定分離的特點。目前的選礦旋流器主要有兩種，一是用水作為介質的水力旋流器，第二種就是專門配制的重介質液體，密度比水更高，以此作為介質的重介質旋流器。這兩種旋流器的作用各不相同，第一種是專門用于脫泥以及脫浮選藥劑的水力旋流器，第二種是專門用于最后分選冶煉。旋流器的原理簡單，但是液體在其內部的流動卻是十分復雜的，這要涉及到流體力學中的湍流運動。所謂的湍流運動就是將流體的流動看作是一個三維空間內的運動，在這個三維空間內，任何一點的速度都可以分解成橫向速度、縱向速度和切向速度。就是這樣的運動特征和旋流器內復雜的邊界，使得內部的流體力學并沒有一定的規律可循，自然就沒有具體的方法來研究，只能通過實際的測量來估算和分析。通過實際測量，旋流器內的運動實際是一個組合運動，它是通過自由渦和強制渦組合在一起共同形成的。在旋流器工作的時候，由于切向速度最大，導致了旋流器內壁的壓力小于其中問的壓力而形成一個負壓區，空氣從底部進入，旋流器中間區域就成了真空的空氣柱。那些比較重的礦物質直接由旋流器內壁被分離了下來，從底部排出，那些輕的礦物質就由上面的口排出。

　　1.2浮選機

　　浮選礦物質實際就是利用浮力，將礦物質浮到水面來進行篩選。這就要求礦漿中必須要充滿大量的氣泡，必要時，還要在礦漿中添加一種捕收劑，這種藥劑會作用在礦物質顆粒表面，使得礦粒的疏水性增加，利于捕收。有些礦粒是疏水性，而有些是親水性的，疏水性的礦粒和產生的氣泡相結合，由于浮力原因而浮出水面，那些清水性的礦粒則不會與氣泡結合而下沉。產生氣泡的方法有很多，一般采用機械攪拌和電解水來產生氣泡。

　　1.3浮選柱

　　浮選柱也是一種專門用來選擇礦物質的設備。浮選柱早在上世紀六十年代就開始應用，只不過由于氣泡發生器設計的并不好，始終無法很好的產生氣泡，就使得浮選柱并沒有廣泛的運用。浮選柱的氣泡產生器位于柱體下端，礦物由上部倒入。其原理和上面介紹的浮選機差不多，也是通過重力和浮力的相互作用來實現礦粒的分離。所以氣泡發生器才是浮選柱工作的關鍵所在，如果氣泡發生器無法正常工作產生氣泡，浮選柱也就無法分離礦物質。

　　2.流體力學在選礦設備中的應用

　　浮選機的工作原理是利用氣泡產生的浮力和礦物質本身的重力實現礦粒分離，分離的過程中就需要大量的氣泡，氣泡發生器正是大量產生氣泡的設備。通常我們都把氣泡發生器分為兩類，即外部發生器和內部發生器這兩類。

　　外部氣泡發生器也有兩種，通常用的是氣水噴射型。它是把壓縮空氣和水一起混合，通過噴頭直接噴入浮選機內，再通過分流孔將水流分開，從而產生氣泡。

　　顧名思義，內部氣泡發生器是將有孔介質固定在浮選機內部，然后沖入空氣，通過介質的孔向外噴出氣泡。內部氣泡發生器常常出現問題，原因在于有孔介質放在浮選機內部，很容易被礦粒堵塞和結垢，使浮選機無法正常工作，現在已經很少采用這種方法了。

　　上述兩種氣泡發生器都是以往一直被使用的。但畢竟它的結構太過復雜容易出現問題，而且能量消耗也不小。目前被廣泛采用的是另一種更加先進的設備――微泡發生器。這種氣泡發生器利用了流體力學的原理，首先流體在其內部分散開來，在后半段又重新成為連續相。微泡發生器動力消耗小，產生氣泡效率高，礦化充分，而且使用壽命長，大大節省了維護費用。

　　目前較為先進的浮選機是德國制造的切向噴射浮選機，其也是利用流體力學的原理進行選料。它有兩個槽室，一個收集精礦，一個用作分離室。礦漿沿著切線方向射入容器，從而產生旋轉，和氣泡結合的礦物質浮力大，向上運動。沒有結合水的礦粒則向下沉降，最后通過底部排出。

　　3.分析

　　流體力學在選礦中起著極其重要的作用。隨著采礦業的發展，流體力學也被廣泛應用在選礦設備中，對礦的開采、選礦的發展起著至關重要的推動作用。像浮選機中的氣泡發生器、旋流器這些設備，都是流體力學應用的典型。但是選礦中的流體力學應用還是比較局限的，仍然存在著諸多問題，像旋流器中的湍流運動，就是一個十分復雜的三維立體運動，其內部的運動規律還沒有辦法完全弄清楚。如果可以結合實驗，將湍流運動的數據通過計算，用數值模擬來解決旋流器內部礦漿流動問題，就能大大推動湍流運動在選礦上的應用。

　　論流體力學在選礦中的應用篇2

　　摘要：

　　工程流體力學在工程中廣泛應用，本文對工程流體力學的背景，發展，內容，應用，分支和前景做了簡單介紹。

　　關鍵詞：

　　工程流體力學發展史內容應用發展前景

　　一、背景

　　在人類歷史上，面對河道決堤，洪期到來，人類束手無策的案例數不勝數，還有河田的干旱，河運交通的堵塞給人類帶來的不便也是不計其數。但是隨著人類文明的發展，人類開始對河水治理，橋梁建造，農業灌溉，河水航運等有了較多的需求，人類同時也就對水流運動的規律有了較多的需求和經驗。但是要合理自如的控制和運用流體，人類就需要一個比較系統的學科理論去指導，于是工程流體力學的誕生已經迫在眉睫。

　　二、發展史

　　中國史上的大禹治水，李冰父子建立的都江堰，就是對水認識的萌芽，古羅馬人也在早期就建立起了比較完善的供水管道系統。但是對流體力學一個比較科學的認識還是要在公元前250年左右古希臘偉大的科學家阿基米德寫的《論浮體》后，這本書對流體運動做了一個比較科學的總結，可以算得上是流體力學的鼻祖了。很遺憾的是在接下來的很長一段時間內，因為種種原因，流體力學并沒有得到進一步發展。直到16世紀以后，西方資本主義國家的生產力的迅速發展和資本主義制度的不斷完善，以及政府對科學事業的政策和資金的鼓勵，這才給各科學以及流體力學發展創造了良好的環境。

　　17世紀，人類偉大的科學家牛頓對流體有了初步比較深入的研究，他通過不斷試驗提出了牛頓內摩擦定律，黏性運動的流體符合牛頓摩擦定律。接著拉格朗日和歐拉提出了描述流體運動的二種方法拉格朗日法和歐拉法，拉格朗日法著眼于流體個支點的運動情況，研究各質點的運動歷程，最后綜合來獲得總體情況，歐拉法責只著眼于流體經過流場中各空間點時的運動情況。然后有普朗特的混合長度理論，法國皮托發明了測流速的皮托管，達朗貝爾利用這些得出了流體中運動的物體阻力于速度有平方關系。歐拉總結出了歐拉運動微分方程(z+p/ρg+uxu/2g=C)，伯努利又對管道流體做了多次試驗得出了經典的伯努力方程（p+ρgz+(1/2)xρv^2=C式中p、ρ、v分別為流體的壓強、密度和速度；z 為鉛垂高度；g為重力加速度。），它是能量守恒和轉換定律在工程流體力學中的具體體現。19世紀以后，隨著生產力的進一步發展，尤其是航空方面的運用，導致古典流體力學和實驗流體力學的日益結合，逐漸形成了理論與實踐并重的現代流體力學。隨后流體力學進入新的階段。

　　三、研究內容及應用

　　工程流體力學是一門研究工程中氣體和液體運動規律的一門學科，他是基礎力學的一個分支，它主要是以牛頓運動定律和質量守恒定律為基礎的。流體力學有三個基本及假設：質量守恒，動量守恒，連續體假設。

　　流體力學廣泛應用在航天，石油和天然氣開采，地下水的開發利用，武器的爆炸，沙漠遷移等等，但是工程流體力學基本是指在工程中的應用，包括城市的生活和工業用水，水廠修建水塔，這些就需要計算好各水井的布置位置，水管直徑，長度，動力，途徑等等。另外在橋梁上，就需要對河水各個數據的掌握，以便對橋梁涵洞，配筋的設計。還有就是在高層建筑中，我們也要運用到空氣動力學研究風荷載對建筑物的影響。在通風內燃機等的設計中，還要計算好空氣流動規律，以便控制空氣流量，燃氣輸送，降塵降溫等留力學問題。我國的三峽大壩，葛洲壩等各大水利樞紐工程就是流體力學的宏偉體現。還有我國近年來航天工程中對流體力學的運用也是淋漓盡致。

　　四、研究方法

　　工程流體力學研究方法同一般科學研究方法大同小異，主要還是歸結在現場觀測，實驗總結，建立理論，數值計算等。由于流體力學理論的不健全性，實驗總結和現場觀測尤為重要，流體力學應建立比較完善的觀測站，另外還需要建立足夠實驗室去不斷實驗，不斷模擬實踐得出總結性結論。

　　五、流體力學分支

　　近幾十年來，流體力學科學隨著現代化生產建設的飛速發展和近代科學技術的不斷進步，研究的范圍越來越廣，新的科學分支不斷涌現出來，比如計算流體力學，隨機流體力學，環境流體力學，能源流體力學，工業流體力學等等。

　　六、發展前景

　　從人類開始接觸認識流體力學到現在的2千多年，特別是20世紀以來工程流體力學得到了廣泛的應用和飛速的發展。人類已經可以用現有的理論體系去解決生活中的絕大多數問題。但是人類對流體力學并沒有完全了解，比如一些復雜的流體運動人類還是無法用系統科學的理論去解釋，只能憑靠經驗去解決許多問題，所以流體力學有很大的發展前景流體力學還需要我們去完善它的理論基礎以及提出新的理論。

　　參考文獻：

　　[1]禹華謙.工程流體力學.西南交大出版社.

　　[2]朱自強.應用計算流體力學.北京:北京航空航天大學出版社.1998.8.

　　[3]李亞東.土木工程專業英語.西南交通大學出版社.

　　論流體力學在選礦中的應用篇3

　　論文摘要：根據環境工程專業特點，分析了該專業技術基礎課“工程流體力學”和主干專業課“水污染控制工程”在教學中存在的問題，文章從教學內容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出了“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學改革思路。

　　論文關鍵詞：環境工程專業；工程流體力學；水污染控制工程；教學改革

　　“工程流體力學”是研究流體（液體、氣體）處于平衡狀態和流動狀態時的力學規律、流體與固體之間的相互作用及其在工程技術中應用的一門科學，是力學的一個獨立分支，有其自身的理論體系，其基礎理論主要由三部分組成：流體靜力學、流體運動學和流體動力學。“水污染控制工程”是關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、化學處理方法、生物處理方法等）的基本理論、工作原理及設計計算的一門科學。“工程流體力學”是環境工程專業的重要技術基礎課，“水污染控制工程”是環境工程專業的核心專業課，這兩門課程在環境工程專業本科教學中有著舉足輕重的作用，同時兩者之間也存在著重要的相互理論關系。

　　“工程流體力學”是水利、環境、能源、土木、機械、動力等學科的一門技術基礎課程，該課程的教學內容紛繁豐富，其特點是理論性和綜合性比較強，概念抽象，難于理解。“水污染控制工程”課程內容與“工程流體力學”內容結合相對比較緊密，如城市排水溝道系統、各種污水處理構筑物等的設計計算，以及在構筑物中的生化反應、化學絮凝反應中水力條件的控制等均是工程流體力學理論知識在水污染控制工程中的實際應用。目前，在環境工程專業教學方面，“工程流體力學”和“水污染控制工程”課程正面臨著比較尷尬的局面：一方面課程內容趨于復雜和廣泛；另一方面在課時量逐漸壓縮的情況下，“工程流體力學”和“水污染控制工程”教學內容沒有起到應有的相互銜接，教學內容彼此脫離。由此形成環境工程專業“工程流體力學”教學內容與專業課銜接不夠，在教學過程中學生感到內容枯燥，概念抽象；而在“水污染控制工程”教學過程中，學生感到工程流體力學基礎理論知識不扎實，不能夠熟練應用工程流體力學基礎理論解決水污染控制工程方面的實際問題。

　　針對目前環境工程專業課程設置及教學內容的狀況，本文從教學內容、教學模式、師資配置、考核方式四個方面提出“工程流體力學”與“水污染控制工程”教學改革，提高教學質量，培養學生綜合能力。

　　一、改革教學內容

　　對“工程流體力學”教學內容進行改革，結合環境工程專業特點，重構環境工程專業的“工程流體力學”課程，對該課程中的主要內容進行優化設計，緊密結合后續專業課“水污染控制工程”的內容進行改編，為“水污染控制工程”的講授奠定基礎理論知識。“工程流體力學”教學內容主要包括理論教學和實踐性教學兩部分，其中在理論教學內容部分，如“工程流體力學”中涉及到的流體粘滯性、流體內摩擦定律等內容，結合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流態所需要的雷諾數內容為實例進行教學內容改革；“流體靜力學”中絕對壓強、相對壓強、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際工程中的應用為實例進行教學內容改革；流體運動學中基本理論對“水污染控制工程”中的數學模式的建立為實例進行教學內容改革；“流體動力學”中壓力損失理論在水污染控制工程中的水力計算，水射器理論在水污染控制工程中的計量作用、加藥作用、射流曝氣作用為實例進行教學內容改革等。其次，“工程流體力學”實踐性教學內容部分，改革傳統的實驗教學內容，除驗證性實驗之外，增加工程應用性實驗，如文丘里流量計、三角堰流量計、巴氏計量槽、畢托管測速儀、虹吸管、孔口與管嘴的工程應用等內容，既加強了動手操作能力，也培養了學生將基礎理論知識轉化為現實生產力的綜合分析與應用能力，不僅使教學內容豐富，也提高了學生學習的熱情和積極性。

　　對“水污染控制工程”教學內容進行改革包括理論教學內容改革和實踐性教學內容改革，強調“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的應用。在理論教學內容方面，“水污染控制工程”中的污水溝道系統水力計算、水處理構筑物中水力參數的確定、污水在構筑物中的最佳流態、各水處理構筑物之間高程布置、混合反應池中攪拌強度的確定、過濾池中配水系統的設計及其濾速確定等一系列涉及工程流體力學問題的相關內容進行必要教學改革，加強學生對“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的工程應用有一個更清晰的認識，理解“工程流體力學”基礎理論知識在水污染控制工程中的重要性，使學生既掌握了“水污染控制工程”應用設計方法、設計原則、計算方法等知識，也加強了學生對“工程流體力學”基礎知識在水污染控制實際工程的應用。在實踐性教學內容方面，加強工程性應用實驗教學內容，從不同的工業企業和居民生活區采集不同的廢水水樣，根據化驗所得廢水水質，確定所采用的處理技術和處理工藝，并通過實驗驗證在各種廢水處理工藝中所選擇的工程流體力學水力參數，基于“工程流體力學”基礎理論知識分析廢水處理工藝水力參數的合理性。

　　二、改革教學模式

　　“工程流體力學”特點是理論性、綜合性、系統性較強，概念抽象、邏輯結構嚴謹。目前傳統的教學模式基本上是教師講、學生聽，“授—受”型單一模式，盡管在學的過程中采用了多種形式的多媒體教學方式，但仍沒有改變學生在學習過程中的被動地位，學生缺乏主動性和實踐性。改革傳統教學模式，實施探究式、啟發式、開放式的創新教學模式，結合水污染控制工程中的實際問題，以工程實例為背景，應用工程流體力學基礎知識解決實際工程問題，誘導學生積極思考，在教學過程中形成教學互動，調動學生學習的主動性和參與性。根據教學內容性質，“工程流體力學”教學內容可以分為基礎理論和實際工程應用兩個部分。在流體靜力學、流體運動學和流體動力學三個基礎理論部分，采用形象化的多媒體演示、軟件模擬、小型實驗相結合探究式、啟發式教學模式，鼓勵學生課堂討論；在實際工程應用教學部分，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例為背景，采用適量的實際工程圖片，豐富教學信息量，刺激學生的感官，激發學生的學習興趣，拓寬學生的思路，開闊學生的視野，可以使枯燥、乏味的內容變得趣味盎然，使抽象、晦澀的內容變得直觀生動。

　　“水污染控制工程”特點是實踐性、工程應用性強，因為不同的廢水水質達到處理要求所采用的處理技術、處理工藝不同；即便相同的廢水水質，如果污水量不同，所采用的處理工藝也不同；一個廢水處理工程，即廢水水質、水量數據相同，也可以采用不同的處理技術和處理工藝，工程流體力學參數的選擇是確定不同廢水處理技術、工藝的主要影響因素之一。因此，在“水污染控制工程”的教學過程中，改革傳統教學模式，實施探究式、啟發式、開放式的實踐教學模式，以工程實例為背景，通過開放性的實踐性實驗正確選擇工程流體力學參數，并通過實驗研究對參數的選擇、廢水處理效果等進行科學驗證。通過工程實例和實踐性教學改革，使學生既對廢水處理工程設計過程有一個清晰的思路，又能達到舉一反三的效果。

　　三、優化師資配置

　　師資隊伍優化，一靠資源，二靠制度，師資隊伍優化也是一個相對的漸進過程，優化的標準和措施與所處時代、社會背景及其自身所處發展階段和學科特色有關。環境工程專業特點要求師資隊伍結構合理、質量可靠。“工程流體力學”與“水污染控制工程”是本專業的主要技術基礎課和主干專業課，兩門課程在講授過程中存在著千絲萬縷的必然聯系，這就對師資配置和師資隊伍建設提出了更高的要求。首先，建立高質量的師資隊伍，定期或不定期對教師進行專業培訓和實踐工程訓練，要求講授“工程流體力學”和“水污染控制工程”兩門課程的教師對兩個學科均有一定的研究，或者承擔一定量研究科研工作，洞悉當前“工程流體力學”和“水污染控制工程”發展的最新前沿理論和技術；其次，在師資配置方面，要求講授“工程流體力學”的教師對“水污染控制工程”有一定的研究或承擔相關科研項目，講授“水污染控制工程”的教師對“工程流體力學”有扎實的理論研究或承擔相關的科研項目；第三，建立教師研討會制度，講授“工程流體力學”的和講授“水污染控制工程”的教師定期或不定期舉行教學研討會，避免兩門課程的講授內容出現彼此分裂現象。如果在師資配置中，講授“工程流體力學”的教師畢業于力學專業，即使講授“工程流體力學”的教師對力學有很高的造詣，對該門課程的講授有聲有色，但如果該教師對環境工程專業“水污染控制工程”專業理論知識或實踐工程知之甚少，那么在教學過程中，必然不能夠將“工程流體力學”與“水污染控制工程”教學內容相結合，對環境工程專業學生來說，這樣的師資配置，必定不是最優化的師資配置。

　　四、改革考核方式

　　教育離不開考試，考試在教育中的作用不可低估。關鍵是采用什么樣的考試方式，更能體現學生對基礎理論知識的掌握程度，并反映基礎理論知識在實際工程中的綜合應用能力。傳統的“工程流體力學”、“水污染控制工程”課程一般采用閉卷考試的形式，并結合平時成績、實驗成績按一定比例計算該門課的最終成績，這種考試模式在內容和形式上趨于定向化，體現不出學生基礎知識的綜合運用能力、工程實踐應用能力等水平發揮，不利于學生能力的培養和發展。

　　根據環境工程專業特點，對現行考試模式進行改革。在考核方式上，改變期末一次性終結考試方式，實行學習階段的全程性考核與督導，將多階段考核與綜合能力考核相結合，這種考試方式既注重過程，又注重結果；既注重基礎理論知識，又注重綜合能力。在考核形式上，采取多樣化的考試形式，不僅要實行閉卷考試，而且要提倡開卷考試，或以課程論文、設計等形式來評定學生的成績，因材施考，以綜合思考題、分析題、應用題為主要題型。在考試內容上，要注重學生運用知識解決實際問題的能力，并在試題中加以體現，如在“工程流體力學”和“水污染控制工程”課程考試中出一些具有一定工程背景的綜合性試題。

　　論流體力學在選礦中的應用篇4

　　CDIO工程教育模式是一個以“問題為基礎、項目為主線、教師為引導、學生為主體、CDIO能力培養”為基本特征的新型教學方法。由美國麻省理工學院等四所工程學院在2000年共同發起的構思、設計、實現、運作為一體的工程教育模式，是基于知識整體化、結構化和體系化而提出的0。2006年，中國的汕頭大學率先引入CDIO工程教育模式，取得了顯著的成效。到目前為止，全國共有39所高校的機械類、電氣類、化工類和土木類等專業紛紛開展CDIO試點工作。2016年1月，汕頭大學主辦的“全國CDIO工程教育聯盟”成立大會開幕，國內130多所高校的500余專家和教師參與了會議，探討新形勢下如何開展CDIO，推進創業創新教育、工程認證和卓越計劃實施等。

　　作為建筑環境與設備工程專業的核心專業基礎課之一的工程流體力學，具有理論性強、概念抽象、應用廣泛的特點。在推動CDIO改革進程中，我們完全可以將CDIO工程教育模式及理念滲透融合，實現CDIO的愿景：培養有專業技能、有社會意識和有企業家敏銳性的工程師。

　　一、CDIO理念的教學目標

　　根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》的要求，本專業的培養目標：重視培養學生具有參與施工、調試、運行和維護管理的能力，具有進行產品開發、設計、技術改造的初步能力，培養出來的工程師不僅要掌握各種基本技能，也要成為具有實踐能力的高水平創新型科技人才。其中，流體力學的教學目標是要讓學生深刻理解流體力學模型的內涵，并促進其建立模型的能力，培養學生依據錯綜復雜的實際工程，突出主要因素忽略次要因素，提煉問題及解決問題的能力。

　　二、CDIO理念的教學內容

　　現今大部分院校對工程流體力學主要還是重視理論知識的理解和掌握，開設的實驗課程也是固定的幾個演示性和驗證性實驗，教學內容與培養目標的不契合，使得我們有必要調整工程流體力學的教學內容。CDIO是以項目設計為導向來組織課程，依據情境、項目、任務對理論“知識點”進行重新排列、組合、重構，形成新的知識體系。這樣課程就由一個維度轉變為多維架構，課程內容由割裂的章節轉變為互相滲透、交叉和融合的集成。

　　在選取項目時應該注重遵循合理匹配的原則：一是項目難度與學生能力匹配，合適的項目難度能保證完成制定的教學目標，激起學生的興趣，讓學生經過一定的努力能用理論知識解決工程實際問題，提高專業實踐能力。二是項目時間與課程課時匹配，由于高等教育教學體系改革的浪潮，課時不斷被壓縮，授課內容需要精心安排，所以時間跨度也需要著重考慮。結合CDIO的大工程理念以及工程流體力學的培養目標，將本課程的教學內容集成并結合工程實際，規劃設計工程項目任務。集成的知識點：學習氣體射流的平面射流、溫差射流、旋轉射流、有限空間射流等知識點。

　　三、CDIO理念的教學方法設計

　　(一)項目設計多樣化

　　每3至5人可為一組，精選集成相同“知識點”的不同設計項目，以滿足學生多樣化的學習需求，有效改善學生互相依賴、惰性的被動學習方式，提高學生的課堂任務參與度，有利于學生舉一反三、觸類旁通。

　　(二)課程考核立體化

　　評價方式多元化，專業知識采用筆試或口頭測試;與CDIO相關的能力采用“過程性考核”的方式，教師可設計出一個過程性考核細目表，對每個階段進行考核。從主觀和客觀維度定量的評價學生的學習成果。評價主體多元化，由教師、組內互評以及學生自評相結合，評價結果更加能客觀、全面，更能激發學生主動參與意識，達到提高教學質量效果的目的。

　　(三)課堂模式多元化

　　以學生為主體，需要增加大量的自學、討論時間，結合目前新媒體時代的教育模式，提倡學生通過慕課、微課、網絡視頻公開課等平臺利用“碎片時間”自學，并可結合翻轉課堂形式，課外真正深入學習，課堂上真正的深層次的思想碰撞。

　　四、CDIO教學全過程

　　在整個設計過程中，以問題為中心，教師主導引領學生主動探索和實踐的教學模式，在探索中逐漸構建自己的知識體系，完成構思—設計—實施—運作的全過程。具體的教學全過程設計如下：

　　第一階段是項目構思(C)。教師根據CDIO教學目標以及教學內容，規劃設計工程項目，將流體力學相關的知識點融入到課程的教學項目中，在課前下達任務，引導學生思考分析，將項目分解為具體的小任務，再進行總體構思、重組，確定每組的項目內容和具體任務。

　　第二階段是項目設計(D)。學生進行課前學習準備，查詢資料，組內進行討論，形成項目設計的初步概念和思路。教師提出問題，提供資料，督促學生學習進度。知識講解環是以學生為中心，分組匯報對學習內容的理解以及項目設計方案，教師進行講解釋疑。項目設計環節目的是引導學生將學習的知識運用在實際工程中，提高解決問題的能力，鍛煉學生合作交流的能力。

　　第三階段是項目實施(I)。改變傳統的例如流線、跡線、靜水壓強等演示性以及驗證性性質的實驗，針對本小組的項目任務，糅合必須掌握的實驗項目，設計相關的實驗項目。突出體現CDIO的集成思想。第四階段是項目運作(O)。學生進行項目分析和成果展示，進入課程考核。鑒于CDIO模式下的工程流體力學課程對學生的培養目標，采用不同的能力用不同的方式進行考核。根據考核結果以及整個項目過程中的反饋，教師要調整改進項目工程的內容、進度、教學方式等。

　　五、結束語

　　流體力學課程是工科主要基礎課之一，本文探索了基于CDIO模式的項目教學在流體力學課程中的應用，教學目標調整為基于CDIO教育理念;教學內容集成并遵循合理匹配原則;教學過程遵循項目設計多樣化、課程考核立體化、課堂模式多元化的原則。有效培養學生的自主學習能力、分析解決問題的能力、溝通協調能力、動手能力、創新能力等等，在項目實施過程中提高了教師教學水平、工程應用水平以及自身的綜合素質。

　　論流體力學在選礦中的應用篇5

　　論文關鍵詞：工程流體力學成人教育教育對象互動教學

　　論文摘要：“工程流體力學”作為能源學科的專業基礎課，在本科生整個培養體系中起著舉足輕重的作用，是一個很重要的教學環節。現結合成人教育對象的特殊性對“工程流體力學”課程在成教熱能專業中的教學進行了探討，綜合考慮教育對象和本課程的特點對教學內容進行了補充和修正。并結合實踐經驗，在教學中采用互動教學的方法，以學生為主體，通過自主學習，讓學生結合自己的現場經驗在課堂上“講授”，然后對教學效果進行評價，最后由老師精講。以期達到理論與實踐、專業與課程的統一。

　　流體力學的研究對象包括液體和氣體兩大物質形態，流體力學的基本任務是建立描述流體運動的基本方程，確定流體經各種通道及繞流不同物體時速度、壓強的分布規律，探求能量轉換及各種損失的計算方法，并解決流體與限制其流動的固體壁之間的相互作用問題。[1]在實際工程的許多領域里，流體力學一直起著十分重要的作用。無論是水利工程、動力工程、航空工程，還是化學工程、機械工程等都在日益廣泛地應用著流體力學。就某種意義而言，也正是在流體力學的研究工作不斷取得成就的前提下，才促進了這些工程領域的大力發展。工程流體力學是在闡述流體力學的基本理論的基礎上，重點闡述和研究流體力學在工程上的應用，工程流體力學廣泛應用于動力、水利、機械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、氣象、環境等眾多領域，是這些領域相關專業的主干技術基礎課程。

　　一、教材與教學內容選取

　　“工程流體力學”教材種類繁多，[2]但是目前為止還沒有一本針對能源類本科成人教育《工程流體力學》教材，筆者通過對多種教材的研讀，以及往年成教上課的經驗，根據各教材所涵蓋的基本理論，及描述流體特性表達式推導過程的深度和難度、教材內容的廣度，最終選用楊建國等人編著的《工程流體力學》（北京大學出版社，2010年1月第1版）作為成教熱能專業的臨時教材。

　　“工程流體力學”的內容繁雜、學科綜合性強，流體力學內容很抽象，偏微分方程幾乎貫穿全部課程。流體力學歐拉方法的思路與物理及其他力學不同，學生理解、掌握起來有困難。[3]鑒于成人教育對象數學基礎和力學基礎相對薄弱的特點，在授課中應盡量避免大量的數學公式的推導和微元的受力分析，把第七章相似原理與量綱分析作為自學內容，在講解動量定理、動能定理和質量守恒定理時，把輸運定理作為主要的公式推導工具，著重強調基本概念和基本原理的學習和掌握。

　　二、授課目標及教學方法

　　1.明確教育目標的職業性和教育內容的實用性

　　成人教育是以提高社會從業人員的履職能力和適應職業變化能力為目標的教育，其教育內容與職業需求聯系緊密，以補充、改善成人的職業知識和技能為目的，實用性較強。[4]

　　對于成人教育一定要明確教育目標的特點，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育對象（以下稱為“成人”學生）的特點可以歸結為以下幾點：

　　第一，“成人”學生職業性強；

　　第二，“成人”學生都有固定的工作崗位，有著豐富的實踐經驗，在某些方面的認識和能力要強于授課老師；

　　第三，“成人”學生專業基礎課，例如數學和物理等的基礎知識比較薄弱，很難理解深度較高、難以理解的原理和公式推導；

　　第四，“成人”學生渴望獲取知識，尤其是能幫助其解釋工作中遇到的實際問題的理論知識；

　　第五，“成人”學生一般工作繁重，上課時間一般是擠出來的，因此課堂授課的效率尤為重要；

　　第六，“成人”學生學習目的性很強，對于不相關的內容很少去涉獵，因此造成了知識面相對狹窄，從而增加了授課的難度；

　　第七，“成人”學生的自主學習能力強，這跟現在在校大學生的自主學習能力差形成了鮮明的'對比。

　　因此，要時刻謹記以上七條“成人”學生的特點，在教學中要時刻把握住“成人”學生的職業性，并注意授課內容的實用性。在教學學時有限的情況下，在提高教育目標理論水平基礎上，使其掌握并能運用這些理論分析在生產實踐中遇到的各種實際問題，提高預判生產中出現重大問題的能力，對于某些技術人員，應使其具備流體設備及機械系統和裝置的設計、運行管理的工程技術能力。技術人員經過理論知識的強化學習，再加上自身實踐經驗，最終可成為基礎扎實、知識面寬、有較強實踐能力和創新意識的復合型人才。

　　如何增強授課內容的實用性是授課的關鍵問題之一，因為授課對象是能源類“成人”學生，因此筆者認為授課內容應該結合世界目前面臨的重大問題：能源危機和環境污染，也就是國家的重大政策——節能減排。當今世界能源越來越緊張，污染越來越嚴重，而且世界的大氣污染形勢和應對政策一直在變化，因此在授課中適度加入相關節能減排的內容，使“成人”學生了解世界，尤其是我國大氣污染的嚴峻性，樹立節能環保意識。增加我國最新政策和法規的講解，如“十一五”期間的煙氣脫硫；在“十二五”期間，我國將對氮氧化物進行總量控制等，以及解決這些問題所用到的必備知識之一就是流體力學。例如要想取得好的脫硫除氮的效果，就要把握煙氣的流動，研究煙氣流動正是流體力學的責任。我國的科技水平迅速提高，需要讓學生了解污染物控制的發展趨勢，如哪些理論問題仍需深入研究，哪些技術是當今熱點，使“成人”學生在未來的學習研究和工作中容易找準方向。就筆者以往的授課經驗，“成人”學生大多為熱能專業的學生，而且大多來自發電廠或與發電廠相關的單位，他們對煙氣脫硫設備比較熟悉，有可能在今后的工作中參與脫硫塔設計或運行，因此將該部分作為本課程的一個重點。通過大量圖片、動畫和視頻講解各種常用煙氣脫硫中氣體流動的特點，加入影響脫硫效果的設計思路和方法，主要是講解煙氣流動的流場、流線、流型的相關概念及理論，使“成人”學生系統掌握煙氣脫硫技術中流體力學的作用。

　　總之，授課內容的實用性是教學的關鍵問題之一，授課內容實用“成人”學生才愛聽，效果才好。

　　2.教學手段和教學方法

　　（1）加強理論知識的講授。成人教育的對象多數為參加工作多年和未受過正規高等教育的成年人，即“成人”學生，他們又有著豐富的實踐經驗。“成人”學生雖然專業經驗豐富，但是專業理論相對薄弱，尤其是專業基礎知識比較薄弱，用現在本科教育的術語講，就是專業基礎課不過關。從筆者實際函授授課的經驗來看，“成人”學生專業基礎課尤以高等數學的基礎最為薄弱，然而流體力學的主要工具就是數學。因此，要加強理論知識的講授，對一些概念和基本理論要細講精講，為了提高他們的理解和記憶，在授課中多用一些現實生活中生動形象的實例，并加入一些圖片和視頻。例如在講授流體的概念時，可以用“給他一點陽光他就燦爛，給他一點山花他就爛漫”這樣朗朗上口的詞句來形象說明流體的流動性；在講授流線和跡線時，可以引用唐代大詩人王維寫下的千古流傳的名句“大漠孤煙直，長河落日圓”來形象地說明跡線的概念。這樣既提高了學生的學習興趣又加深了印象。此外，還可以在授課中適當插入一些圖片和視頻，來激發他們學習的興趣。

　　（2）采用導學+啟發式方法授課。實行“導學式”教學模式。即，貫徹“學生為主體、教師為主導”的教學理念，[5]在教學中實行啟發式教學，充分發揮現代教育技術在提高教學效率和教學質量方面的重要作用。憑作者多年的授課經驗可知，單純采用教師講、學生聽的課堂教學模式，即使加入大量實例，教學效果仍然較差，所以講授中進行啟發互動式教學。所謂互動式教學，是在教學中教與學雙方交流、溝通、協商、探討，在彼此平等、彼此傾聽、彼此接納、彼此坦誠的基礎上，通過理性說服甚至辯論，不同觀點碰撞交融，激發教學雙方的主動性，拓展創造性思維，以達到提高教學效果的一種教學方式。這種講課的方式，不是老師一個人講，而是啟發學生思考。[6]

　　“工程流體力學”基礎理論講解比較枯燥，為了提高教學效果，經常在課堂上提出問題和例題，鼓勵學生積極回答，并展開討論，激發學生的主觀能動性，從而加深理解。在教學中要把握“成人”學生的獨特特點：那就是有自己固定的工作崗位，有著豐富的工作經驗，對設備的結構和運行了如指掌，對設備處于非常規運行時有自己的處理方法，但是為什么這么處理他們并不清楚。例如，筆者在寧夏靈武電廠進行調研時，一個空冷島運行專工在說到如何預測和解決空冷機組夏季出力不足的問題時，他們的經驗就是大量噴水，但是他們不知道造成此現象的原因，也不清楚最佳的噴水量，也不知道霧化質量的重要性。因此在授課中就要充分發揮“成人”學生實踐經驗豐富的特點，讓他們提出問題，然后通過自學解決問題并把自己的內容在課堂上“講授”，教師對結果加以評論，并指出這些方法的優缺點，提高學生的創新意識；接下來精講教材中的理論知識以及補充內容，并配以圖片、動畫、視頻，鼓勵學生思考，進行可行性分析，指出它們的優勢和缺陷，并再次簡要講解相關理論，使學生的短時記憶轉化為長時記憶。

　　（3）考核方式。由于成人教育不同于一般高校，因此采用平時成績、期末考試成績各占一定比例的考核方式，最終合理地給出學生的期末總成績。平時成績包括學生考勤、課堂講授和問題回答情況、課下作業尤其是資料搜集情況、實驗等，對整個教學過程中表現突出的學生，提高他們的平時成績。

　　三、實驗教學

　　“工程流體力學”課程的理論性和實踐性都比較強，很多理論知識需要通過實驗去理解、消化。因此實驗教學是提高學生對知識掌握情況的必備環節。

　　實驗教學主要的目的是通過直觀的現象來理解課本知識，本課程精心選擇了如下五個實驗。

　　1.伯努利方程實驗

　　觀察液體在管道中流動時能量守恒和轉換的物理現象、測繪玻璃水管管路上測壓管水頭線及總水頭線。

　　2.流速和流量的測定實驗

　　了解文丘里流量計及畢托管的測速原理。

　　3.雷諾實驗

　　觀察各種流態、測定流態與雷諾數的關系、觀察層流時管道斷面流速分布。

　　4.沿程阻力損失實驗

　　加深了解圓管層流和紊流的沿程阻力損失隨平均流速變化的規律。

　　5.局部阻力損失實驗

　　對圓管突擴局部阻力系數的經驗公式和突縮局部阻力系數的經驗公式進行實驗驗證與分析。

　　四、結語

　　針對熱能與動力工程專業“成人”學生的特點，對“工程流體力學”的教學進行了探討，使課程更適合“成人”學生的特點，擴大了他們的知識面，增強了其主動思考的能力，豐富、深化了“成人”學生的理論知識，也為成人“工程流體力學”教學探索出有益手段。在今后的教學過程中要進一步探索新的教學方法和手段，學習和借鑒優秀教師的教學成果，不斷提高自身的綜合素質和專業理論知識，立足學校特色優勢，繼續努力進行“工程流體力學”課程的建設和探索，以期積累更多的經驗和取得更大的成績。

　　參考文獻：

　　[1]陳卓如,等.工程流體力學[M].北京:高等教學出版社,2006.

　　[2]楊建國,張兆營,等.工程流體力學[M].北京:北京大學出版社,2010.

　　[3孫恒朱,鴻梅,舒丹.“啟發—聯想式”教學方法在流體力學教學中的應用[J].中國電力教育.2010,(5).

　　[4]黃裕華.成人教育要突出“成教化”特色[J].福建信息技術教育,2005,(7).

　　[5]郭昊,劉沛清.“粘性流體力學”課程“導學式”教學模式初探[J].世界教育信息.2010,(10).

　　[6]李曉暉,楊洋.“啟發-互動式教學”在高校“企業文化”教學中的應用[J].今日科苑.2010,(10).

　　論流體力學在選礦中的應用篇6

　　論文關鍵詞：

　　工程流體力學教學改革

　　論文摘要：

　　從石油工業對油氣儲運工程專業本科畢業生的綜合素質和業務能力的要求出發，通過對教學內容和教學方法手段進行改革，改變傳統的教學理念，不斷培養學生工程意識和工程實踐能力，提高創新能力。

　　在西部大開發的推動下，石油工業也以驚人的速度迅猛發展，培養高素質的應用型石油工業人才已迫在眉睫。特別是榆林學院（以下簡稱“我院”）所在的榆林市，作為重要的國家能源化工基地，對油氣儲運人才的需要更加突出。在學院領導的努力下，我院的油氣儲運專業已被評為陜西省特色專業。為了加強油氣儲運專業學生能力的培養，造就工程型人才，對油氣儲運專業的教學進行了全面的改革，將專業理論與實踐教學有機地結合起來，統籌規劃，使學生能更深刻地理解和掌握專業理論知識，培養工程意識，提高學生獨立實驗能力，強化學生工程實踐能力，全面提高專業素質。但是，由于我院油氣儲運專業的發展相對榆林市石油工業的發展具有一定的滯后性，導致畢業學生不能達到目前油田企業的要求。因此，提高我院油氣儲運專業的教學水平具有重要的意義。鑒于這樣的形勢，本項目提出對油氣儲運專業課程最重要的專業課程之一工程流體力學課程的教學改革。

　　一、教學中存在的問題

　　在油氣儲運的課程編排中，《工程流體力學》課程是可以將儲運專業理論知識與實踐相銜接的很好橋梁。目前該課程的授課方式有所不妥，使得這門課不能充分發揮應有的作用。因此，在理論知識與實踐相結合的條件下，應該配套一系列仿真課件，與教學相結合，學生才能更好地將書本知識融入腦海。仿真課件可以使學生掌握難以理解的抽象理論，從而更好地學習該專業最重要的基礎課程，以便為將來的其它專業課程打下堅實的理論基礎。

　　在加強工程流體力學課程理論教學的同時，還要加以仿真課件的訓練，再配合實踐教學環節。通過該課程的學習，結合實習與畢業設計環節，可以綜合地將課本理論知識與實際相結合，以利于提高學生綜合素質，對于他們今后的工作或繼續深造發揮潛移默化的作用。

　　分析目前我院工程流體力學課程與實踐教學之間的現狀，發現存在的主要問題是：教學體系、內容與實踐課之間存在脫節現象，具體表現在以下方面：首先，作為專業最重要的課程之一，《工程流體力學》課程是學習其它專業課程的基礎，如果這個基礎打不好，那么其它課就很難學習。據調查發現，學生很多都不太明白課程中一些具體的流態名詞，以及抽象的流體損失問題，如果有了仿真課件，這些疑難問題就一目了然了。其次，我院儲運專業的實驗室設備中，有些由于廠家設計問題造成數據不準確，所以原本剛夠學生分組實驗的儀器數目，現在只能增加每小組的人數才可以維持正常開設實驗課程。由于該課程中涉及的實驗數目較多，也導致了場地的嚴重不足。再次，教學中不能很好地將理論課知識與生產實習相互滲透。而《工程流體力學》課程作為本專業的基礎課程，與生產實習的相互滲透又甚為重要。

　　二、改革教學方法，激發學生的學習興趣

　　為了更好地發揮該課程的作用，針對我院工程流體力學課程開設的現狀，以及國內一些知名高校開設這門課程的情況，筆者提出幾點改革建議，以使學生能夠把學到的知識活學活用，提高他們分析問題和解決問題的能力。

　　1、按照實用、新穎、精練的要求，著力進行教學內容的提煉與更新

　　課程建設旨在突破學科專業局限，又要照顧到專業需要，對課程進行整合、優化，合理安排教學內容。例如在本課程中加入非牛頓流體部分的教學內容，形成課程的特色。

　　2、強調計算機在流體力學教學中的應用

　　應該在教學中加入一部分符合我院具體專業情況的仿真模擬課件的使用量，學生可以將所學的知識和課件相結合，更加深他們對知識的理解和應用。這樣，不但順應時代的發展，也節省了學生花在琢磨流型變化上的很多時間。鑒于課程自身的特點，對于各種工藝流程圖的介紹，傳統的板書方法已不能完全滿足教學需求。筆者因此針對不同專業的教學大綱，制定了相應的教學課件，通過多媒體教學，以彌補傳統教學方法中抽象、晦澀、枯燥的缺點，使學生從動態的畫面中，比較輕松地理解教師在教學中要傳授給學生的知識內容。

　　3、有效組織實踐環節至關重要

　　工程流體力學是一門綜合性和實踐性均非常強的課程，因此有效組織實踐環節至關重要。學生通過在工廠的實習，可以將在學校中學到的理論知識與工廠中實際生產有效地結合起來，增強對理論知識的理解。應盡快解決實驗設備結論不準確的現象，使教學儀器百分之百地準確投入到學生的學習當中去，盡可能地將流體力學作為向外專業進行開放實驗，讓有興趣的學生也能參與。

　　通過該項目制定的措施實施于油氣儲運專業教學中，使每屆油氣儲運專業學生受益。提高學生對專業理論知識的理解深度，增強他們的專業技能，并能夠將所學知識活學活用。此舉對學生的就業和繼續深造具有非常重要的意義。

　　三、教學效果的考核

　　前已述及，這門課程主要是油氣儲運學科的專業基礎，這門課程的培養目標旨在為以后的專業課打好扎實的基礎，樹立學生的應用能力。因此，在考試方式上，更注重應用能力的測試，考察學生與社會的接軌程度。這樣，考試題型多是一些發揮性的，讓學生用“漁”的本領去為本門課程的學習畫上休止符。

　　四、結語

　　總之，對于《工程流體力學》課程教學內容改革的初步探索分析，可以促進教學觀念的改變，按此目標授課，對教師提出了更高的要求。同時，還可以促進教材建設、實驗室建設及其儀器設備的更新，提高學生的動手能力及科研能力，從而實現“學有所用”，“教學相長”。

　　高等教育教學改革，特別是專業課程體系及教學內容的改革，是一個系統和長期艱巨的實踐過程，專業教師任重而道遠。只要不斷努力和探索實踐，就可以開拓出一條提高油氣儲運工程專業教學質量、更加富有成效的新途徑，而且可以取得更好的教改成果。

　　參考文獻:

　　[1]袁恩熙、工程流體力學[M]、北京:石油工業出版社,2002、

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