流体力学精品课程教学改革与实践(3)

　　四、 将CFD模拟技术引入教学过程

　　在数学与计算机技术高速发展的今天，伴随着计算方法的不断扩展，不但解决了无法采用理论分析求解的复杂流动问题，而且通过数据处理还能得到整个流场的速度分布、压力分布以及其他物理量分布，并且可以通过图像甚至动画演示出来，达到在空间和时间上定量描述流场的目的。例如卡门涡街（如图2所示），单独的一张图像难以说明卡门涡街的发生发展情况，而通过Fluent等计算流体力学软件模拟后作出的动画则能够形象地展示其流动形态，加深学生对卡门涡街形成和发展过程的理解。目前，商业化的计算软件已经日趋成熟，性能也在不断完善，已得到广大研究工作者和工业界的认同，CFD模拟技术的应用早已超越传统的流体力学和流体工程的范畴，成为工程设计中优化设计的重要技术手段[9]。

　　在传统流体力学的教学过程中引入数值模拟的计算，旨在调动学生的学习兴趣，加深学生对流体力学基本方程的理解和应用。数值模拟教学主要针对以下几个方面：一是建立起反应流动问题的数学方程，确定数值模拟计算的边界条件；二是离散方程，这是课程的难点和核心内容，因为这部分内容在商业化的软件中无法体现出来，因此只能在课堂教学中阐述控制方程的离散方法，如有限元法、有限差分法和有限体积法等；三是程序的编写与调试以及网格的划分等，这部分内容同样已包含在软件中，教学中应主要用计算机语言C、Fortran等程序语言完成程序的编制；四是通用商业软件的具体操作，例如采用Gambit画网格，导入fluent后求解器的选择、模型选择等具体的步骤，可以通过教学和上机完成；五是计算结果的显示与处理[13]。

　　五、结语

　　在教学过程中引入多媒体教学方法，实现传统教学方法与现代教学手段的有机结合，达到二种教学模式相互补充、相互促进的目的。分层次的教学方法，能实现因材施教，提高教学的针对性，使不同层次的学生学有所长，学有所用。在实验教学和课堂教学的统一中创新教学模式，充分调动学生学习的积极性和主动性，达到引导学生主动思考、创新思考的目的。将CFD模拟技术引入教学过程，能加深学生对流体力学理论和现象的理解。以上教学方法的改革与实践对提高流体力学课程教学质量和效果具有十分重要的作用。参考文献：

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　　[8] 刘湘云，刘良德. 流体力学泵与风机综合性实验教学实践[J]. 广东工业大学学报：社会科学版， 2010（10）：152-154

　　[9] 谢翠丽，倪玲英. 《工程流体力学》本科课程引入CFD教学的探讨[J].力学与实践，2013， 35（3）：91-93.

　　[10] 郑捷庆，邹峰，张军，等. CFD软件在工程流体力学教学中的应用[J]. 中国现代教育装备，2007（10）：119-121.

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　　[12] 闻建龙. 流体力学实验[M]. 江苏大学出版社. 镇江， 2010.

　　[13] 韩占忠. FLUENT流体工程仿真计算实例与分析[M]. 北京理工大学出版社. 北京， 2009.