论流体力学在选矿中的应用（通用6篇）
浮选机的工作原理是利用气泡产生的浮力和矿物质本身的重力实现矿粒分离，以下是小编搜集整理的一篇探究流体力学在选矿应用的论文，供大家阅读参考。
论流体力学在选矿中的应用 篇1
摘要
所谓的流体力学，是一门专门研究像液体、气体等流体运动形态以及其运动规律和应用的学科。流体在力的作用下，其本身的物理性质会发生一定的变化，比如流体的固体壁面，流体和固体之间的相互作用，流体的压强、温度，还有流体的密度等等变量，都会发生变化。在选矿的过程中，有许多地方都会用到流体力学的知识，比如一些设备的设计，就是按照流体力学的原理来设计的，所以流体力学在选矿中起着极其重要的作用。本文就流体力学的特点做了详细的阐述，以及对流体力学在选矿中所存在的问题进行了深入的探讨。
前言
流体力学的发展起源于阿基米德，他是一位古希腊人，建立了液体平衡理论，在这个基础上，流体力学的运用才得以发展。而如今流体力学的应用范围越来越广泛，在空气动力学、电磁计算流体学、气液相流体学等方面都有十分重大的突破。
冶金和煤矿的生产都需要进行选矿，在工业生产上，选矿起着非常重要的作用。所谓选矿，就是通过化学或者是物理等方法把有用的矿物和无用的矿物分开，最终获取能够被生产中得以利用的矿物的过程。选择有用物料的方式分为两种情况。
一种是针对单体解离状态的，可以采用不同的选矿方法，把我们所需要的有用的矿物筛选出来;另一种是针对不能达到单体解离状态的，这就需要将物料用机械破碎和磨碎的方法来取得当中的有用矿物。回看整个世界的选矿发展史，不难看出，流体力学在整个选矿发展过程中起到了不可替代的作用。众所周知，在工业生产上选矿的方法有很多，比如利用重力来进行筛除选矿，还有利用浮力来选矿等等。随着科技的发展，应用流体力学的原理来进行选矿，已经越来越普及，现在许多大型选矿机器都有流体力学的应用。也就是说，要进行高质量、高效率的选矿，流体力学的运用是必不可少的环节。
1.选矿中所用的设备
1.1旋流器
所谓的旋流器，在液体的分级分离中经常用到它。它的工作原理是利用离心的方法，使得不同质量不同密度的物质分离沉降。旋流器整体是一个圆锥形，采出来的矿浆通过管道进入旋流器内部，进入的矿浆在旋流器强大的离心力作用下，产生旋转。矿浆中含有不同质量和大小的矿物质颗粒，在旋流器离心力的作用下，大的矿物质颗粒和密度高的颗粒就被抛向旋流器内壁，在重力的作用下，这些颗粒靠着内壁逐渐的下沉，最后在旋流器的底部流出。而那些比较细小的颗粒和液体则经过溢流管口流出来。所以，矿浆经过旋流器，就把大的矿物颗粒和细小的矿物颗粒分离开来，离心力的筛选是很有效的，相比于重力场，它具有快速、高效、稳定分离的特点。目前的选矿旋流器主要有两种，一是用水作为介质的水力旋流器，第二种就是专门配制的重介质液体，密度比水更高，以此作为介质的重介质旋流器。这两种旋流器的作用各不相同，第一种是专门用于脱泥以及脱浮选药剂的水力旋流器，第二种是专门用于最后分选冶炼。旋流器的原理简单，但是液体在其内部的流动却是十分复杂的，这要涉及到流体力学中的湍流运动。所谓的湍流运动就是将流体的流动看作是一个三维空间内的运动，在这个三维空间内，任何一点的速度都可以分解成横向速度、纵向速度和切向速度。就是这样的运动特征和旋流器内复杂的边界，使得内部的流体力学并没有一定的规律可循，自然就没有具体的方法来研究，只能通过实际的测量来估算和分析。通过实际测量，旋流器内的运动实际是一个组合运动，它是通过自由涡和强制涡组合在一起共同形成的。在旋流器工作的时候，由于切向速度最大，导致了旋流器内壁的压力小于其中问的压力而形成一个负压区，空气从底部进入，旋流器中间区域就成了真空的空气柱。那些比较重的矿物质直接由旋流器内壁被分离了下来，从底部排出，那些轻的矿物质就由上面的口排出。
1.2浮选机
浮选矿物质实际就是利用浮力，将矿物质浮到水面来进行筛选。这就要求矿浆中必须要充满大量的气泡，必要时，还要在矿浆中添加一种捕收剂，这种药剂会作用在矿物质颗粒表面，使得矿粒的疏水性增加，利于捕收。有些矿粒是疏水性，而有些是亲水性的，疏水性的矿粒和产生的气泡相结合，由于浮力原因而浮出水面，那些清水性的矿粒则不会与气泡结合而下沉。产生气泡的方法有很多，一般采用机械搅拌和电解水来产生气泡。
1.3浮选柱
浮选柱也是一种专门用来选择矿物质的设备。浮选柱早在上世纪六十年代就开始应用，只不过由于气泡发生器设计的并不好，始终无法很好的产生气泡，就使得浮选柱并没有广泛的运用。浮选柱的气泡产生器位于柱体下端，矿物由上部倒入。其原理和上面介绍的浮选机差不多，也是通过重力和浮力的相互作用来实现矿粒的分离。所以气泡发生器才是浮选柱工作的关键所在，如果气泡发生器无法正常工作产生气泡，浮选柱也就无法分离矿物质。
2.流体力学在选矿设备中的应用
浮选机的工作原理是利用气泡产生的浮力和矿物质本身的重力实现矿粒分离，分离的过程中就需要大量的气泡，气泡发生器正是大量产生气泡的设备。通常我们都把气泡发生器分为两类，即外部发生器和内部发生器这两类。
外部气泡发生器也有两种，通常用的是气水喷射型。它是把压缩空气和水一起混合，通过喷头直接喷入浮选机内，再通过分流孔将水流分开，从而产生气泡。
顾名思义，内部气泡发生器是将有孔介质固定在浮选机内部，然后冲入空气，通过介质的孔向外喷出气泡。内部气泡发生器常常出现问题，原因在于有孔介质放在浮选机内部，很容易被矿粒堵塞和结垢，使浮选机无法正常工作，现在已经很少采用这种方法了。
上述两种气泡发生器都是以往一直被使用的。但毕竟它的结构太过复杂容易出现问题，而且能量消耗也不小。目前被广泛采用的是另一种更加先进的设备――微泡发生器。这种气泡发生器利用了流体力学的原理，首先流体在其内部分散开来，在后半段又重新成为连续相。微泡发生器动力消耗小，产生气泡效率高，矿化充分，而且使用寿命长，大大节省了维护费用。
目前较为先进的浮选机是德国制造的切向喷射浮选机，其也是利用流体力学的原理进行选料。它有两个槽室，一个收集精矿，一个用作分离室。矿浆沿着切线方向射入容器，从而产生旋转，和气泡结合的矿物质浮力大，向上运动。没有结合水的矿粒则向下沉降，最后通过底部排出。
3.分析
流体力学在选矿中起着极其重要的作用。随着采矿业的发展，流体力学也被广泛应用在选矿设备中，对矿的开采、选矿的发展起着至关重要的推动作用。像浮选机中的气泡发生器、旋流器这些设备，都是流体力学应用的典型。但是选矿中的流体力学应用还是比较局限的，仍然存在着诸多问题，像旋流器中的湍流运动，就是一个十分复杂的三维立体运动，其内部的运动规律还没有办法完全弄清楚。如果可以结合实验，将湍流运动的数据通过计算，用数值模拟来解决旋流器内部矿浆流动问题，就能大大推动湍流运动在选矿上的应用。
论流体力学在选矿中的应用 篇2
摘要：
工程流体力学在工程中广泛应用，本文对工程流体力学的背景，发展，内容，应用，分支和前景做了简单介绍。
关键词：
工程流体力学 发展史 内容应用 发展前景
一、背景
在人类历史上，面对河道决堤，洪期到来，人类束手无策的案例数不胜数，还有河田的干旱，河运交通的堵塞给人类带来的不便也是不计其数。但是随着人类文明的发展，人类开始对河水治理，桥梁建造，农业灌溉，河水航运等有了较多的需求，人类同时也就对水流运动的规律有了较多的需求和经验。但是要合理自如的控制和运用流体，人类就需要一个比较系统的学科理论去指导，于是工程流体力学的诞生已经迫在眉睫。
二、发展史
中国史上的大禹治水，李冰父子建立的都江堰，就是对水认识的萌芽，古罗马人也在早期就建立起了比较完善的供水管道系统。但是对流体力学一个比较科学的认识还是要在公元前250年左右古希腊伟大的科学家阿基米德写的《论浮体》后，这本书对流体运动做了一个比较科学的总结，可以算得上是流体力学的鼻祖了。很遗憾的是在接下来的很长一段时间内，因为种种原因，流体力学并没有得到进一步发展。直到16世纪以后，西方资本主义国家的生产力的迅速发展和资本主义制度的不断完善，以及政府对科学事业的政策和资金的鼓励，这才给各科学以及流体力学发展创造了良好的环境。
17世纪，人类伟大的科学家牛顿对流体有了初步比较深入的研究，他通过不断试验提出了牛顿内摩擦定律，黏性运动的流体符合牛顿摩擦定律。接着拉格朗日和欧拉提出了描述流体运动的二种方法拉格朗日法和欧拉法，拉格朗日法着眼于流体个支点的运动情况，研究各质点的运动历程，最后综合来获得总体情况，欧拉法责只着眼于流体经过流场中各空间点时的运动情况。然后有普朗特的混合长度理论，法国皮托发明了测流速的皮托管，达朗贝尔利用这些得出了流体中运动的物体阻力于速度有平方关系。欧拉总结出了欧拉运动微分方程(z+p/ρg+uxu/2g=C)，伯努利又对管道流体做了多次试验得出了经典的伯努力方程（p+ρgz+(1/2)xρv^2=C式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；z 为铅垂高度；g为重力加速度。），它是能量守恒和转换定律在工程流体力学中的具体体现。19世纪以后，随着生产力的进一步发展，尤其是航空方面的运用，导致古典流体力学和实验流体力学的日益结合，逐渐形成了理论与实践并重的现代流体力学。随后流体力学进入新的阶段。
三、研究内容及应用
工程流体力学是一门研究工程中气体和液体运动规律的一门学科，他是基础力学的一个分支，它主要是以牛顿运动定律和质量守恒定律为基础的。流体力学有三个基本及假设：质量守恒，动量守恒，连续体假设。
流体力学广泛应用在航天，石油和天然气开采，地下水的开发利用，武器的爆炸，沙漠迁移等等，但是工程流体力学基本是指在工程中的应用，包括城市的生活和工业用水，水厂修建水塔，这些就需要计算好各水井的布置位置，水管直径，长度，动力，途径等等。另外在桥梁上，就需要对河水各个数据的掌握，以便对桥梁涵洞，配筋的设计。还有就是在高层建筑中，我们也要运用到空气动力学研究风荷载对建筑物的影响。在通风内燃机等的设计中，还要计算好空气流动规律，以便控制空气流量，燃气输送，降尘降温等留力学问题。我国的三峡大坝，葛洲坝等各大水利枢纽工程就是流体力学的宏伟体现。还有我国近年来航天工程中对流体力学的运用也是淋漓尽致。
四、研究方法
工程流体力学研究方法同一般科学研究方法大同小异，主要还是归结在现场观测，实验总结，建立理论，数值计算等。由于流体力学理论的不健全性，实验总结和现场观测尤为重要，流体力学应建立比较完善的观测站，另外还需要建立足够实验室去不断实验，不断模拟实践得出总结性结论。
五、流体力学分支
近几十年来，流体力学科学随着现代化生产建设的飞速发展和近代科学技术的不断进步，研究的范围越来越广，新的科学分支不断涌现出来，比如计算流体力学，随机流体力学，环境流体力学，能源流体力学，工业流体力学等等。
六、发展前景
从人类开始接触认识流体力学到现在的2千多年，特别是20世纪以来工程流体力学得到了广泛的应用和飞速的发展。人类已经可以用现有的理论体系去解决生活中的绝大多数问题。但是人类对流体力学并没有完全了解，比如一些复杂的流体运动人类还是无法用系统科学的理论去解释，只能凭靠经验去解决许多问题，所以流体力学有很大的发展前景流体力学还需要我们去完善它的理论基础以及提出新的理论。
参考文献：
[1]禹华谦.工程流体力学.西南交大出版社.
[2]朱自强.应用计算流体力学.北京:北京航空航天大学出版社.1998.8.
[3]李亚东.土木工程专业英语.西南交通大学出版社.
论流体力学在选矿中的应用 篇3
论文摘要：根据环境工程专业特点，分析了该专业技术基础课“工程流体力学”和主干专业课“水污染控制工程”在教学中存在的问题，文章从教学内容、教学模式、师资配置、考核方式四个方面提出了“工程流体力学”和“水污染控制工程”教学改革思路。
论文关键词：环境工程专业；工程流体力学；水污染控制工程；教学改革
“工程流体力学”是研究流体（液体、气体）处于平衡状态和流动状态时的力学规律、流体与固体之间的相互作用及其在工程技术中应用的一门科学，是力学的一个独立分支，有其自身的理论体系，其基础理论主要由三部分组成：流体静力学、流体运动学和流体动力学。“水污染控制工程”是关于控制水体污染途径以及各种废水处理方法（包括物理处理方法、化学处理方法、生物处理方法等）的基本理论、工作原理及设计计算的一门科学。“工程流体力学”是环境工程专业的重要技术基础课，“水污染控制工程”是环境工程专业的核心专业课，这两门课程在环境工程专业本科教学中有着举足轻重的作用，同时两者之间也存在着重要的相互理论关系。
“工程流体力学”是水利、环境、能源、土木、机械、动力等学科的一门技术基础课程，该课程的教学内容纷繁丰富，其特点是理论性和综合性比较强，概念抽象，难于理解。“水污染控制工程”课程内容与“工程流体力学”内容结合相对比较紧密，如城市排水沟道系统、各种污水处理构筑物等的设计计算，以及在构筑物中的生化反应、化学絮凝反应中水力条件的控制等均是工程流体力学理论知识在水污染控制工程中的实际应用。目前，在环境工程专业教学方面，“工程流体力学”和“水污染控制工程”课程正面临着比较尴尬的局面：一方面课程内容趋于复杂和广泛；另一方面在课时量逐渐压缩的情况下，“工程流体力学”和“水污染控制工程”教学内容没有起到应有的相互衔接，教学内容彼此脱离。由此形成环境工程专业“工程流体力学”教学内容与专业课衔接不够，在教学过程中学生感到内容枯燥，概念抽象；而在“水污染控制工程”教学过程中，学生感到工程流体力学基础理论知识不扎实，不能够熟练应用工程流体力学基础理论解决水污染控制工程方面的实际问题。
针对目前环境工程专业课程设置及教学内容的状况，本文从教学内容、教学模式、师资配置、考核方式四个方面提出“工程流体力学”与“水污染控制工程”教学改革，提高教学质量，培养学生综合能力。
一、改革教学内容
对“工程流体力学”教学内容进行改革，结合环境工程专业特点，重构环境工程专业的“工程流体力学”课程，对该课程中的主要内容进行优化设计，紧密结合后续专业课“水污染控制工程”的内容进行改编，为“水污染控制工程”的讲授奠定基础理论知识。“工程流体力学”教学内容主要包括理论教学和实践性教学两部分，其中在理论教学内容部分，如“工程流体力学”中涉及到的流体粘滞性、流体内摩擦定律等内容，结合水污染控制工程的斜板斜管沉淀池中水的流态所需要的雷诺数内容为实例进行教学内容改革；“流体静力学”中绝对压强、相对压强、真空度等概念、理论在水污染控制工程中虹吸滤池、脉冲澄清池以及沉淀池、污泥浓缩池重力式排泥所需要的静水头压力等实际工程中的应用为实例进行教学内容改革；流体运动学中基本理论对“水污染控制工程”中的数学模式的建立为实例进行教学内容改革；“流体动力学”中压力损失理论在水污染控制工程中的水力计算，水射器理论在水污染控制工程中的计量作用、加药作用、射流曝气作用为实例进行教学内容改革等。其次，“工程流体力学”实践性教学内容部分，改革传统的实验教学内容，除验证性实验之外，增加工程应用性实验，如文丘里流量计、三角堰流量计、巴氏计量槽、毕托管测速仪、虹吸管、孔口与管嘴的工程应用等内容，既加强了动手操作能力，也培养了学生将基础理论知识转化为现实生产力的综合分析与应用能力，不仅使教学内容丰富，也提高了学生学习的热情和积极性。
对“水污染控制工程”教学内容进行改革包括理论教学内容改革和实践性教学内容改革，强调“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的应用。在理论教学内容方面，“水污染控制工程”中的污水沟道系统水力计算、水处理构筑物中水力参数的确定、污水在构筑物中的最佳流态、各水处理构筑物之间高程布置、混合反应池中搅拌强度的确定、过滤池中配水系统的设计及其滤速确定等一系列涉及工程流体力学问题的相关内容进行必要教学改革，加强学生对“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的工程应用有一个更清晰的认识，理解“工程流体力学”基础理论知识在水污染控制工程中的重要性，使学生既掌握了“水污染控制工程”应用设计方法、设计原则、计算方法等知识，也加强了学生对“工程流体力学”基础知识在水污染控制实际工程的应用。在实践性教学内容方面，加强工程性应用实验教学内容，从不同的工业企业和居民生活区采集不同的废水水样，根据化验所得废水水质，确定所采用的处理技术和处理工艺，并通过实验验证在各种废水处理工艺中所选择的工程流体力学水力参数，基于“工程流体力学”基础理论知识分析废水处理工艺水力参数的合理性。
二、改革教学模式
“工程流体力学”特点是理论性、综合性、系统性较强，概念抽象、逻辑结构严谨。目前传统的教学模式基本上是教师讲、学生听，“授—受”型单一模式，尽管在学的过程中采用了多种形式的多媒体教学方式，但仍没有改变学生在学习过程中的被动地位，学生缺乏主动性和实践性。改革传统教学模式，实施探究式、启发式、开放式的创新教学模式，结合水污染控制工程中的实际问题，以工程实例为背景，应用工程流体力学基础知识解决实际工程问题，诱导学生积极思考，在教学过程中形成教学互动，调动学生学习的主动性和参与性。根据教学内容性质，“工程流体力学”教学内容可以分为基础理论和实际工程应用两个部分。在流体静力学、流体运动学和流体动力学三个基础理论部分，采用形象化的多媒体演示、软件模拟、小型实验相结合探究式、启发式教学模式，鼓励学生课堂讨论；在实际工程应用教学部分，如孔口管嘴、有压管流和明渠流部分，以水污染控制工程中的工程实例为背景，采用适量的实际工程图片，丰富教学信息量，刺激学生的感官，激发学生的学习兴趣，拓宽学生的思路，开阔学生的视野，可以使枯燥、乏味的内容变得趣味盎然，使抽象、晦涩的内容变得直观生动。
“水污染控制工程”特点是实践性、工程应用性强，因为不同的废水水质达到处理要求所采用的处理技术、处理工艺不同；即便相同的废水水质，如果污水量不同，所采用的处理工艺也不同；一个废水处理工程，即废水水质、水量数据相同，也可以采用不同的处理技术和处理工艺，工程流体力学参数的选择是确定不同废水处理技术、工艺的主要影响因素之一。因此，在“水污染控制工程”的教学过程中，改革传统教学模式，实施探究式、启发式、开放式的实践教学模式，以工程实例为背景，通过开放性的实践性实验正确选择工程流体力学参数，并通过实验研究对参数的选择、废水处理效果等进行科学验证。通过工程实例和实践性教学改革，使学生既对废水处理工程设计过程有一个清晰的思路，又能达到举一反三的效果。
三、优化师资配置
师资队伍优化，一靠资源，二靠制度，师资队伍优化也是一个相对的渐进过程，优化的标准和措施与所处时代、社会背景及其自身所处发展阶段和学科特色有关。环境工程专业特点要求师资队伍结构合理、质量可靠。“工程流体力学”与“水污染控制工程”是本专业的主要技术基础课和主干专业课，两门课程在讲授过程中存在着千丝万缕的必然联系，这就对师资配置和师资队伍建设提出了更高的要求。首先，建立高质量的师资队伍，定期或不定期对教师进行专业培训和实践工程训练，要求讲授“工程流体力学”和“水污染控制工程”两门课程的教师对两个学科均有一定的研究，或者承担一定量研究科研工作，洞悉当前“工程流体力学”和“水污染控制工程”发展的最新前沿理论和技术；其次，在师资配置方面，要求讲授“工程流体力学”的教师对“水污染控制工程”有一定的研究或承担相关科研项目，讲授“水污染控制工程”的教师对“工程流体力学”有扎实的理论研究或承担相关的科研项目；第三，建立教师研讨会制度，讲授“工程流体力学”的和讲授“水污染控制工程”的教师定期或不定期举行教学研讨会，避免两门课程的讲授内容出现彼此分裂现象。如果在师资配置中，讲授“工程流体力学”的教师毕业于力学专业，即使讲授“工程流体力学”的教师对力学有很高的造诣，对该门课程的讲授有声有色，但如果该教师对环境工程专业“水污染控制工程”专业理论知识或实践工程知之甚少，那么在教学过程中，必然不能够将“工程流体力学”与“水污染控制工程”教学内容相结合，对环境工程专业学生来说，这样的师资配置，必定不是最优化的师资配置。
四、改革考核方式
教育离不开考试，考试在教育中的作用不可低估。关键是采用什么样的考试方式，更能体现学生对基础理论知识的掌握程度，并反映基础理论知识在实际工程中的综合应用能力。传统的“工程流体力学”、“水污染控制工程”课程一般采用闭卷考试的形式，并结合平时成绩、实验成绩按一定比例计算该门课的最终成绩，这种考试模式在内容和形式上趋于定向化，体现不出学生基础知识的综合运用能力、工程实践应用能力等水平发挥，不利于学生能力的培养和发展。
根据环境工程专业特点，对现行考试模式进行改革。在考核方式上，改变期末一次性终结考试方式，实行学习阶段的全程性考核与督导，将多阶段考核与综合能力考核相结合，这种考试方式既注重过程，又注重结果；既注重基础理论知识，又注重综合能力。在考核形式上，采取多样化的考试形式，不仅要实行闭卷考试，而且要提倡开卷考试，或以课程论文、设计等形式来评定学生的成绩，因材施考，以综合思考题、分析题、应用题为主要题型。在考试内容上，要注重学生运用知识解决实际问题的能力，并在试题中加以体现，如在“工程流体力学”和“水污染控制工程”课程考试中出一些具有一定工程背景的综合性试题。
论流体力学在选矿中的应用 篇4
CDIO工程教育模式是一个以“问题为基础、项目为主线、教师为引导、学生为主体、CDIO能力培养”为基本特征的新型教学方法。由美国麻省理工学院等四所工程学院在2000年共同发起的构思、设计、实现、运作为一体的工程教育模式，是基于知识整体化、结构化和体系化而提出的0。2006年，中国的汕头大学率先引入CDIO工程教育模式，取得了显著的成效。到目前为止，全国共有39所高校的机械类、电气类、化工类和土木类等专业纷纷开展CDIO试点工作。2016年1月，汕头大学主办的“全国CDIO工程教育联盟”成立大会开幕，国内130多所高校的500余专家和教师参与了会议，探讨新形势下如何开展CDIO，推进创业创新教育、工程认证和卓越计划实施等。
作为建筑环境与设备工程专业的核心专业基础课之一的工程流体力学，具有理论性强、概念抽象、应用广泛的特点。在推动CDIO改革进程中，我们完全可以将CDIO工程教育模式及理念渗透融合，实现CDIO的愿景：培养有专业技能、有社会意识和有企业家敏锐性的工程师。
一、CDIO理念的教学目标
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》的要求，本专业的培养目标：重视培养学生具有参与施工、调试、运行和维护管理的能力，具有进行产品开发、设计、技术改造的初步能力，培养出来的工程师不仅要掌握各种基本技能，也要成为具有实践能力的高水平创新型科技人才。其中，流体力学的教学目标是要让学生深刻理解流体力学模型的内涵，并促进其建立模型的能力，培养学生依据错综复杂的实际工程，突出主要因素忽略次要因素，提炼问题及解决问题的能力。
二、CDIO理念的教学内容
现今大部分院校对工程流体力学主要还是重视理论知识的理解和掌握，开设的实验课程也是固定的几个演示性和验证性实验，教学内容与培养目标的不契合，使得我们有必要调整工程流体力学的教学内容。CDIO是以项目设计为导向来组织课程，依据情境、项目、任务对理论“知识点”进行重新排列、组合、重构，形成新的知识体系。这样课程就由一个维度转变为多维架构，课程内容由割裂的章节转变为互相渗透、交叉和融合的集成。
在选取项目时应该注重遵循合理匹配的原则：一是项目难度与学生能力匹配，合适的项目难度能保证完成制定的教学目标，激起学生的兴趣，让学生经过一定的努力能用理论知识解决工程实际问题，提高专业实践能力。二是项目时间与课程课时匹配，由于高等教育教学体系改革的浪潮，课时不断被压缩，授课内容需要精心安排，所以时间跨度也需要着重考虑。结合CDIO的大工程理念以及工程流体力学的培养目标，将本课程的教学内容集成并结合工程实际，规划设计工程项目任务。集成的知识点：学习气体射流的平面射流、温差射流、旋转射流、有限空间射流等知识点。
三、CDIO理念的教学方法设计
(一)项目设计多样化
每3至5人可为一组，精选集成相同“知识点”的不同设计项目，以满足学生多样化的学习需求，有效改善学生互相依赖、惰性的被动学习方式，提高学生的课堂任务参与度，有利于学生举一反三、触类旁通。
(二)课程考核立体化
评价方式多元化，专业知识采用笔试或口头测试;与CDIO相关的能力采用“过程性考核”的方式，教师可设计出一个过程性考核细目表，对每个阶段进行考核。从主观和客观维度定量的评价学生的学习成果。评价主体多元化，由教师、组内互评以及学生自评相结合，评价结果更加能客观、全面，更能激发学生主动参与意识，达到提高教学质量效果的目的。
(三)课堂模式多元化
以学生为主体，需要增加大量的自学、讨论时间，结合目前新媒体时代的教育模式，提倡学生通过慕课、微课、网络视频公开课等平台利用“碎片时间”自学，并可结合翻转课堂形式，课外真正深入学习，课堂上真正的深层次的思想碰撞。
四、CDIO教学全过程
在整个设计过程中，以问题为中心，教师主导引领学生主动探索和实践的教学模式，在探索中逐渐构建自己的知识体系，完成构思—设计—实施—运作的全过程。具体的教学全过程设计如下：
第一阶段是项目构思(C)。教师根据CDIO教学目标以及教学内容，规划设计工程项目，将流体力学相关的知识点融入到课程的教学项目中，在课前下达任务，引导学生思考分析，将项目分解为具体的小任务，再进行总体构思、重组，确定每组的项目内容和具体任务。
第二阶段是项目设计(D)。学生进行课前学习准备，查询资料，组内进行讨论，形成项目设计的初步概念和思路。教师提出问题，提供资料，督促学生学习进度。知识讲解环是以学生为中心，分组汇报对学习内容的理解以及项目设计方案，教师进行讲解释疑。项目设计环节目的是引导学生将学习的知识运用在实际工程中，提高解决问题的能力，锻炼学生合作交流的能力。
第三阶段是项目实施(I)。改变传统的例如流线、迹线、静水压强等演示性以及验证性性质的实验，针对本小组的项目任务，糅合必须掌握的实验项目，设计相关的实验项目。突出体现CDIO的集成思想。第四阶段是项目运作(O)。学生进行项目分析和成果展示，进入课程考核。鉴于CDIO模式下的工程流体力学课程对学生的培养目标，采用不同的能力用不同的方式进行考核。根据考核结果以及整个项目过程中的反馈，教师要调整改进项目工程的内容、进度、教学方式等。
五、结束语
流体力学课程是工科主要基础课之一，本文探索了基于CDIO模式的项目教学在流体力学课程中的应用，教学目标调整为基于CDIO教育理念;教学内容集成并遵循合理匹配原则;教学过程遵循项目设计多样化、课程考核立体化、课堂模式多元化的原则。有效培养学生的自主学习能力、分析解决问题的能力、沟通协调能力、动手能力、创新能力等等，在项目实施过程中提高了教师教学水平、工程应用水平以及自身的综合素质。
论流体力学在选矿中的应用 篇5
论文关键词：工程流体力学 成人教育 教育对象 互动教学
论文摘要：“工程流体力学”作为能源学科的专业基础课，在本科生整个培养体系中起着举足轻重的作用，是一个很重要的教学环节。现结合成人教育对象的特殊性对“工程流体力学”课程在成教热能专业中的教学进行了探讨，综合考虑教育对象和本课程的特点对教学内容进行了补充和修正。并结合实践经验，在教学中采用互动教学的方法，以学生为主体，通过自主学习，让学生结合自己的现场经验在课堂上“讲授”，然后对教学效果进行评价，最后由老师精讲。以期达到理论与实践、专业与课程的统一。
流体力学的研究对象包括液体和气体两大物质形态，流体力学的基本任务是建立描述流体运动的基本方程，确定流体经各种通道及绕流不同物体时速度、压强的分布规律，探求能量转换及各种损失的计算方法，并解决流体与限制其流动的固体壁之间的相互作用问题。[1]在实际工程的许多领域里，流体力学一直起着十分重要的作用。无论是水利工程、动力工程、航空工程，还是化学工程、机械工程等都在日益广泛地应用着流体力学。就某种意义而言，也正是在流体力学的研究工作不断取得成就的前提下，才促进了这些工程领域的大力发展。工程流体力学是在阐述流体力学的基本理论的基础上，重点阐述和研究流体力学在工程上的应用，工程流体力学广泛应用于动力、水利、机械、化工、石油、土建、冶金、航空、航海、气象、环境等众多领域，是这些领域相关专业的主干技术基础课程。
一、教材与教学内容选取
“工程流体力学”教材种类繁多，[2]但是目前为止还没有一本针对能源类本科成人教育《工程流体力学》教材，笔者通过对多种教材的研读，以及往年成教上课的经验，根据各教材所涵盖的基本理论，及描述流体特性表达式推导过程的深度和难度、教材内容的广度，最终选用杨建国等人编著的《工程流体力学》（北京大学出版社，2010年1月第1版）作为成教热能专业的临时教材。
“工程流体力学”的内容繁杂、学科综合性强，流体力学内容很抽象，偏微分方程几乎贯穿全部课程。流体力学欧拉方法的思路与物理及其他力学不同，学生理解、掌握起来有困难。[3]鉴于成人教育对象数学基础和力学基础相对薄弱的特点，在授课中应尽量避免大量的数学公式的推导和微元的受力分析，把第七章相似原理与量纲分析作为自学内容，在讲解动量定理、动能定理和质量守恒定理时，把输运定理作为主要的公式推导工具，着重强调基本概念和基本原理的学习和掌握。
二、授课目标及教学方法
1.明确教育目标的职业性和教育内容的实用性
成人教育是以提高社会从业人员的履职能力和适应职业变化能力为目标的教育，其教育内容与职业需求联系紧密，以补充、改善成人的职业知识和技能为目的，实用性较强。[4]
对于成人教育一定要明确教育目标的特点，做到有的放矢，才能起到事半功倍的效果。成人教育对象（以下称为“成人”学生）的特点可以归结为以下几点：
第一，“成人”学生职业性强；
第二，“成人”学生都有固定的工作岗位，有着丰富的实践经验，在某些方面的认识和能力要强于授课老师；
第三，“成人”学生专业基础课，例如数学和物理等的基础知识比较薄弱，很难理解深度较高、难以理解的原理和公式推导；
第四，“成人”学生渴望获取知识，尤其是能帮助其解释工作中遇到的实际问题的理论知识；
第五，“成人”学生一般工作繁重，上课时间一般是挤出来的，因此课堂授课的效率尤为重要；
第六，“成人”学生学习目的性很强，对于不相关的内容很少去涉猎，因此造成了知识面相对狭窄，从而增加了授课的难度；
第七，“成人”学生的自主学习能力强，这跟现在在校大学生的自主学习能力差形成了鲜明的'对比。
因此，要时刻谨记以上七条“成人”学生的特点，在教学中要时刻把握住“成人”学生的职业性，并注意授课内容的实用性。在教学学时有限的情况下，在提高教育目标理论水平基础上，使其掌握并能运用这些理论分析在生产实践中遇到的各种实际问题，提高预判生产中出现重大问题的能力，对于某些技术人员，应使其具备流体设备及机械系统和装置的设计、运行管理的工程技术能力。技术人员经过理论知识的强化学习，再加上自身实践经验，最终可成为基础扎实、知识面宽、有较强实践能力和创新意识的复合型人才。
如何增强授课内容的实用性是授课的关键问题之一，因为授课对象是能源类“成人”学生，因此笔者认为授课内容应该结合世界目前面临的重大问题：能源危机和环境污染，也就是国家的重大政策——节能减排。当今世界能源越来越紧张，污染越来越严重，而且世界的大气污染形势和应对政策一直在变化，因此在授课中适度加入相关节能减排的内容，使“成人”学生了解世界，尤其是我国大气污染的严峻性，树立节能环保意识。增加我国最新政策和法规的讲解，如“十一五”期间的烟气脱硫；在“十二五”期间，我国将对氮氧化物进行总量控制等，以及解决这些问题所用到的必备知识之一就是流体力学。例如要想取得好的脱硫除氮的效果，就要把握烟气的流动，研究烟气流动正是流体力学的责任。我国的科技水平迅速提高，需要让学生了解污染物控制的发展趋势，如哪些理论问题仍需深入研究，哪些技术是当今热点，使“成人”学生在未来的学习研究和工作中容易找准方向。就笔者以往的授课经验，“成人”学生大多为热能专业的学生，而且大多来自发电厂或与发电厂相关的单位，他们对烟气脱硫设备比较熟悉，有可能在今后的工作中参与脱硫塔设计或运行，因此将该部分作为本课程的一个重点。通过大量图片、动画和视频讲解各种常用烟气脱硫中气体流动的特点，加入影响脱硫效果的设计思路和方法，主要是讲解烟气流动的流场、流线、流型的相关概念及理论，使“成人”学生系统掌握烟气脱硫技术中流体力学的作用。
总之，授课内容的实用性是教学的关键问题之一，授课内容实用“成人”学生才爱听，效果才好。
2.教学手段和教学方法
（1）加强理论知识的讲授。成人教育的对象多数为参加工作多年和未受过正规高等教育的成年人，即“成人”学生，他们又有着丰富的实践经验。“成人”学生虽然专业经验丰富，但是专业理论相对薄弱，尤其是专业基础知识比较薄弱，用现在本科教育的术语讲，就是专业基础课不过关。从笔者实际函授授课的经验来看，“成人”学生专业基础课尤以高等数学的基础最为薄弱，然而流体力学的主要工具就是数学。 因此，要加强理论知识的讲授，对一些概念和基本理论要细讲精讲，为了提高他们的理解和记忆，在授课中多用一些现实生活中生动形象的实例，并加入一些图片和视频。例如在讲授流体的概念时，可以用“给他一点阳光他就灿烂，给他一点山花他就烂漫”这样朗朗上口的词句来形象说明流体的流动性；在讲授流线和迹线时，可以引用唐代大诗人王维写下的千古流传的名句“大漠孤烟直，长河落日圆”来形象地说明迹线的概念。这样既提高了学生的学习兴趣又加深了印象。此外，还可以在授课中适当插入一些图片和视频，来激发他们学习的兴趣。
（2）采用导学+启发式方法授课。实行“导学式”教学模式。即，贯彻“学生为主体、教师为主导”的教学理念，[5]在教学中实行启发式教学，充分发挥现代教育技术在提高教学效率和教学质量方面的重要作用。凭作者多年的授课经验可知，单纯采用教师讲、学生听的课堂教学模式，即使加入大量实例，教学效果仍然较差，所以讲授中进行启发互动式教学。所谓互动式教学，是在教学中教与学双方交流、沟通、协商、探讨，在彼此平等、彼此倾听、彼此接纳、彼此坦诚的基础上，通过理性说服甚至辩论，不同观点碰撞交融，激发教学双方的主动性，拓展创造性思维，以达到提高教学效果的一种教学方式。这种讲课的方式，不是老师一个人讲，而是启发学生思考。[6]
“工程流体力学”基础理论讲解比较枯燥，为了提高教学效果，经常在课堂上提出问题和例题，鼓励学生积极回答，并展开讨论，激发学生的主观能动性，从而加深理解。在教学中要把握“成人”学生的独特特点：那就是有自己固定的工作岗位，有着丰富的工作经验，对设备的结构和运行了如指掌，对设备处于非常规运行时有自己的处理方法，但是为什么这么处理他们并不清楚。例如，笔者在宁夏灵武电厂进行调研时，一个空冷岛运行专工在说到如何预测和解决空冷机组夏季出力不足的问题时，他们的经验就是大量喷水，但是他们不知道造成此现象的原因，也不清楚最佳的喷水量，也不知道雾化质量的重要性。因此在授课中就要充分发挥“成人”学生实践经验丰富的特点，让他们提出问题，然后通过自学解决问题并把自己的内容在课堂上“讲授”，教师对结果加以评论，并指出这些方法的优缺点，提高学生的创新意识；接下来精讲教材中的理论知识以及补充内容，并配以图片、动画、视频，鼓励学生思考，进行可行性分析，指出它们的优势和缺陷，并再次简要讲解相关理论，使学生的短时记忆转化为长时记忆。
（3）考核方式。由于成人教育不同于一般高校，因此采用平时成绩、期末考试成绩各占一定比例的考核方式，最终合理地给出学生的期末总成绩。平时成绩包括学生考勤、课堂讲授和问题回答情况、课下作业尤其是资料搜集情况、实验等，对整个教学过程中表现突出的学生，提高他们的平时成绩。
三、实验教学
“工程流体力学”课程的理论性和实践性都比较强，很多理论知识需要通过实验去理解、消化。因此实验教学是提高学生对知识掌握情况的必备环节。
实验教学主要的目的是通过直观的现象来理解课本知识，本课程精心选择了如下五个实验。
1.伯努利方程实验
观察液体在管道中流动时能量守恒和转换的物理现象、测绘玻璃水管管路上测压管水头线及总水头线。
2.流速和流量的测定实验
了解文丘里流量计及毕托管的测速原理。
3.雷诺实验
观察各种流态、测定流态与雷诺数的关系、观察层流时管道断面流速分布。
4.沿程阻力损失实验
加深了解圆管层流和紊流的沿程阻力损失随平均流速变化的规律。
5.局部阻力损失实验
对圆管突扩局部阻力系数的经验公式和突缩局部阻力系数的经验公式进行实验验证与分析。
四、结语
针对热能与动力工程专业“成人”学生的特点，对“工程流体力学”的教学进行了探讨，使课程更适合“成人”学生的特点，扩大了他们的知识面，增强了其主动思考的能力，丰富、深化了“成人”学生的理论知识，也为成人“工程流体力学”教学探索出有益手段。在今后的教学过程中要进一步探索新的教学方法和手段，学习和借鉴优秀教师的教学成果，不断提高自身的综合素质和专业理论知识，立足学校特色优势，继续努力进行“工程流体力学”课程的建设和探索，以期积累更多的经验和取得更大的成绩。
参考文献：
[1]陈卓如,等.工程流体力学[M].北京:高等教学出版社,2006.
[2]杨建国,张兆营,等.工程流体力学[M].北京:北京大学出版社,2010.
[3孙恒朱,鸿梅,舒丹.“启发—联想式”教学方法在流体力学教学中的应用[J].中国电力教育.2010,(5).
[4]黄裕华.成人教育要突出“成教化”特色[J].福建信息技术教育,2005,(7).
[5]郭昊,刘沛清.“粘性流体力学”课程“导学式”教学模式初探[J].世界教育信息.2010,(10).
[6]李晓晖,杨洋.“启发-互动式教学”在高校“企业文化”教学中的应用[J].今日科苑.2010,(10).
论流体力学在选矿中的应用 篇6
论文关键词：
工程流体力学 教学改革
论文摘要：
从石油工业对油气储运工程专业本科毕业生的综合素质和业务能力的要求出发，通过对教学内容和教学方法手段进行改革，改变传统的教学理念，不断培养学生工程意识和工程实践能力，提高创新能力。
在西部大开发的推动下，石油工业也以惊人的速度迅猛发展，培养高素质的应用型石油工业人才已迫在眉睫。特别是榆林学院（以下简称“我院”）所在的榆林市，作为重要的国家能源化工基地，对油气储运人才的需要更加突出。在学院领导的努力下，我院的油气储运专业已被评为陕西省特色专业。为了加强油气储运专业学生能力的培养，造就工程型人才，对油气储运专业的教学进行了全面的改革，将专业理论与实践教学有机地结合起来，统筹规划，使学生能更深刻地理解和掌握专业理论知识，培养工程意识，提高学生独立实验能力，强化学生工程实践能力，全面提高专业素质。但是，由于我院油气储运专业的发展相对榆林市石油工业的发展具有一定的滞后性，导致毕业学生不能达到目前油田企业的要求。因此，提高我院油气储运专业的教学水平具有重要的意义。鉴于这样的形势，本项目提出对油气储运专业课程最重要的专业课程之一工程流体力学课程的教学改革。
一、教学中存在的问题
在油气储运的课程编排中，《工程流体力学》课程是可以将储运专业理论知识与实践相衔接的很好桥梁。目前该课程的授课方式有所不妥，使得这门课不能充分发挥应有的作用。因此，在理论知识与实践相结合的条件下，应该配套一系列仿真课件，与教学相结合，学生才能更好地将书本知识融入脑海。仿真课件可以使学生掌握难以理解的抽象理论，从而更好地学习该专业最重要的基础课程，以便为将来的其它专业课程打下坚实的理论基础。
在加强工程流体力学课程理论教学的同时，还要加以仿真课件的训练，再配合实践教学环节。通过该课程的学习，结合实习与毕业设计环节，可以综合地将课本理论知识与实际相结合，以利于提高学生综合素质，对于他们今后的工作或继续深造发挥潜移默化的作用。
分析目前我院工程流体力学课程与实践教学之间的现状，发现存在的主要问题是：教学体系、内容与实践课之间存在脱节现象，具体表现在以下方面：首先，作为专业最重要的课程之一，《工程流体力学》课程是学习其它专业课程的基础，如果这个基础打不好，那么其它课就很难学习。据调查发现，学生很多都不太明白课程中一些具体的流态名词，以及抽象的流体损失问题，如果有了仿真课件，这些疑难问题就一目了然了。其次，我院储运专业的实验室设备中，有些由于厂家设计问题造成数据不准确，所以原本刚够学生分组实验的仪器数目，现在只能增加每小组的人数才可以维持正常开设实验课程。由于该课程中涉及的实验数目较多，也导致了场地的严重不足。再次，教学中不能很好地将理论课知识与生产实习相互渗透。而《工程流体力学》课程作为本专业的基础课程，与生产实习的相互渗透又甚为重要。
二、改革教学方法，激发学生的学习兴趣
为了更好地发挥该课程的作用，针对我院工程流体力学课程开设的现状，以及国内一些知名高校开设这门课程的情况，笔者提出几点改革建议，以使学生能够把学到的知识活学活用，提高他们分析问题和解决问题的能力。
1、按照实用、新颖、精练的要求，着力进行教学内容的提炼与更新
课程建设旨在突破学科专业局限，又要照顾到专业需要，对课程进行整合、优化，合理安排教学内容。例如在本课程中加入非牛顿流体部分的教学内容，形成课程的特色。
2、强调计算机在流体力学教学中的应用
应该在教学中加入一部分符合我院具体专业情况的仿真模拟课件的使用量，学生可以将所学的知识和课件相结合，更加深他们对知识的理解和应用。这样，不但顺应时代的发展，也节省了学生花在琢磨流型变化上的很多时间。鉴于课程自身的特点，对于各种工艺流程图的介绍，传统的板书方法已不能完全满足教学需求。笔者因此针对不同专业的教学大纲，制定了相应的教学课件，通过多媒体教学，以弥补传统教学方法中抽象、晦涩、枯燥的缺点，使学生从动态的画面中，比较轻松地理解教师在教学中要传授给学生的知识内容。
3、有效组织实践环节至关重要
工程流体力学是一门综合性和实践性均非常强的课程，因此有效组织实践环节至关重要。学生通过在工厂的实习，可以将在学校中学到的理论知识与工厂中实际生产有效地结合起来，增强对理论知识的理解。应尽快解决实验设备结论不准确的现象，使教学仪器百分之百地准确投入到学生的学习当中去，尽可能地将流体力学作为向外专业进行开放实验，让有兴趣的学生也能参与。
通过该项目制定的措施实施于油气储运专业教学中，使每届油气储运专业学生受益。提高学生对专业理论知识的理解深度，增强他们的专业技能，并能够将所学知识活学活用。此举对学生的就业和继续深造具有非常重要的意义。
三、教学效果的考核
前已述及，这门课程主要是油气储运学科的专业基础，这门课程的培养目标旨在为以后的专业课打好扎实的基础，树立学生的应用能力。因此，在考试方式上，更注重应用能力的测试，考察学生与社会的接轨程度。这样，考试题型多是一些发挥性的，让学生用“渔”的本领去为本门课程的学习画上休止符。
四、结语
总之，对于《工程流体力学》课程教学内容改革的初步探索分析，可以促进教学观念的改变，按此目标授课，对教师提出了更高的要求。同时，还可以促进教材建设、实验室建设及其仪器设备的更新，提高学生的动手能力及科研能力，从而实现“学有所用”，“教学相长”。
高等教育教学改革，特别是专业课程体系及教学内容的改革，是一个系统和长期艰巨的实践过程，专业教师任重而道远。只要不断努力和探索实践，就可以开拓出一条提高油气储运工程专业教学质量、更加富有成效的新途径，而且可以取得更好的教改成果。
参考文献:
[1]袁恩熙、工程流体力学[M]、北京:石油工业出版社,2002、
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