流体动力学基础

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流体动力学基础范文第1篇

完成单位：东华大学

“纤维/高速气流两相流体动力学及“应用基础研究”项目解决了纤维在高速气流场中的耦合相互作用问题，这在国内外同类研究中未见报道。作为基础科学研究项目，东华大学纺织学院获得纺织之光2012年度科技奖一等奖的项目，为纺织新技术、新工艺的产生与发展奠定了基础。

纺织气流问题是纺织科学中的重要基础性课题。自上世纪80年代高速气流在喷气织机、喷气纺纱机得到商业化应用以来，在陆续产生了变形丝、网络丝、空气捻接、熔喷非织造和喷气涡流纺纱等现代纺织新技术中，高速气流技术已成为现代纺织加工的主流技术之一。

高速气流与其加工对象——纤维或纱线之间的耦合作用特性是这些技术共有的基本特征。但是，国内外的相关研究还主要局限在低速气流，纤维/高速气流两相流体动力学的基础研究还相对薄弱，难以为高速气流技术的纺织应用提供有力的支撑。

项目研究团队于1995年起，在国家自然科学基金委、教育部和上海市等科研计划项目的支持下，围绕纤维/高速气流两相流动力学开展了系统的研究工作，实现了五个方面的技术创新。

作为项目组成员之一，东华大学教授曾泳春为我们做了更加详细的介绍。首先，构建了基于柔弹性特征的纤维模型。“珠—杆”链式和基于有限单元法的纤维模型，将纤维的柔弹性物理特征纳入其中，实现了纤维在高速气流中位置、取向及变形的合理描述。二是揭示了纤维在高速气流场中的耦合作用特性与运动变形规律。在国际上首次实现了纤维在喷气纺、喷气涡流纺、气流减羽等喷嘴中运动的数值模拟，获得了纤维运动、变形特征及其与高速气流场的相互作用规律。三是实现了纺纱喷嘴内高速气流场流动特性的数值模拟与实验测试。四是对纤维，高速气流两相流体动力学理论研究成果在高速气流纺纱中进行应用。揭示了喷气纺与喷气涡流纺加捻、气流喷嘴减少纱线毛羽的机理，设计了具有自主知识产权的纺纱喷嘴，实现了工艺的系统优化与成纱质量的精确预测。五是将纤维，高速气流两相流体动力学模型拓展应用于超细纤维纺丝拉伸技术中。

基础科学研究不仅仅是实验室中的数据和论文上的文字，它的投产使用才是研发的初衷。纺织科学国家重点学科现代纺织技术研究方向学科带头人之一，本项目的第一完成人，东华大学教授郁崇文让我们看到的是这项研究的前景。

流体动力学基础范文第2篇

关键词：婴儿培养箱；内流场；数值模拟

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.198

0 引言

婴儿培养箱是一种婴幼儿保育设备，采用“空气对流热调节”的循环方式，维持婴儿舱内域流场参数的稳定性。在空气流动循环过程中，路程较长，过程复杂，空气流动状态比较抽象，很难把控空气流速和温度场的分布状态。本文以计算流体动力学知识为基础，利用CFD计算机流体仿真软件，对婴儿培养箱内空气流场进行的可视化模拟研究。

1 婴儿培养箱空气流动循环原理

目前，多数厂家生产的婴儿培养箱是由风扇驱动，采用“纵向空气对流热调节”方式，维持内部空气往复循环的过程。通过空气入口，补充在循环过程中损失的空气；利用电加热器，保证空气的适宜温度；通过风道结构的设计，控制空气流场的分布状态等。其空气循环通道结构主要包括风扇、加热器、腔体、隔板、婴儿舱、前内衬板、上内衬板、后内衬板、婴儿床等。如图1。

2 CFD建模与仿真

基于CFD的婴儿培养箱内空气流场可视化模拟研究，是通过建立婴儿培养箱内空气流场仿真模型，利用CFD计算机流体仿真软件进行仿真，并对仿真结果进行参数化和可视化处理，有效的观察和分析婴儿培养箱内空气流场循环过程[1]。

建立三维仿真模型，采用自适应网格的划分方法进行网格划分，采用瞬态模拟，设置流体计算域和风扇旋转计算域。计算域介质为理想空气，风扇旋转域的运动模式为旋转模式，旋转速度为100rad/s。空气进口温度设为环境温度25℃，出口温度设置为出口平均温度，加热器表面温度为45℃，壁面设置为绝热条件。

参照GB 11243-2008，在模型中设置五个监控点，分别命名为A、B、C、D、E，分别监控其速度、温度和压力的变化[2]。根据求解器收敛情况，判断程序求解运行过程是否正常，及确认求解结束。

3 仿真结果分析

利用CFD软件的后处理器对计算的数据结果进行参数化和可视化分析。建立模型中A、B、C、D、E五点的速度和温度进行分析，与样机实测数据相比较，验证仿真结果的合理性。如表1，2。

由表中数据可以看出，计算值与实测值的分布状态一致，并且五个监控点速度平均值均在0.1m/s以下，监控点温度平均值相互之间最大相差0.1℃，满足国标不大于0.8℃的要求。满足婴儿培养箱内空气流动状态分析使用参数要求，因此可以确认仿真结果是合理的。

4 总结

基于CFD的婴儿培养箱内流场可视化模拟仿真，分析婴儿培养箱内空气流动状态，得到婴儿培养箱内部空气流动特性。经过仿真结果后处理分析，能够进行全方位的视觉观察婴儿培养箱内部空气的整个循环过程和流动特性，并提供详细和完整的数据参数，实现了仿真模型的形象化，可视化，参数化，弥补理论分析的抽象化、简单化和实验分析的周期长，投入成本高等不足问题，为进一步开展的系统研究，结构优化设计等方面提供参考数据。

参考文献：

[1]高飞，李昕.ANSYS CFX 14.0超级学习手册[M].北京：人民邮电出版社，2013：89-90.

流体动力学基础范文第3篇

Verification and Validation

in Scientific Computing

2010,780pp

Hardback

ISBN9780521113601

科学计算中的进展使得建模及模拟成为工程、科学及公共政策决策过程中的一个重要部分。验证和确认是建立在定量准确性评价的概念上的。本书提供了用于模型和模拟验证和确认的基本概念、原理及步骤的全面与系统的发展过程。它的重点放在了利用偏微分方程描述模型和模拟上面。书中所描述的方法可以应用于广泛的技术领域，诸如物理科学、工程及技术，以及工业、环境管理与安全、产品与设备安全、金融投资和政府管理中。

本书共有16章，除第1章外分成5个部分。1.绪论，内容包括建模与模拟的历史及现代的作用、科学计算的可信度、本书的内容概括与使用。第1部分 基本概念，含第2-3章，2.基本概念与术语；3.建模与计算模拟。第2部分 代码验证，含第2-3章，4.软件工程；5.代码验证；6.正确解法。第3部分 解法验证，含第4-6章，7.解法验证；8.离散化误差；9.解法适应。第4部分 模型的验证与预测，含第10-13章，10.模型验证基础；11.确认实验的设计与执行；12.模型准确性评价；13.预测能力。第5部分 涉及规划、管理及实施的问题，含第14-16章，14.建模与模拟的规划与优先化；15.建模与模拟的成熟度评价；16.验证、确认及不确定性量化的开发与责任。

本书的第一作者具有在流体动力学、传热、飞行动力学及固体力学领域39年的研究与开发经验。并且在计算和实验两个领域工作过，他教授过验证和确认领域的30门短课程。现在，他带着技术人员的杰出代表的荣誉已从美国Sandia国家实验室退休。

本书的第二作者是弗吉尼亚理工学院航空与航天及海洋工程系的副教授。他于1998年从北卡罗来纳州立大学获得博士学位后，作为高级技术人员在美国Sandia国家实验室工作了5年。他在计算流体动力学领域发表过许多有关验证和确认的文章。2006年，他因计算科学与工程中的验证和确认方面的研究工作而获得美国青年科学家总统奖（PECASE）。

本书将会受到那些寻求改进模拟结果的可信度及可靠性的各个领域中的研究人员、专业人员及决策者的热诚欢迎。它的内容也适合用作大学课程或供人们自学。

胡光华，

退休高工

(原中国科学院物理学研究所)

流体动力学基础范文第4篇

关键词：流体压强； 伯努利原理； 相对运动

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）02-026-001

一、初中教材中流体压强引起的争议

教师：大量事实和研究表明，流体的流速越大，压强越小。利用这一原理可以解释很多现象，比如最简单的现象如图1，向两张纸中间吹起，两张纸吸到一起。理由是两张纸中间的空气流速快，所以压强小，纸的内外两侧压强不一样，纸受到的压力就不一样，所以两张纸在力的作用下向中间靠拢。

学生：老师，我有不同意见，如果以中间向右流动的空气为参照物，那么两张纸外侧的空气就会向左运动，而且速度比两张纸中间的速度快，根据刚才的结论，流体的流速越大，压强越小，那么就应该得到两张纸在力的作用下向外侧运动。

教师：……

以上是笔者教学过程中一个片断，这部分内容在八下（苏科版）第88页。教材中对于流体压强与流速的关系只有一页的篇幅介绍。根据教材中的内容确实无法回答这个问题。另外流速是矢量，而压强是标量，所以遇到“相对运动”时会无言以对。由于中学教材往往考虑到学生的年龄特点、学习水平，所以把伯努利方程简单化，但是这一句话却无法回答学生的这个相对运动的设想。

二、伯努利方程推导

1.伯努利方程适用条件

伯努利方程表述的是理想流体作定常流动时，流体中压强和流速的规律。

常见流体的动力粘性系数μ都很小，当流场中的速度变化率不大时，流体的剪切应力很小，与流体受到的重力等相比可以忽略不计。这种不可压缩、没有粘滞性的液体叫做理想流体。理想流体是为处理问题方便而人为引入的假想模型。真实流体都是有粘性的。理想流体中因没有剪应力的作用，所以我们在讨论伯努利方程的时候非常便利。

假如流场中曲线每点上的切线都和此点的流速方向重合，这样作出的曲线叫流线。如果每一点的速度随着时间变化而变化，则在不同瞬时拍出的照片将显示不同的流线族，在某一瞬时所有流线的集合构成此瞬时的流谱。如果每点的速度与时间无关，则每一瞬时的流谱相同，这样的运动叫做定常运动。如果运动是定常的，那么轨迹与流线重合。

2.利用微元法进行推导

我们就假设有如图2一段横截面积连续变化的水平流管，取管内的一小段水平流体微元A，其两端的截面与流动方向是垂直的。流体微元的长度为l，加速度为a。我们可以想象在水平方向上有一个力场，此力场的加速度为a。显然，我们可以认为在上述流体微元的左右两端之间的压强差应为：

Δp=ρadl=ρvdv

所以∫dp=∫ρvdv

式中P为某点流体压强,单位:Pa；ρ为流体密度，单位:kg/m3；v为流体速度,单位:m/s;g为重力加速度,单位:m/s2.

从伯努利方程可知:当流体速度增大时,流体的压强减小,反之，当流体速度减小时,流体的压力增大。

三、以惯性系为参照物，研究两张纸的受力情况

假设两张纸中间B点的气体的流速相对于地面是匀速不变的，以B点为参照物，那么在同一流线上远处A点的空气流速是匀速向右的，但是到达B点以后速度为零，这时作用在微元横截面上的力与运动方向相反。因此同理，可以得到流体微元A的左右两端之间的压强差应为：

Δp=-ρadl=-ρvdv

所以∫dp=∫-ρvdv

这样就得到PA>PB,在两张纸的外侧A、C、D保持相对静止，所以各点压强相等，所以两张纸两侧受到的压力仍然大于B点，两张纸会向中间靠拢。

四、对初中教学的建议

初中物理属于模糊物理，对于这一部分内容不可能在初中阶段给学生讲清楚，所以如果有学生有此类争议的话，首先要给与肯定并表扬，对于大部分的学生而言，应该暂时回避，以免造成概念混淆。初中阶段我们只研究以地面为参照物的情况，至于以流体为参照物，我们的学习过程中会继续研究；对于少部分基础较好的同学，应该抓住这个契机，激发他们的兴趣，引导他们进一步的研究并给与帮助，后者是我们希望得到的物理教学的效果，能让学生在学习中发现问题、主动地解决问题，对于接受能力较好的同学宜采用此类方法。

参考文献：

［1］L・普朗特，K・奥斯瓦提奇，K・维格哈特.流体力学概论[M].郭永怀，陆士嘉，译.北京：科学出版社，1981

［2］G・K・巴切勒.流体动力学引论[M].北京：科学出版社，1997

流体动力学基础范文第5篇

Measurement in Fluid

Mechanics

2005, 354pp.

HardcoverUSD85.00

ISBN 978-0-521-81518-5

S.塔沃拉里斯 著

本书全面阐述流体力学中的各种测量方法，既有经典的方法，又有最新的技术，内容包括流量、压力、速度、温度和壁的切应力等参数的测量，以及流动可视化。书中涉及大量有关系统响应、测量的不确定性、信号分析、光学、流体力学仪器和实验室实践等基本素材，还有丰富的插图，大量的参考文献和100多个练习，是流体力学研究的有用工具。

全书分为两部分含15章。第一部分一般概念，含第1~7章。第1章流动的性质和基本原理，论述流体力学的基本原理；第2章测量系统，介绍各种测量系统中所用的定义和概念；第3章测量的不确定性，讨论测量的不确定性的定义和估计的方法；第4章信号调节、识别和分析，叙述信号调节、识别和统计处理所需的仪器操作和程序方面的基础知识；第5章光学实验的基础，介绍光学测量所需的概念和基本知识；第6章流体力学的设备，汇集流体力学测量设备的基本元素，供读者在设计时选择参考；第7章走近完美的试验，讨论进行完美的试验所需的一些因素。第二部分测量技术，含第8~15章。第8章流动压力的测量，介绍在流体动力学试验室测量压力所用的相关设备；第9章流量的测量，阐述测量流量所用的一般仪器和技术；第10章流动的可视化技术，简单介绍流动显示技术的通用方法；第11章局部流动速度的测量，讨论流动速度测量的几种方法；第12章温度的测量，阐述一般的温度计和在流体力学研究中使用的其他测量温度方法；第13章成分的测量，叙述混合流体中识别成分和相对比例的方法；第14章壁切应力的测量，简述流体流动时，与流体接触的表面上流体的切向力；第15章展望，指出实验流体力学发展的方向。

本书自成一体，通俗易懂，可作为流体力学测量相关领域的大学生和研究生的教科书，也可供流体力学测量技术的工程师和科学家参考和阅读。

吴永礼，研究员

(中国科学院力学研究所)

流体动力学基础范文第6篇

关键词：高等流体力学；教学内容；教学方法；教学模式

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）10-0192-03

近几年，计算流体力学与各种工程实际问题的结合越来越密切，已成为解决各种流体流动与传热问题的强有力工具，并已成功应用于建筑、环境、流体机械等技术科学领域。过去只能靠实验手段才能得到的某些结果，现在已可以借助于计算流体力学的手段来完成。在高等建筑院校的土木工程、环境科学与工程等学科中，因涉及大量的流体流动问题，因此，普遍开设了研究生课程――高等流体力学（计算流体力学）。

多年来，计算流体力学的教学内容主要是有限差分法、有限元法、离散化方法等，重点仍然是算法的数学基础、收敛性的证明及离散精度的讨论。在教学过程中发现学生对课程中涉及的大量数学推导感到乏味，课程学完后，如何采用计算流体力学方法对一个具体的流体流动问题进行模拟和分析，学生往往感到无从下手，并且难以正确采用计算流体力学的理论和方法解决工程实际问题，因此学生也不能学以致用。当前的研究生课程教学，不仅在分析问题的深度和广度上显得不足，在教学方法上也存在灵活性不足，互动性不够，缺乏新颖性等问题。因此，结合学科的发展特点对计算流体力学课程现有的教学内容、教学体系及教学方法进行改革，并进一步将计算流体力学理论与解决工程实际问题紧密联系在一起，培养和提高学生的学习能力和创新能力显得尤为必要。

我校研究生课程“高等流体力学”的教学内容紧密围绕计算流体力学的内容，课程组在重庆大学研究生重点课程和重庆市研究生重点课程教改项目“高等流体力学”的资助下，对教学体系、教学内容、教学方法等方面的改革做出了一些尝试，力图使其教学内容反映学科的特色，发挥计算流体力学本身应有的优势。此外，由于研究生课程教学学时有限、学生基础不均，因此，在教学过程中，合理选择教学内容、提高教学效率、拓展课程的专业视野、增强学生学习主动性，使得课程学习更好地服务于课题研究，是该课程必须考虑的几个主要环节。本文围绕高等流体力学课程教学改革进行了一些探讨，并提出了一些建议。

一、优化教学内容

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）已经超越了其传统的外延和内涵，不再仅仅是一些数学理论和概念，而正成为一门建立在经典流体力学与数值计算方法基础之上的新型独立学科。就CFD本质来讲，流体动力学是建立能准确描述具体流动过程的数学微分方程组，依据模拟几何模型和流动过程特点给予相应的边界条件，最后，联立求解方程组，得出一定精度的模拟结果[1]。CFD兼有理论性和实践性的双重特点。特别是随着计算机软硬件技术的发展和数值计算方法的日趋成熟，出现了基于现有流动理论的商用CFD软件，可以通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上定量描述流场的数值解，从而达到研究物理问题的目的。商用软件的出现为学生学习掌握计算流体力学提供了有力的辅助手段，但是计算流体力学所依赖的基本流体力学知识和数学基础仍然是非常重要的。因此，为顺应科学的发展和工程问题研究的需要，计算流体力学作为一门重要的研究生学位课程，在教学中既要注重理论知识讲解，还需拓展其实际应用范围。对于普通建筑工程类专业的研究生来讲，最关心的是如何用CFD手段来解决本研究领域的实际问题，所以关键是掌握计算流体力学关于建模、离散、湍流模型的选择、对流差分项的格式及时间积分格式的特点等内容；学会如何编制自己的CFD程序；如何使用现有的商用软件。

课程的教学目标，要求学生完成高等流体力学课程的学习后，必须掌握流体力学的分析推理方法，常见湍流计算模型以及相关软件（CFD）的使用，要具备利用高等流体力学知识分析和解决实际问题的能力。在课程内容方面的设计上，应注意内容的系统连贯和循序渐进，便于学生掌握基本理论和分析流体力学问题的基本方法。

优化的教学内容包括以下几个部分：①矢量场论；②流体力学基本概念及运动描述；③流体力学基本方程组及其求解；④湍流现象及湍流研究的基本方程；⑤粘性流体流动的数值分析方法；⑥离散化方法；⑦对流与扩散以及流场计算；⑧软件――CFX及其应用。其中，为了加深对流体力学的理性认识和理解，掌握流体力学中的思维特点和较综合的分析推理方法，使学生在理论修养和实际处理流体力学问题的能力上都有明显的提高，课程组教师在教学过程中，新增了离散化方法、对流与扩散以及流场计算和软件应用三个部分的内容。增加了CFD软件的实践教学环节，注重学生的对软件的使用操作的理解，使其学以致用。减少了势流计算、粘性流动解析解以及边界层理论这部分内容。加大了CFD应用程序这部分内容。

教材选用本校课程组编写的《高等流体力学》，帕坦卡编写的《传热与流体流动的数值方法》，和陶文铨编写的《数值传热学》；参考教材选用吴颂平翻译的《计算流体力学基础及其应用》，王福军编写的《计算流体动力学分析》，张兆顺著的《涡流大涡数值模拟的理论和应用》；实践教材选用孙纪宁编著的《ANSYS CFX对流传热数值模拟基础应用教程》；此外，我们还建立了相关的学习网站，网站上有课程大纲、教学内容、学习辅助材料等。

课程学时数共45学时，采用“两段制模式”教学，即将计算流体力学课程分为既有关联、又相互独立的两部分。第一部分以基础知识为主，第二部分以应用为主。两部分独立讲授，第一部分着重讲述流体动力学基本方程、离散化特征、对流差分格式、边界条件的处理、紊流模型等，第二部分讲述流体流动仿真与CFD软件应用。授课对象为学术型硕士、专业型硕士，授课对象是掌握较强流体力学知识的学术型硕士研究生时，强化第一部分内容；授课对象是专业学位研究生时，则侧重第二部分内容。

二、丰富教学方法，注重自主学习能力

1.凝练教学内容，提升教学起点。为了使高等流体力学课程的知识更好地为建筑环境与设备工程、市政工程、环境工程等专业服务，需要对教学内容进行凝练。通过参阅其他理工科院校相关院系的教材和讲义，从中精选出适合专业需要的内容编写教材，并对某些不足进行改进，注重内容的系统性和连贯性，使之既能清晰反映高等流体力学的基本理论，又能结合上述几个专业的实际应用特点，与专业课进行有机衔接和整合。着重收集了与建筑土木工程相关的流体力学内容。

考虑到研究生的知识水平和知识结构与本科生有较大区别，并且多数学生已经掌握了工程流体力学的一些基础知识，选取的教学内容具有较高的起点，使学生在较高的层面上学会应用流体力学这个理论工具。

2.采用精讲多练的教学方法。教学方法由讲授、联想、解疑、归纳、作业这几个部分组成。其中讲授要抓住重点难点，由浅入深的讲解，由于课时较少，内容多，要求学生在上课前充分准备每一讲的内容。在课程教学中改变教师讲、学生听的习惯做法，使学生在课堂上积极思考、踊跃发言。

高等流体力学课程具有理论性强、数学推导能力要求高的特点；但是另一方面，其课时相对较少，为了解决内容深与课时少的矛盾，在授课方法上侧重于精讲多练。对关键的基础理论部分（如流体力学基本守恒方程的推导），安排较多的学时讲深讲透，使学生能够从本质上掌握流体力学这个理论工具。同时，课后安排与基本理论密切相关的习题和工程问题让学生加以训练，使学生加深对理论的理解和消化，同时提高应用理论工具解决实际问题的能力。

3.利用板书、多媒体技术、网络辅助教学相结合的教学手段。高等流体力学课程是一门理论性和应用性都很强的学科，授课手段不应一成不变。在公式推导过程中较多地采用板书的方式更符合学生的思维习惯；对于一些实际工程问题或自然中存在的流体力学现象，采用动画或视频的形式展示更加生动形象，可以帮助学生较快地建立感性认识，从而更好地理解复杂规律。同时，利用网络及时向学生提供教学资源，包括：课程大纲、授课教案、讲义、课后习题、国内外相关教材等资料，旨在给学生提供一个全面、简便、轻松的教学环境。

4.利用试验和CFD模拟加深学生对基本理论的理解。本课程利用学校和学院的实验设备资源，开设演示性实验、验证性试验和设计性试验。安排适量的CFD程序操作课程，并邀请国内外大型设计院人员讲解CFD软件，加深学生对流体力学工程应用的理解。此外，课题组任课教师所从事的科研活动，也给不少学生提供了实践的机会和场所。收集了与建筑土木工程相关的工程案例，通过案例讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课程教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实践问题的能力。

5.启动双语教学。为了便于学生快速准确地理解国际上关于本学科的新知识和先进技术，使学科技术更好的与国际接轨，我们在教学中逐渐开展了双语教学。考虑到学校的实际情况、学生英语水平参差不齐等问题，一开始就全部采用外语教学，势必会影响教学效果，因此在学生学习初期使用母语教学，然后逐渐地部分或全部使用第二语言（英语）进行教学。同时我们加强师资队伍建设，培养年轻的老师出国深造，能够更好地讲解国外原版的专业教材，使学生能够阅读相关技术知识的英文文献资料，在双语教学实践中并且结合工科专业特点，能熟练运用相关的英文编程工具和商业软件，能够应用英文处理和交流相关问题，拓展课程中的专业视野。

三、教学模式：互动式教学

保罗・佛莱雷说过：“没有了对话，就没有了交流；没有了交流，也就没有真正的教育。”[2]互动式教学可以提高学生的学习水平和协作能力，因此成为国际上大力推行的教学策略之一[3]。

相对于本科教育，研究生教学中更注重对学生独立解决实际问题能力的培养，所以在研究生课程教学中更应该采用互动式教学模式，可以更好地激发学生的创作力和培养独立思考能力。教学中改变一味地灌输，注重方法，突出学生的主体地位，发挥其主动性，积极开展讨论式、演讲式、辩论式、案例式等多种形式的教学方法，激发其主动思维、辨析、讨论的热情。我们在课程教学中设计了以小组为单位，针对实际工程问题，进行仿真案例计算。在教学中应当尽量将讲授的新知识转化为学生感兴趣的问题，使抽象的理论内容借助生动具体的案例和多媒体场景形象化；关注学生的个体差异，创造出能够调动学生积极性和学习兴趣的课堂氛围，使学生在宽松的环境中学习和探索。

四、结束语

在计算流体力学的教学实践中，作者把握《高等流体力学》中的重要思想方法，流体力学问题的本质，进行深入浅出、生动活泼的讲解。同时结合作者的科研项目、生活、生产中的实际问题，向学生传授治学方法，培养学生的自主学习能力和创新意识，通过近年的实践收到了良好的效果。

参考文献：

[1]翟建华.计算流体力学（CFD）的通用软件[J].河北科技大学学报，2005，26，（2）.

[2]保罗・佛莱雷.被压迫者教育学[M].上海：华东师范大学出版社，2001.

流体动力学基础范文第7篇

关键词：GLUMA脱敏剂；3MP60复合树脂；牙本质过敏症；疗效观察

牙本质过敏症是口腔门诊常见的病症之一，由于牙釉质完整性受到破坏，牙本质暴露，牙齿受到外界刺激，如冷、热、酸、甜以及摩擦或咬硬物等引起酸痛症状[1]。重度牙本质过敏症以中老年人牙齿多见，因牙体硬组织长期磨耗、磨损，在牙合面出现不均匀磨耗呈凹坑状，出现重度过敏症状[2]。本文使用GLUMA和3MP60联合充填治疗重度牙本质过敏症，临床效果显著，现报道如下。

1资料与方法

1.1 一般资料选择从2011年9月~2012年9月我院门诊治疗诊断为重度牙本质过敏症的患者68例140颗患牙作为观察对象，患者年龄58～82(平均70)岁；其中男36例，女32例。随机分为实验组和对照组，实验组GLUMA和3MP60联合充填72颗患牙，对照组3MP60复合树脂充填68颗患牙。重度牙本质过敏症的主要原因为牙面重度不均匀磨耗、磨损；牙合面磨损呈凹坑状。

1.2 诊断标准[3]依据石川修二的评定标准将牙本质过敏症分为4度， 0度：冷热及机械刺激无疼痛；1度：轻度疼痛或不适感；2度：可以忍受的疼痛；3度：可诱发难以忍受的疼痛。纳入病例为2~3度牙本质过敏症，下颌后牙牙合面磨耗较深凹坑状，有一定充填深度；患牙无龋；无隐裂及创伤；无牙髓炎症状；近3个月未做过脱敏治疗。

1.3 方法用探针检查牙齿敏感点，局部预备洞形，调磨对合过锐牙尖，实验组清洁患牙，吹干后用酸蚀剂酸蚀20s，冲洗吹干后用小棉球蘸最小量GLUMA脱敏剂涂抹于敏感区30~60s，用气枪吹干牙齿表面，使液体薄膜消失，牙齿表面不再发亮，用3MP60复合树脂常规充填，修形、抛光；对照组清洁患牙，吹干后用酸蚀剂酸蚀20s，3MP60复合树脂常规充填，修形、抛光。

1.4疗效评定标准用探针在牙面上滑动，同时用气枪在牙面吹冷空气，观察牙齿疼痛反应。计算治疗前后的疼痛度差值，显效：差值为2或3；有效：差值为1；无效：差值为0 。有效和显效记为有效。有效率（%）=【（显效牙数+有效牙数）/总牙数】×100%

1.5 数据处理所有数据资料均采用SPSS11.0软件进行统计学分析，采用χ2检验，差异有统计学意义（P

2结果

治疗后即刻和3个月后复查时两组疗效比较见表1。

从上表数据可以看出，两组间有统计学差异（P

3讨论

牙齿敏感症是口腔科常见的牙体非龋性疾病之一，重度牙本质过敏症以中老年人多见，多为牙体磨损不均，不良咀嚼习惯等因素引起的，牙本质暴露呈凹坑状，过敏症状较重，影响咀嚼[4]。采用单纯药物脱敏治疗往往疗效不佳。牙本质敏感症的发病机制有神经终末传导学说、牙本质细胞传导学说、流体动力学说[5]，其中流体动力学说认为牙本质小管内的液体流动起重要作用，根据这个理论，对过敏症的有效治疗是封闭牙本质小管，以减少或避免牙本质内的液体流动[6]。3MP60是后牙专用复合树脂，充填治疗前需对充填区进行酸蚀处理，酸蚀使牙本质小管口开放，通透性增加，易增加牙齿敏感症状。GLUMA脱敏剂是在GLUMA粘接剂基础上发展起来的脱敏材料[7]，由5%戊二醛和36%羟乙基甲基烯酸以及水组成，当脱敏剂均匀涂布于牙本质表面，脱敏剂中的戊二醛直接进入开放的牙本质小管，并于小管内液体的蛋白发生反应，使其凝固，降低牙本质小管的通透性，阻塞牙本质小管从而达到脱敏的目的[8-9]。经过临床检测证明，GLUMA脱敏剂和3MP60复合树脂联合充填治疗重度牙本质过敏症疗效明显优于3MP60复合树脂充填，牙齿敏感性降低，疗效满意。

参考文献：

[1] LIANG C, HUANG D, YANG W. Clinical Effect of Transparent Pressure-swage with Delivering Medicine on Dentine Hypersensitivity[J]. Journal of Dental Prevention and Treatment, 2010, 3: 004.

[2] Pol D G, Jonnala J, Chute M, et al. Association Between Dentinal Hypersensitivity, Tooth Wear and Faulty Teeth Cleaning Habits[J]. Journal of the Indian Dental Association, 2011, 5(4): 563.

[3] Umberto R, Claudia R, Gaspare P, et al. Treatment of dentine hypersensitivity by diode laser: a clinical study[J]. International journal of dentistry, 2012, 2012.

[4] Cunha-Cruz J, Wataha J C, Heaton L J, et al. The prevalence of dentin hypersensitivity in general dental practices in the northwest United States[J]. The Journal of the American Dental Association, 2013, 144(3): 288-296.

[5] Cunha-Cruz J, Stout J R, Heaton L J, et al. Dentin Hypersensitivity and Oxalates a Systematic Review[J]. Journal of dental research, 2011, 90(3): 304-310.

[6]YANG H, LI J. Observation on the clinical effect of fluor protector combined with Nd: YAG laser irradiation in treating dentin hypersensitivity[J]. Anhui Medical and Pharmaceutical Journal, 2011, 6: 030.

[7] REN Y, YOU Y, LI B, et al. Treatment of Dentine Hypersensitivity Caused by Ultrasonic Cleaning and Sandblasting Scaling[J]. Journal of Nanchang University (Medical Science), 2012, 12: 020.

流体动力学基础范文第8篇

关键字：离心泵 叶轮 有限单元法 流场

1、前言

离心泵是利用叶轮的高速旋转，带动叶片间的液体一块转动，在离心力的作用下液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量。传统的离心泵设计方法是建立在一元理论和相似理论基础上的模型换算法和速度系数法，速度系数法和模型换算法在实质上是相同的。对于泵的性能参数的最终确定还是通过做出一个泵的样机来进行最终实验以确定最终是否能达到设计扬程和流量，但从实践中发现这种方法的误差较大。随着计算流体力学和相关流体分析软件的发展，现在开始将数值模拟技术运用于泵的设计中并取得良好的经济效果。本文在分析三维紊流的控制方程和边界条件的基础上，以ZBY80-35/45自吸离心泵叶轮设计参数为基础建立了叶轮及其流道的参数化三维实体模型及有限元计算模型。利用有限元分析软件Fluent 对泵设计流量下叶轮内流场进行了数值计算，得到了叶轮内流场速度、压力分布，并对数值计算的结果进行了分析。

2、流体控制方程

1）连续性方程

4、边界条件

对ZBY80-35/45自吸离心泵设计参数为：Q=35m3/h。n=3000RPM，H=45m，ns=62，叶轮进口直径是85mm，出口直径是179mm，叶片数为6。

1）进口边界条件

计算区域的进口边界上的速度为均匀的连续边界，轴向速度由质量守恒定律和无旋假设确定进口轴向速度，考虑叶轮与流体的相对运动，给出叶轮进口截面上的相对速度分布。压力在进口截面上假设为均匀分布。

2）出口边界条件

5、计算区域和数值算法

计算区域为叶轮轴截面内部流体，为了便于反映流场的变化，准确地进行数值模拟，叶轮区域计算网格布置较密；在划分时还考虑了数值模拟精度对网格数量和质量的依赖性。求解采用有限体积法对控制方程进行离散，非藕合隐式求解。压力和速度的耦合采用Simple方法。为提高计算精度，对各种流变量和湍流粘性系数用二阶迎风格式离散，残差减少到10-3数量级。

6、分析结果

由图1可知，绝对速度由进口到出口速度不断增大，由于叶轮为后弯型叶轮，所以靠近工作面的流体速度较大，远离工作面的流体速度较小。图2给出了静压云图，从中可以看出，入口到出口，压力呈上升趋势。压力面的压力明显大于相应位置的吸力面上的压力。在叶片进口处，叶片头部有明显的低压区存在。叶轮压力均匀上升，压力梯度没有明显的波动。因此叶轮设计是合理的。

参考文献

1 关醒凡. 现代泵技术手册[M].北京：宇航出版社，1995

2 王福军。计算流体动力学分析-CFD软件原理与其应用[M].北京：清华大学出版社，2004

3 章本照，印建安，张宏基.流体力学数值方法[M].北京：机械工业出版社，2003