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篇1

關(guān)鍵詞：行業(yè)類(lèi)高校；高等流體力學(xué)；電力特色

作者簡(jiǎn)介：張莉（1973-），女，河南商丘人，上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院，教授；李永光（1957-），男，湖南長(zhǎng)沙人，上海電力學(xué)院科研處處長(zhǎng)，教授。（上海 200090）

基金項(xiàng)目：本文系上海電力學(xué)院研究生學(xué)位課程建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：YKJ-2012004）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）04-0086-02

2007年，上海電力學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）熱能工程二級(jí)學(xué)科首次招生，“高等流體力學(xué)”首次開(kāi)課，授課人數(shù)20余人，隨后幾年間授課人數(shù)逐年增長(zhǎng)。2012年我校動(dòng)力工程與工程熱物理一級(jí)學(xué)科又增設(shè)了工程熱物理、動(dòng)力機(jī)械及工程兩個(gè)二級(jí)學(xué)科，“高等流體力學(xué)”授課范圍擴(kuò)大的同時(shí)，授課人數(shù)也增加到60余人。但是鑒于我校研究生數(shù)量較少、研究生培養(yǎng)歷史較短以及師資力量相對(duì)薄弱等方面的原因，課程教學(xué)的教材只能選用已有的教材。在組織教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)教材普遍存在一些問(wèn)題，如過(guò)于強(qiáng)調(diào)基本理論、對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的要求偏高、工程應(yīng)用方面涉獵很少，或者有些工程學(xué)科專(zhuān)業(yè)的相關(guān)研究生教材又往往缺乏理論深度，工程應(yīng)用背景針對(duì)性強(qiáng)，有的強(qiáng)調(diào)高速氣動(dòng)、有的強(qiáng)調(diào)水動(dòng)葉柵流動(dòng)、有的強(qiáng)調(diào)渦動(dòng)力學(xué)等等。鑒于此，作為行業(yè)類(lèi)非重點(diǎn)高校，在“高等流體力學(xué)”課程的教學(xué)中有必要結(jié)合我校電力特色進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的研究和探討。

一、課程教材的調(diào)研

為了能更好地做好此次教學(xué)研究工作，課程組首先對(duì)高校相關(guān)研究生專(zhuān)業(yè)的“高等流體力學(xué)”教材進(jìn)行了調(diào)研，分別對(duì)清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、華北電力大學(xué)、東北電力大學(xué)等國(guó)內(nèi)若干所大學(xué)相關(guān)課程的教材及內(nèi)容做了簡(jiǎn)單分析。

從調(diào)研情況看，所有高校都對(duì)流體力學(xué)的基本理論很重視，主要教學(xué)內(nèi)容均包括了流動(dòng)的基本概念和基本方程、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)、勢(shì)流理論、渦旋流動(dòng)、理想流體流動(dòng)、粘性流體流動(dòng)等，目的是使研究生通過(guò)學(xué)習(xí)流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握研究流動(dòng)的方法進(jìn)而分析解決實(shí)際的工程流動(dòng)問(wèn)題。同時(shí)，各高校的教材和主要教學(xué)參考書(shū)還注重與自身學(xué)科研究方向的結(jié)合，課程的某些重點(diǎn)內(nèi)容與培養(yǎng)方向相接軌，突出了自身的特色。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，“高等流體力學(xué)”作為研究生學(xué)位課，其教學(xué)內(nèi)容在注重理論基礎(chǔ)的同時(shí)，還必須要與自身的相關(guān)學(xué)科研究方向相結(jié)合，在注重通用理論的基礎(chǔ)上，形成自己的特色。

二、我校授課對(duì)象的情況分析

做好此次的教學(xué)研究工作，還必須對(duì)我校的授課對(duì)象有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。目前，“高等流體力學(xué)”已列為本校工程熱物理、熱能工程、動(dòng)力機(jī)械及工程三個(gè)二級(jí)學(xué)科的研究生學(xué)位課程。盡管上述三個(gè)二級(jí)學(xué)科涉及能源、動(dòng)力、機(jī)械等寬廣的工程領(lǐng)域，但結(jié)合我校的電力特色，這三個(gè)二級(jí)學(xué)科主要是為電力行業(yè)培養(yǎng)高級(jí)的專(zhuān)業(yè)人才，而在電力行業(yè)中流動(dòng)現(xiàn)象多存在于流體機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、換熱設(shè)備、容器、管道等部件，因此，在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)在透徹講解流體力學(xué)微分方程組的基礎(chǔ)上，注重聯(lián)系工程實(shí)際，偏重于講解流體在上述部件中的流動(dòng)以及與這些部件間的相互作用。

研究生生源的實(shí)際情況也是教學(xué)過(guò)程中需要考慮的因素。到目前為止，我校共招收6屆研究生，通過(guò)向歷屆學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)有以下情況存在：部分同學(xué)跨專(zhuān)業(yè)（如：數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、計(jì)算機(jī)與信息專(zhuān)業(yè)等）考入學(xué)校，本科階段沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)“工程流體力學(xué)”課程；即使是研究生與本科專(zhuān)業(yè)背景相同的同學(xué)，他們也普遍認(rèn)為”工程流體力學(xué)”較難，碩士入學(xué)考試時(shí)，大都不選考“工程流體力學(xué)”，這也使得他們可能在大三、甚至大二學(xué)完以后，再也沒(méi)有系統(tǒng)地梳理過(guò)流體力學(xué)知識(shí)。由于各高校專(zhuān)業(yè)方向的側(cè)重點(diǎn)不同，大部分同學(xué)對(duì)電力行業(yè)內(nèi)的流體知識(shí)也不是特別了解；考入學(xué)校的學(xué)生多數(shù)為調(diào)劑生，入學(xué)成績(jī)整體不高。這些情況都表明，我校碩士研究生入學(xué)時(shí)的流體力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱，需要在授課過(guò)程中講授深層次新知識(shí)的同時(shí)，及時(shí)地對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行回顧和提醒。

三、教學(xué)內(nèi)容的組織

基于以上的調(diào)研和分析，課程組首先對(duì)教材進(jìn)行了選取，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了組織。

1.教學(xué)目標(biāo)的明確

“高等流體力學(xué)”是為工程熱物理、熱能工程以及動(dòng)力機(jī)械與工程專(zhuān)業(yè)研究生設(shè)置的專(zhuān)業(yè)學(xué)位課程。根據(jù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需要，結(jié)合長(zhǎng)期本科教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，確定了課程的教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)對(duì)流體力學(xué)的基本概念、基本方程、理想不可壓縮流體的流動(dòng)、粘性不可壓縮流體的流動(dòng)、層流邊界層與紊流流動(dòng)、理想可壓縮流體等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，深化學(xué)生對(duì)流體力學(xué)基本內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的理論水平，為相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)、課題的研究及論文的撰寫(xiě)打好理論基礎(chǔ)。

2.教材的選用

“高等流體力學(xué)”是動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科的一門(mén)傳統(tǒng)課程，有很多課程教材可供選用。通過(guò)調(diào)研比較，西安交通大學(xué)有關(guān)電力生產(chǎn)的學(xué)科研究方向與我校的研究方向比較吻合，其在“動(dòng)力工程及工程熱物理”一級(jí)學(xué)科中的學(xué)位課 “高等流體力學(xué)”選擇了西安交通大學(xué)出版社出版、張鳴遠(yuǎn)等編著的《高等流體力學(xué)》一書(shū)作為教材，課程組通過(guò)對(duì)該書(shū)內(nèi)容的分析，也一致認(rèn)為張鳴遠(yuǎn)等編著的《高等流體力學(xué)》比較適合我校側(cè)重于電力人才培養(yǎng)的需求，因此決定選用該書(shū)作為本校“高等流體力學(xué)”課程的教材。與此同時(shí)，將調(diào)研中搜尋到的各有特點(diǎn)的教材作為參考書(shū)目推薦給學(xué)生供他們參考使用。

3.教學(xué)內(nèi)容的組織

在進(jìn)行“高等流體力學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容的組織時(shí)，結(jié)合我校研究生培養(yǎng)方案和學(xué)科建設(shè)，既照顧到經(jīng)典流體力學(xué)的通用知識(shí)，又重視課程知識(shí)的針對(duì)性、行業(yè)應(yīng)用的特殊性、學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣以及與學(xué)校其他研究生課程的關(guān)聯(lián)性。課程內(nèi)容的組織主要從以下幾個(gè)方面考慮：

（1）奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。“高等流體力學(xué)”是一門(mén)系統(tǒng)性、邏輯性較強(qiáng)的課程，作為碩士研究生的學(xué)位課，在加深學(xué)生對(duì)流動(dòng)所伴隨的物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)、概念的建立及規(guī)律分析的同時(shí)，還應(yīng)努力加深學(xué)生學(xué)科知識(shí)分析和研究問(wèn)題的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解決流體力學(xué)問(wèn)題的水平及能力。

（2）突出電力生產(chǎn)特色。針對(duì)我校研究生的專(zhuān)業(yè)背景和學(xué)科研究方向，強(qiáng)調(diào)本學(xué)科與電力生產(chǎn)流程和設(shè)備的結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生應(yīng)用流體力學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)并解決相關(guān)電力工程問(wèn)題的能力。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，保持基礎(chǔ)理論知識(shí)與工程應(yīng)用知識(shí)的相對(duì)平衡。

（3）注重課程的關(guān)聯(lián)性和完整性。在關(guān)聯(lián)性方面，首先與本科階段的教學(xué)內(nèi)容要有恰當(dāng)?shù)姆止ず豌暯?，其次要避免與其他相關(guān)課程之間缺乏銜接；在自身內(nèi)容體系的完整性方面，既要注意到對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)回顧和補(bǔ)充的必要性，又要對(duì)工程中不常見(jiàn)的復(fù)雜流動(dòng)概念的介紹有所兼顧。

考慮以上幾個(gè)方面，課程組將教學(xué)內(nèi)容梳理成五部分，第一部分安排了“矢量運(yùn)算分析”、“場(chǎng)論知識(shí)”的回顧以及曲線(xiàn)坐標(biāo)、張量分析知識(shí)的補(bǔ)充；第二部分“流體力學(xué)的基本方程”主要介紹流體力學(xué)的基本概念，流體力學(xué)的控制方程組以及一些相關(guān)的重要定理；第三部分“理想不可壓縮流體的流動(dòng)”介紹平面勢(shì)流，空間軸對(duì)稱(chēng)勢(shì)流和理想流體中的旋渦運(yùn)動(dòng)，其中對(duì)平面勢(shì)流里的復(fù)位勢(shì)、疊加法、鏡像法和保角變換法做重點(diǎn)講解；第四部分“粘性不可壓縮流體的流動(dòng)”中介紹納維―斯托克斯方程的精確解，小雷諾數(shù)流動(dòng)，層流邊界層流動(dòng)和紊流，其中對(duì)工程中應(yīng)用較多的層流邊界層流動(dòng)和紊流做重點(diǎn)講解；第五部分“理想可壓縮流體的流動(dòng)”分別介紹一維流動(dòng)和平面流動(dòng)，其中對(duì)一維流動(dòng)做重點(diǎn)講解。

四、教學(xué)模式的探討

學(xué)生的學(xué)習(xí)情況在不斷地發(fā)生變化，這就需要教師不斷根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行教學(xué)模式的探討，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，使他們?cè)谟邢薜膶W(xué)習(xí)時(shí)間中學(xué)習(xí)好內(nèi)容繁多的“流體力學(xué)”。

1.教學(xué)方法

“高等流體力學(xué)”是一門(mén)基礎(chǔ)課，基本概念和基礎(chǔ)理論部分內(nèi)容較多，涉及的公式推導(dǎo)也比較多，傳統(tǒng)的“黑板板書(shū)”的教學(xué)手段對(duì)教學(xué)信息的處理和呈現(xiàn)都比較單一，造成學(xué)生對(duì)于傳熱學(xué)內(nèi)容的理解和掌握有一定的難度。為此，課程組以教材為藍(lán)本編制了電子課件，教學(xué)中采用板書(shū)與多媒體相結(jié)合的教學(xué)模式，突出傳統(tǒng)板書(shū)中能夠清晰講解復(fù)雜理論推導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，充分利用多媒體教學(xué)信息量大、圖像清晰生動(dòng)的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的嘗試，這種教學(xué)方法既達(dá)到了避免研究生在課堂上因長(zhǎng)時(shí)間精力高度集中而產(chǎn)生疲勞的問(wèn)題，又有利于他們理解并掌握復(fù)雜的流體力學(xué)基本理論的教學(xué)效果。

2.教學(xué)手段

盡管本課程以課堂講授教學(xué)方式為主，但要避免“填鴨式”的講授，要注重以啟發(fā)式講授為主的多種教學(xué)方法的綜合應(yīng)用，提高課堂教學(xué)的趣味性，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。課程組結(jié)合本科“工程流體力學(xué)”多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中注意做到幾個(gè)注重：注重物理概念與數(shù)學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)調(diào)物理含義的數(shù)學(xué)表示以及數(shù)學(xué)內(nèi)容的物理解釋?zhuān)患茸⒁鈬?yán)格的理論推導(dǎo)，又注意敘述的深入淺出；注重教學(xué)思路，教學(xué)方法，在引進(jìn)概念介紹方法時(shí)，突出解決問(wèn)題的思維方法及推理要點(diǎn)；注重從與教材不同的角度或思路來(lái)講述同一教材內(nèi)容，以豐富學(xué)生思維和聯(lián)想能力；注重引導(dǎo)學(xué)生圍繞課程內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題，同時(shí)再結(jié)合課程組教師的科研積累，搜集并提煉出了大量與電力生產(chǎn)緊密關(guān)聯(lián)的工程案例，通過(guò)案例的討論和分析，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的興趣，提升課堂教學(xué)的互動(dòng)效果，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析并解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.輔助教學(xué)

僅僅通過(guò)課堂上對(duì)教材的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須配套地做大量的習(xí)題，才能較好地使學(xué)生掌握具有理論性強(qiáng)、公式多、數(shù)理基礎(chǔ)要求高的“高等流體力學(xué)”課程。考慮到我校研究生教學(xué)的特點(diǎn)，課程組根據(jù)教材的主要內(nèi)容編寫(xiě)了典型習(xí)題集。習(xí)題集力圖做到習(xí)題具有典型性，能夠?qū)?yīng)教學(xué)內(nèi)容的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)習(xí)題的練習(xí)，能有效地掌握教材中的基本知識(shí)。此外，習(xí)題集中的習(xí)題也盡可能地結(jié)合電力生產(chǎn)中的流動(dòng)問(wèn)題，幫助學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)工程問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)識(shí)和思考，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力。

4.課程考核

課程考核成績(jī)應(yīng)該能夠較為客觀(guān)地反映學(xué)生對(duì)課程的整體學(xué)習(xí)情況。為了全面地反映學(xué)生的全程學(xué)習(xí)過(guò)程和最終的學(xué)習(xí)效果，課程組經(jīng)討論明確了課程的總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)綜合評(píng)定得出，平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)的分配比例是2∶8。平時(shí)成績(jī)包含作業(yè)、考勤、課堂表現(xiàn)等幾部分。期末考試采用筆試形式，考試試卷從建立的試卷庫(kù)中隨機(jī)抽取。

期末考試是課程考核的重頭戲，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也為了增強(qiáng)教師的工作責(zé)任心，實(shí)行考、教分離是一個(gè)較好的督促辦法。為此，2012年課程組根據(jù)課程的教學(xué)要求組織編寫(xiě)了試卷庫(kù)。試卷庫(kù)中的試題符合教學(xué)大綱的要求，內(nèi)容豐富、形式多樣、題型一致，試題表述清楚，要求明確，無(wú)偏題、怪題，難易得當(dāng)，考核的知識(shí)點(diǎn)覆蓋面寬，能考核學(xué)生掌握知識(shí)以及應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行綜合分析能力的情況。此次編寫(xiě)的試卷庫(kù)共包含試卷6份，至少夠三年使用，隨著試卷庫(kù)的使用，課程組還擬將對(duì)試卷庫(kù)進(jìn)行不斷擴(kuò)充。

五、結(jié)束語(yǔ)

“高等流體力學(xué)”的日常教學(xué)工作一個(gè)任重而道遠(yuǎn)，為了適應(yīng)高等流體力學(xué)服務(wù)于日新月異的學(xué)科發(fā)展的需求，提高該學(xué)位課程的教學(xué)效果，更好地為本校研究生人才培養(yǎng)服務(wù)，課程組將把教學(xué)研究工作不斷地持續(xù)進(jìn)行下去，搜集最新最前沿的相關(guān)信息以補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，探討教學(xué)模式以提高教學(xué)效果，及時(shí)對(duì)習(xí)題庫(kù)和試卷題庫(kù)進(jìn)行更新。相信只要教師多花一點(diǎn)時(shí)間，多動(dòng)一點(diǎn)腦筋，多找一些教育學(xué)生的切入點(diǎn)，因材施教，一定能取得好的教育效果。

參考文獻(xiàn)：

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篇2

【關(guān)鍵詞】三本院校：工程力學(xué)；課程教學(xué)；現(xiàn)狀；教學(xué)改革

目前企業(yè)對(duì)人才觀(guān)念有了很大的改變，之前企業(yè)過(guò)于重視技能型人員的需求，而現(xiàn)在很多企業(yè)更加注重綜合型人才的需求。就目前教育體系而言，職業(yè)技能素質(zhì)并不能完全代表勞動(dòng)者的素質(zhì)，因?yàn)槁殬I(yè)道德、職業(yè)精神、安全意識(shí)、社會(huì)責(zé)任感、環(huán)保意識(shí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力以及矛盾處理能力等都是勞動(dòng)者素質(zhì)的范疇。所以培養(yǎng)熟練技能的勞動(dòng)者并不是職業(yè)教育的唯一目標(biāo)，培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任的公民也是職業(yè)教育的主要目的。隨著時(shí)代的發(fā)展，在教育觀(guān)念方面，素質(zhì)觀(guān)逐漸取代技能觀(guān)，培養(yǎng)學(xué)生的全面發(fā)展、讓學(xué)生成為綜合型人才已經(jīng)成為現(xiàn)代職業(yè)教育的主要發(fā)展趨勢(shì)。企業(yè)人才需求的觀(guān)念是促進(jìn)工程力學(xué)課程改革最主要的因素。

一、工程力學(xué)的應(yīng)用

工程力學(xué)應(yīng)用的范圍主要有：材料力學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)四種類(lèi)型。具體內(nèi)容如下：①材料力學(xué)。在物品生產(chǎn)過(guò)程中，材料選擇十分重要，材料自身的剛度、強(qiáng)度以及韌性決定了物品使用的穩(wěn)定性。在生活中，機(jī)械生產(chǎn)、建筑結(jié)構(gòu)都運(yùn)用到材料力學(xué)。就連零食的包裝袋、鉚釘在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程中也必須涉及到材料力學(xué)。②固體力學(xué)。固體力學(xué)研究?jī)?nèi)容涉及物體的塑性、彈性以及線(xiàn)性等諸多問(wèn)題。固體力學(xué)主要應(yīng)用于航空航天、房屋橋梁建設(shè)等行業(yè)。此外，在地質(zhì)勘探的過(guò)程中也離不開(kāi)固體力學(xué)原理的支持。③流體力學(xué)。在地球上水和空氣是最常見(jiàn)的流體物質(zhì)，因此水與空氣是流體力學(xué)主要的研究領(lǐng)域。像飛行器、潛艇、水面艦艇、航母等軍工業(yè)的發(fā)展都運(yùn)用到流體力學(xué)原理。同時(shí)，像石油、天然氣、地下水等與人們休戚相關(guān)的資源開(kāi)發(fā)也需要流體力學(xué)原料的支持。④結(jié)構(gòu)力學(xué)。結(jié)構(gòu)力學(xué)主要分為：狹義結(jié)構(gòu)力學(xué)與廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)這兩種范圍。狹義結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容有：杠桿組成的體系、平面杠桿系。廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)研究?jī)?nèi)容有：平板、殼體以及塊體等領(lǐng)域。像汽車(chē)生產(chǎn)、橋梁與居民住宅建設(shè)、配電系統(tǒng)架構(gòu)都運(yùn)用到結(jié)構(gòu)力學(xué)。同時(shí)在地球地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的研究、地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)等領(lǐng)域也存在結(jié)構(gòu)力學(xué)的身影?？梢哉f(shuō)，工程力學(xué)應(yīng)用與我們的生產(chǎn)、生活有著密切的聯(lián)系。

二、三本院校工程力學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

1、課程內(nèi)容不系統(tǒng)

工程力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，它主要涉及機(jī)械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等各種工程與力學(xué)結(jié)合的領(lǐng)域，分為六大研究方向：非線(xiàn)性力學(xué)與工程、工程穩(wěn)定性分析及控制技術(shù)、應(yīng)力與變形測(cè)量理論和破壞檢測(cè)技術(shù)、數(shù)值分析方法與工程應(yīng)用、工程材料物理力學(xué)性質(zhì)、工程動(dòng)力學(xué)與工程爆破。盡管工程力學(xué)一直是我國(guó)各大高校的重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)，但是對(duì)于課程內(nèi)容的選擇不夠系統(tǒng)。尤其是三本院校，由于教育投入相對(duì)較低，很多三本院校課程內(nèi)容的設(shè)置并沒(méi)有緊跟社會(huì)的需求，并沒(méi)有以學(xué)生自身發(fā)展為中心。工程力學(xué)的學(xué)術(shù)含量較高，課程內(nèi)容不系統(tǒng)導(dǎo)致畢業(yè)生缺乏社競(jìng)爭(zhēng)力。

2、忽視實(shí)踐

工程力學(xué)課程和其它專(zhuān)業(yè)課程存在明顯不同，它是集理論與實(shí)踐于一身的課程。但是就目前實(shí)際教學(xué)情況而言，很多三本院校忽視工程力學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：第一，實(shí)訓(xùn)課程比例較小。在工程力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中，實(shí)訓(xùn)課程和理論課程的比例通常為3：7，不平衡的課程比例，會(huì)影響學(xué)生的實(shí)踐能力，不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。此外，實(shí)訓(xùn)課程安排時(shí)間過(guò)于集中，通常在一段時(shí)間內(nèi)全部為實(shí)訓(xùn)課程。第二，實(shí)訓(xùn)成績(jī)占總成績(jī)的比例較低。在工程力學(xué)考試中，很多高校還是以筆試成績(jī)?yōu)橹?，忽視學(xué)生的實(shí)訓(xùn)成績(jī)，這會(huì)讓學(xué)生從思想意識(shí)是忽視實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)。

三、工程力學(xué)教學(xué)方法改革的措施

1、增加實(shí)踐

實(shí)訓(xùn)是學(xué)生實(shí)踐的重要體現(xiàn)，理論和實(shí)踐之間存在非常緊密的聯(lián)系。理論指導(dǎo)實(shí)踐的發(fā)展，而實(shí)踐可以檢驗(yàn)出理論的正確性，它們之間相輔相成。長(zhǎng)期以來(lái)，很多高校忽視工程力學(xué)實(shí)訓(xùn)課程的發(fā)展，阻礙了學(xué)生實(shí)踐能力的提升。為了學(xué)生實(shí)踐能力可以采取以下兩種措施：第一，增加實(shí)訓(xùn)課程數(shù)量。讓實(shí)訓(xùn)課時(shí)與理論課程保持合理的比例。并且，為了增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，實(shí)訓(xùn)課程要與理論課程相匹配。此外，保證實(shí)訓(xùn)與理論課程的時(shí)間間隔，避免出現(xiàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與理論內(nèi)容相互脫節(jié)的情況。第二，增加實(shí)訓(xùn)成績(jī)的比例。三本院校將常規(guī)的實(shí)訓(xùn)課程成績(jī)納入到學(xué)生期中、期末的成績(jī)當(dāng)中，這樣可以讓學(xué)生重視實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)。通過(guò)實(shí)訓(xùn)可以暴露出工程力學(xué)課程教學(xué)的不足之處，這樣中職院?？梢詫?duì)教學(xué)方式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。并且，通過(guò)實(shí)訓(xùn)可以提升學(xué)生的實(shí)踐能力，有利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

2、改革教學(xué)方法

由于教學(xué)觀(guān)念的落后，板書(shū)、照本宣科仍然是工程力學(xué)課程教學(xué)的過(guò)程中最普遍的教學(xué)方式。這種填鴨式的教學(xué)方式雖然可以使短期內(nèi)讓學(xué)生記住工程力學(xué)的相關(guān)概念，但是學(xué)生只知定義，缺乏理解，這使得學(xué)生在實(shí)踐的過(guò)程中缺乏理論性的指導(dǎo)。為了提高教師的教學(xué)效率，教師必須采用多種教學(xué)方式。首先，可以采取多媒體教學(xué)。很多工程力學(xué)內(nèi)容過(guò)于概念化，學(xué)生很難理解。多媒體教學(xué)具有圖文并茂的特點(diǎn)，可以將概念化的理論知識(shí)通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等形式表現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生對(duì)工程力學(xué)的理解更加簡(jiǎn)潔明了、更加直觀(guān)。第二，將課堂時(shí)間留給學(xué)生。長(zhǎng)期以來(lái)，教師一直占據(jù)課堂的主要地位，學(xué)生只是一味的記筆記，這樣不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。因此在工程課程教學(xué)中，必須將課堂還給學(xué)生，可以將學(xué)生分成若干個(gè)小組，讓每個(gè)學(xué)生都能參與到學(xué)習(xí)之中，教師只是起到指導(dǎo)作用。

3、構(gòu)建教學(xué)評(píng)價(jià)體系

教學(xué)質(zhì)量是衡量工程力學(xué)課程安排是否合理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)質(zhì)量的提高不僅需要硬件的投入，更需要科學(xué)的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系和平時(shí)學(xué)生期中、期末考試一樣，通過(guò)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，高?？梢粤私獾浇虒W(xué)中的不足，教師通過(guò)教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以調(diào)整自己對(duì)進(jìn)行的教學(xué)方法進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系使電子教學(xué)學(xué)課程變的更加合理、更加科學(xué)、更加有效。

篇3

關(guān)鍵詞：培養(yǎng)方案；教學(xué)計(jì)劃；滑鐵盧大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)；湖南大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）30-0001-04

一、引言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的不斷深入，企業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)、工作手段、專(zhuān)業(yè)化分工、工作方式、對(duì)產(chǎn)品的要求及制約企業(yè)發(fā)展的主要矛盾都發(fā)生了顯著的變化，這種需求的變化導(dǎo)致企業(yè)對(duì)大學(xué)畢業(yè)生的能力需求發(fā)生巨大的變化。目前，國(guó)內(nèi)外都非常重視學(xué)生能力的培養(yǎng)。中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)2012年12月的機(jī)械工程教育峰會(huì)主題就是“聚焦學(xué)生能力的培養(yǎng)”，大連理工大學(xué)的李志義教授提出以學(xué)生能力為導(dǎo)向的培養(yǎng)方案和課堂教學(xué)改革，從克服培養(yǎng)方案的十個(gè)傾向、重構(gòu)培養(yǎng)方案的十個(gè)方面及實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的十個(gè)轉(zhuǎn)變?cè)敿?xì)地討論了研究型大學(xué)如何以學(xué)生能力為導(dǎo)向來(lái)構(gòu)架專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案及實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)變。華中科技大學(xué)吳昌林教授提出改革課程教學(xué)方法、營(yíng)造學(xué)生自主探究的環(huán)境。推進(jìn)了基于主動(dòng)實(shí)踐“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革和機(jī)械設(shè)計(jì)與制作能力培養(yǎng)系列Project。重慶大學(xué)的陳兵奎教授將畢業(yè)要求細(xì)化到每門(mén)課程中，采用課堂講授+自學(xué)環(huán)節(jié)+專(zhuān)題作業(yè)+項(xiàng)目設(shè)計(jì)+小組討論+……的過(guò)程性評(píng)價(jià)和考試環(huán)節(jié)的終結(jié)性評(píng)價(jià)的綜合評(píng)價(jià)手段對(duì)課程教學(xué)過(guò)程和方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且在制度上保證期末考試在總成績(jī)比例中不超過(guò)40%。國(guó)外在十多年前就提出并持續(xù)發(fā)展和倡導(dǎo)了全新的CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation，即構(gòu)思―設(shè)計(jì)―實(shí)現(xiàn)―運(yùn)行）工程教育理念和以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的CDIO大綱。這些都說(shuō)明以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的高校人才培養(yǎng)方案和課程教學(xué)改革已提上日程。筆者受?chē)?guó)家留學(xué)基金委資助，在滑鐵盧大學(xué)進(jìn)行研究和訪(fǎng)學(xué)，能夠深入院系和課堂了解該校本科教學(xué)情況。又鑒于國(guó)外大多數(shù)綜合性大學(xué)本科專(zhuān)業(yè)只有機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)沒(méi)有車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)，筆者對(duì)比研究滑鐵盧大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)和湖南大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案和課程設(shè)置，為各高校人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃修訂提供一定的可參考的經(jīng)驗(yàn)。

二、滑鐵盧大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案

滑鐵盧大學(xué)位于加拿大滑鐵盧市，是一個(gè)以數(shù)學(xué)著名、以工科為主、以產(chǎn)學(xué)合作教育為辦學(xué)特色的綜合性大學(xué)?，F(xiàn)有本科生30000人，研究生5100余名。工程院是滑鐵盧大學(xué)最大的學(xué)院，機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)是工程院14個(gè)專(zhuān)業(yè)之一，機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)本科四年的學(xué)習(xí)是在四年零八個(gè)月內(nèi)完成的，每年分為秋（9月到12月）、冬（1月到4月）、春（5月到8月）三個(gè)學(xué)期，每個(gè)學(xué)期為期4個(gè)月的時(shí)間，學(xué)生需要完成八個(gè)學(xué)期的學(xué)術(shù)學(xué)期和六個(gè)學(xué)期的工作學(xué)期，沒(méi)有寒暑假。學(xué)術(shù)學(xué)期的課程由核心課程、通識(shí)選修課程和專(zhuān)業(yè)選修課程組成。

1.核心課程。包括學(xué)位31門(mén)學(xué)分核心課程和7門(mén)非學(xué)分核心課程。31門(mén)學(xué)分核心課程主要包括兩大類(lèi)：（1）自然科學(xué)基礎(chǔ)核心課程6門(mén)（1門(mén)化學(xué)領(lǐng)域、3門(mén)數(shù)學(xué)領(lǐng)域、1門(mén)力學(xué)領(lǐng)域和1門(mén)電學(xué)領(lǐng)域的課程），分別是：CHE102工程化學(xué)、MATH115工程線(xiàn)性代數(shù)、MATH116工程微積分1、MATH118工程微積分2、PHYS115力學(xué)、GENE123電氣工程。（2）專(zhuān)業(yè)核心課程25門(mén)，分別是：ME100機(jī)械工程導(dǎo)論1、ME101機(jī)械工程導(dǎo)論2、ME115材料結(jié)構(gòu)和屬性、ME201高等微積分、ME202工程統(tǒng)計(jì)學(xué)、ME203常微分方程、ME212動(dòng)力學(xué)、ME219固體力學(xué)1、ME220固體力學(xué)2、ME230材料行為學(xué)、ME250熱力學(xué)1、ME262微處理器和數(shù)字邏輯器導(dǎo)論、ME269機(jī)電設(shè)備和電加工、ME303高等工程數(shù)學(xué)、ME321機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、ME322機(jī)械設(shè)計(jì)1、ME340機(jī)械制造、ME351流體力學(xué)1、ME353傳熱學(xué)1、ME354熱力學(xué)2、ME360控制系統(tǒng)導(dǎo)論、ME362流體力學(xué)2、ME380機(jī)械工程課程設(shè)計(jì)、ME481機(jī)械工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)1、ME482機(jī)械工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)1。（3）7門(mén)非學(xué)分核心課程分別是研討課（ME100B、ME200A、ME200B、ME300A、ME300B、ME400A、ME400B）。這些課程內(nèi)容大致包括機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的課程結(jié)構(gòu)和選課方法；學(xué)校、院系的組織架構(gòu)和日常運(yùn)轉(zhuǎn)；學(xué)生社團(tuán)；就業(yè)機(jī)會(huì)；安全教育；圍繞核心課程的主題討論；機(jī)械工程前沿研究討論及學(xué)校已做的科學(xué)研究等。*課程后面括號(hào)內(nèi)的編號(hào)為課程代碼，以1開(kāi)頭的代碼是大學(xué)一年級(jí)的課程，依此類(lèi)推。

2.通識(shí)選修課程。需要在技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)三類(lèi)課程中選修4門(mén)課程。分別為：（1）技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響類(lèi)課程選修1門(mén)；這類(lèi)課程有：ANTH102社會(huì)與文化人類(lèi)學(xué)導(dǎo)論、ECE390工程設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)學(xué)和對(duì)社會(huì)的影響、ENVS105環(huán)境管理與倫理、ERS215環(huán)境與可持續(xù)性評(píng)價(jià)、SOC232技術(shù)和社會(huì)變革等20門(mén)。（2）工程經(jīng)濟(jì)學(xué)類(lèi)課程選修1門(mén)；MSCI 261機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)規(guī)定選修工程財(cái)務(wù)管理。（3）人文社會(huì)科學(xué)類(lèi)選修2門(mén)；這類(lèi)課程有哲學(xué)、政治學(xué)、歷史、人文、和平與沖突、人力資源管理、音樂(lè)、心理學(xué)、國(guó)際關(guān)系研究等。

3.專(zhuān)業(yè)選修課程。需要在六個(gè)專(zhuān)業(yè)方向流體力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與固體力學(xué)、材料工程與工藝、焊接、自動(dòng)化與控制、熱工程選修7門(mén)課程。大三選修3門(mén)，大四選修4門(mén)。（1）流體力學(xué)方向：ME564渦輪機(jī)、ME564空氣動(dòng)力學(xué)、ME564工程設(shè)計(jì)、ME567計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和消防安全工程、ME571空氣污染。（2）機(jī)械設(shè)計(jì)與固體力學(xué)方向：ME423機(jī)械設(shè)計(jì)、ME435工業(yè)冶金、ME542先進(jìn)的動(dòng)力學(xué)與振動(dòng)、ME526疲勞和斷裂分析、ME538焊接的設(shè)計(jì)制造和質(zhì)量控制、ME555計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、ME559有限元方法。（3）材料工程與工藝方向：ME435工業(yè)冶金、ME463焊接工藝、ME526疲勞和斷裂分析、ME531物理冶金應(yīng)用于制造、ME533金屬及復(fù)合材料、ME535焊接冶金、ME538焊接的設(shè)計(jì)制造和質(zhì)量控制。（4）焊接方向：ME435工業(yè)冶金、ME463焊接工藝、ME526疲勞和斷裂分析、ME535焊接冶金、ME538焊接的設(shè)計(jì)制造和質(zhì)量控制、ME547機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)和控制：（可選）。（5）自動(dòng)化與控制方向：ME435工業(yè)冶金、ME538焊接的設(shè)計(jì)制造和質(zhì)量控制、ME547機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)和控制、ME548數(shù)控機(jī)床1、ME555計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、ME559有限元方法、ME561流體動(dòng)力控制系統(tǒng)。（6）熱工程方向：ME452能量轉(zhuǎn)移的建筑物、ME456傳熱學(xué)2、ME459能量轉(zhuǎn)換、ME557燃燒學(xué)1、ME559有限元方法、ME567消防安全工程、ME571空氣污染。滑鐵盧大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的定位是培養(yǎng)機(jī)械工程師，機(jī)械工程師需要能處理任何運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，如機(jī)器人、馬達(dá)、泵和車(chē)輛等。在所有的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中，機(jī)械工程師都需要從工藝和系統(tǒng)的角度參與設(shè)計(jì)、制造、研發(fā)和維護(hù)機(jī)械的幾乎每一個(gè)階段。機(jī)械工程師需要理解力學(xué)和熱力學(xué)基本定律、力對(duì)固體和流體的影響、熱在物質(zhì)內(nèi)傳遞的規(guī)律、工程材料的性能以及針對(duì)特定的功能設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的能力。從以上的課程設(shè)置可以看出，滑大機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)正是從培養(yǎng)一個(gè)合格的機(jī)械工程師的角度來(lái)設(shè)置課程的。從數(shù)學(xué)、力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱學(xué)、材料學(xué)、制造工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)、自動(dòng)化和控制這些方向完成一個(gè)機(jī)械工程師應(yīng)該具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

三、湖南大學(xué)產(chǎn)學(xué)合作教育的開(kāi)展情況車(chē)輛工程培養(yǎng)方案

湖南大學(xué)起源于中國(guó)古代四大書(shū)院之一、創(chuàng)建于公元976年的岳麓書(shū)院，迄今已歷時(shí)千余年，故又稱(chēng)“千年學(xué)府”。是一所理科基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)、工科實(shí)力雄厚、人文學(xué)科獨(dú)具深厚文化背景、經(jīng)濟(jì)管理學(xué)科富有特色的綜合性、開(kāi)放式、研究型全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)?，F(xiàn)有本科生20400余人，研究生11000余人。車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)隸屬于湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院，形成了以汽車(chē)車(chē)身、汽車(chē)底盤(pán)、汽車(chē)安全等核心內(nèi)容見(jiàn)長(zhǎng)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)特色；推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高水平的專(zhuān)業(yè)教學(xué)與高水平的科學(xué)研究相結(jié)合，注重能力導(dǎo)向，培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才。湖南大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)位課程由通識(shí)課程、核心課程、選修課程及集中實(shí)踐環(huán)節(jié)組成。

1.通識(shí)課程。包括通識(shí)必修和通識(shí)選修兩大類(lèi)：（1）通識(shí)必修課程（思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、形勢(shì)與政策、中國(guó)近現(xiàn)代史綱要、基本原理、大學(xué)英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)基本能力測(cè)試、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與程序設(shè)計(jì)、心理素質(zhì)與生涯發(fā)展、體育）。（2）通識(shí)選修課程（岳麓講壇、文學(xué)藝術(shù)領(lǐng)域必選一門(mén)、社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域必選一門(mén)）。

2.核心課程。包括三大類(lèi)：學(xué)門(mén)核心課程、學(xué)類(lèi)核心課程和專(zhuān)業(yè)核心課程。（1）工學(xué)學(xué)門(mén)核心課程（高等數(shù)學(xué)A、線(xiàn)性代數(shù)A、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)A、普通物理A、普通物理實(shí)驗(yàn)A、普通化學(xué)）。（2）機(jī)械學(xué)類(lèi)核心課程（機(jī)械工程圖學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)基礎(chǔ)、電工電子學(xué)、控制工程基礎(chǔ)、工程中的數(shù)值方法）。（3）車(chē)輛專(zhuān)業(yè)核心課程[汽車(chē)構(gòu)造（含發(fā)動(dòng)機(jī)原理）、汽車(chē)?yán)碚摗⑵?chē)設(shè)計(jì)、汽車(chē)電子技術(shù)（含嵌入式系統(tǒng)）、汽車(chē)制造工藝]。

3.專(zhuān)業(yè)選修課程。包括兩大類(lèi)：專(zhuān)業(yè)限選課程和專(zhuān)業(yè)方向選修課程。（1）專(zhuān)業(yè)限選課程選修6門(mén)[汽車(chē)導(dǎo)論與法規(guī)（必選）、新能源汽車(chē)基礎(chǔ)（必選）、機(jī)械振動(dòng)學(xué)（必選）、有限元分析、工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、汽車(chē)NVH技術(shù)、汽車(chē)結(jié)構(gòu)CAE技術(shù)、汽車(chē)碰撞CAE技術(shù)、汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)]。（2）專(zhuān)業(yè)方向選修課程：任選一個(gè)方向修課。①車(chē)身方向（車(chē)身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、車(chē)身制造工藝學(xué)、汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)、汽車(chē)人機(jī)工程學(xué)、車(chē)身CAD技術(shù)）。②底盤(pán)方向（汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制、汽車(chē)懸架、液壓氣壓與電傳動(dòng)、汽車(chē)底盤(pán)性能仿真）。③安全方向（汽車(chē)安全技術(shù)、人體損傷生物力學(xué)、汽車(chē)安全性實(shí)驗(yàn)技術(shù)、智能車(chē)輛、汽車(chē)安全仿真理論與方法）。④新能源汽車(chē)方向（電動(dòng)車(chē)輛原理與構(gòu)造、電動(dòng)車(chē)輛設(shè)計(jì)、電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池技術(shù)、電驅(qū)動(dòng)及控制技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)性能仿真）。

四、對(duì)比分析

滑鐵盧大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)和湖南大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃對(duì)比見(jiàn)表1：

從以上的對(duì)比可以看出，滑鐵盧大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的課程門(mén)數(shù)和學(xué)時(shí)數(shù)都大大少于湖南大學(xué)車(chē)輛專(zhuān)業(yè)，尤其是通識(shí)課程部分。滑鐵盧大學(xué)每門(mén)課基本上都是每周只上3小時(shí)，可以一次上完，也可以分兩次上，由教師決定。每門(mén)課程的課程大綱（SYLLABUS）包括以下8個(gè)部分：（1）Contact Info（任課教師的聯(lián)系方式）：列出任課教師的姓名、辦公地點(diǎn)、電話(huà)和郵箱地址；（2）Lectures（課程講授）：列出上課的時(shí)間地點(diǎn)；（3）communication（交流）：明確學(xué)生跟老師交流的平臺(tái)；老師的課件、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和課程中包括的編程代碼都會(huì)以郵件的形式上傳到UW-Learn平臺(tái)，學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)提交作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和編程代碼；（4）Labs（實(shí)驗(yàn)）：明確實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)、時(shí)間安排、學(xué)生分組安排及實(shí)驗(yàn)的題目；（5）Assignments（作業(yè)）：布置作業(yè)的題目、作業(yè)要求、提交作業(yè)的時(shí)間；有些課程還有Project的要求；（6）Tutorials（輔導(dǎo)）：按學(xué)生的姓氏的字母排序分組安排輔導(dǎo)及各組輔導(dǎo)的具體時(shí)間和輔導(dǎo)的內(nèi)容；（7）Final Exam（期末考試）：明確考試的要求；（8）Grading（成績(jī)構(gòu)成）：明確實(shí)驗(yàn)、作業(yè)和期末考試所占的比例；基本上每門(mén)課程的期末考試的比例不會(huì)超過(guò)50%、實(shí)驗(yàn)的比例會(huì)在20%左右、作業(yè)在30%左右?；F盧大學(xué)本科生的課程任務(wù)很重，課后作業(yè)量很多，并且要求很?chē)?yán)，必須在規(guī)定時(shí)間提交作業(yè)的，否則零分計(jì)算。每門(mén)課程有完善的TA（助教）制度。

湖南大學(xué)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)大一大二大類(lèi)招生，整個(gè)機(jī)械類(lèi)的課程一樣，夯實(shí)數(shù)學(xué)力學(xué)和機(jī)械基礎(chǔ)，大三重在專(zhuān)業(yè)核心課程，大四實(shí)施方向課程，與就業(yè)和研究方向接軌，整體知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，突出了本專(zhuān)業(yè)的特色。從2011年開(kāi)始，湖南大學(xué)要求每門(mén)課程都要在教務(wù)處課程中心建立課程網(wǎng)站，上傳與該課程相關(guān)的所有內(nèi)容。課程大綱也必須包括以上八個(gè)部分，并且開(kāi)設(shè)小班討論和助教制度，一門(mén)課尤其是核心課程實(shí)施多位老師一起上的制度，課程要求趨于合理和規(guī)范，教學(xué)質(zhì)量也大幅度上升。但也暴露了一些問(wèn)題，譬如助教水平參差不齊、小班討論內(nèi)容不太明確、學(xué)生課時(shí)任務(wù)繁重等等。新一版的教學(xué)計(jì)劃正在針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行修訂，相信隨著制度的規(guī)范和借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，本科教學(xué)質(zhì)量一定會(huì)更上一個(gè)臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)：

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[2]2012國(guó)際機(jī)械工程教育峰會(huì)：美國(guó)卡羅爾.坎貝爾工程研究中心執(zhí)行總監(jiān)Imtiaz Haque教授的報(bào)告《案例研究：為汽車(chē)行業(yè)培養(yǎng)工程技術(shù)人才》.

[3]2012國(guó)際機(jī)械工程教育峰會(huì)：大連理工大學(xué)副校長(zhǎng)李志義教授做了題為《以學(xué)生能力為導(dǎo)向的培養(yǎng)方案與課堂教學(xué)改革》的報(bào)告.

[4]2012國(guó)際機(jī)械工程教育峰會(huì)：華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院吳昌林教授做了題為《學(xué)生能力為導(dǎo)向的培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)》的報(bào)告.

[5]2012國(guó)際機(jī)械工程教育峰會(huì)：重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副院長(zhǎng)陳兵奎教授的報(bào)告《學(xué)生能力達(dá)成與綜合評(píng)價(jià)方法初探》.

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篇4

關(guān)鍵詞：化工裝備；課程體系；工作任務(wù)；技能；背景知識(shí)

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）41-0215-02

一、構(gòu)建基于工作任務(wù)的課程體系思路

“高職化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)綜合改革”是四川省教育廳2011年高等教育質(zhì)量工程立項(xiàng)建設(shè)項(xiàng)目，化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)是化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)綜合改革的重要部分之一，本文介紹的課程體系已經(jīng)在我院2010級(jí)開(kāi)始試行。機(jī)械工程系邀請(qǐng)化工裝備技術(shù)行業(yè)企業(yè)專(zhuān)家、人力資源部門(mén)負(fù)責(zé)人、生產(chǎn)一線(xiàn)技術(shù)人員和管理人員組成專(zhuān)業(yè)建設(shè)委員會(huì)，課題組通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，召開(kāi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)會(huì)議，并廣泛征求教師、行業(yè)企業(yè)專(zhuān)家和技術(shù)人員意見(jiàn)，指導(dǎo)化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)，提出了基于工作任務(wù)的核心課程體系建設(shè)的方案。通過(guò)對(duì)化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)所對(duì)應(yīng)的職業(yè)崗位進(jìn)行分析，提煉出適合教學(xué)的主要49個(gè)工作任務(wù)，對(duì)崗位的工作任務(wù)進(jìn)行組合，將崗位背景知識(shí)、工作過(guò)程的相同或相近知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)進(jìn)行歸納分類(lèi)，以化工裝備為載體、化工裝備維修為核心，將化工裝備的構(gòu)造、原理、基本故障診斷和維修等融為一體構(gòu)建一門(mén)課程，遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單一到綜合的認(rèn)知規(guī)律，形成專(zhuān)業(yè)核心課程體系。打破傳統(tǒng)的以學(xué)科體系為基礎(chǔ)的課程體系。在這一課程體系中把工程力學(xué)相關(guān)理論融入到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配中，化工原理、流體密封的相關(guān)知識(shí)融入到流體機(jī)械結(jié)構(gòu)與維護(hù)、化工設(shè)備結(jié)構(gòu)與維護(hù)等課程中，構(gòu)建基于工作任務(wù)的核心課程體系。

二、化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)核心課程體系構(gòu)建

1.化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)崗位工作任務(wù)的確定。成立由專(zhuān)業(yè)帶頭人、骨干教師、企業(yè)專(zhuān)家、能工巧匠、行業(yè)專(zhuān)家組成的專(zhuān)業(yè)建設(shè)委員會(huì)，指導(dǎo)專(zhuān)業(yè)建設(shè)工作。通過(guò)對(duì)典型企業(yè)調(diào)研，確定本專(zhuān)業(yè)職業(yè)崗位的工作任務(wù)，這些任務(wù)包括機(jī)械零件圖閱讀、機(jī)械零件測(cè)繪、加工、熱處理，通用零部件的選擇、裝配與維修，液壓系統(tǒng)維護(hù)、各種化工設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)、安裝修理，各種化工機(jī)器的運(yùn)行、安裝修理、設(shè)備管理等49個(gè)主要工作任務(wù)。羅列完成工作任務(wù)所需知識(shí)和能力，對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行分解、組合，以典型化工裝備為載體，將化工裝備的構(gòu)造、原理、基本故障診斷和維修等融為一體，構(gòu)建一門(mén)課程。

2.課程體系的構(gòu)建方法。遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由單一到綜合的認(rèn)知規(guī)律，形成基于工作任務(wù)的核心課程體系。加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，將實(shí)踐進(jìn)一步的具體到位，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向法進(jìn)行課程內(nèi)容重組，按照理論夠用為度、突出實(shí)踐的原則，融合職業(yè)資格證書(shū)所需的能力內(nèi)容，將工作領(lǐng)域的工作任務(wù)和內(nèi)容轉(zhuǎn)為學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程教學(xué)內(nèi)容。進(jìn)一步的完善，使課程體系、教學(xué)的內(nèi)容更加貼近科學(xué)化，實(shí)際現(xiàn)實(shí)化，使形成完整的可執(zhí)行的課程體系方案。

3.化工裝備技術(shù)主要核心課程的構(gòu)建。第一，機(jī)械制圖。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為零件圖閱讀和零部件圖的繪制；所需技能和背景知識(shí)為制圖的基本知識(shí)、零件的表達(dá)方法、零件圖、裝配圖繪制與閱讀。第二，互換性及技術(shù)測(cè)量。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為零部件的加工，所需技能和背景知識(shí)為尺寸幾何精度及測(cè)量。第三，工程材料及成型。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為零部件的熱處理，所需的技能和背景知識(shí)為材料的基本知識(shí)、熱處理、熱成型、普通機(jī)械加工方法及設(shè)備、數(shù)控加工技術(shù)及設(shè)備與特種加工技術(shù)及設(shè)備。第四，鉗工操作訓(xùn)練。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為鉗工操作，按照鉗工基本進(jìn)行訓(xùn)練。第五，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝配。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為通用零部件的選擇、裝配與維修。所需的技能和背景知識(shí)為常用構(gòu)建、聯(lián)接件、機(jī)械傳動(dòng)、周、軸承、彈簧等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、選型與安裝。第六，液壓傳動(dòng)。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為液壓系統(tǒng)維護(hù)，所需的技能和背景知識(shí)為液壓傳動(dòng)的工作原理及組成、流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓元件、典型液壓回路、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)。第七，化工生產(chǎn)基礎(chǔ)。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)，所需的技能和背景知識(shí)為常見(jiàn)化工生產(chǎn)工藝、工作過(guò)程知識(shí)，管道、閥門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、安裝維護(hù)等。第八，化工設(shè)備結(jié)構(gòu)與維護(hù)。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為化工設(shè)備的保溫、隔熱，換熱器的故障判斷與維護(hù)；塔設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)與檢修；反應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)與檢修。所需的技能和背景知識(shí)為傳熱學(xué)原理、換熱器的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行、維護(hù)、檢修知識(shí)；氣體的吸收、精餾原理，塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、維護(hù)與檢修等；反應(yīng)設(shè)備工作原理，反應(yīng)釜密封、攪拌類(lèi)型，反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行及維護(hù)檢修等。第九，壓力容器結(jié)構(gòu)與制造。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為壓力容器設(shè)計(jì)與制造，所需的技能和背景知識(shí)為壓力容器分類(lèi)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計(jì)算，主要零部件、壓力試驗(yàn)和氣密性實(shí)驗(yàn)的操作方法，壓力容器制造工藝及無(wú)損檢測(cè)。第十，流體機(jī)械結(jié)構(gòu)與維護(hù)。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為離心泵及其他類(lèi)型泵的運(yùn)行與維護(hù)、離心式壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)、活塞式壓縮機(jī)運(yùn)行與維護(hù)，所需的技能和背景知識(shí)為流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、流體密封與結(jié)構(gòu)，泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行與維護(hù)、選型、檢修與安裝。第十一，分離機(jī)械結(jié)構(gòu)與維護(hù)。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為分離機(jī)械的運(yùn)行、故障診斷、安裝修理，所需要的技能和背景知識(shí)為介質(zhì)特性、沉降、過(guò)濾、萃取、離心分離原理、分離機(jī)械原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、維護(hù)、檢修與安裝。第十二，化工機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)。所對(duì)應(yīng)的工作任務(wù)為化工機(jī)器振動(dòng)監(jiān)測(cè)與處理，所需的技能和背景知識(shí)信號(hào)處理、旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷與處理。

化工裝備技術(shù)專(zhuān)業(yè)基于工作任務(wù)的核心課程體系建設(shè)項(xiàng)目，已經(jīng)在我院2010級(jí)開(kāi)始試行，相應(yīng)的校本教材已編寫(xiě)完成，我們將在今后的教學(xué)實(shí)踐中，不斷的完善和提高，根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況來(lái)不斷的完善校本教材，根據(jù)規(guī)范的校本教材來(lái)具體實(shí)施，用以取得良好的效果，為化工行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供高素質(zhì)高技能的專(zhuān)門(mén)技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

關(guān)鍵詞：紊流；邊界層；水工建筑物

Abstract： The problem of turbulence is the basic problem of river dynamics， which is a recognized problem in water science. In this paper， a large number of research on turbulent boundary layer are studied and discussed.

Keywords： turbulence；boundary layer；hydraulic structure

在流體流動(dòng)時(shí)，當(dāng)流體流速很小時(shí)，流體會(huì)分層流動(dòng)，各層之間互相獨(dú)立，該流動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為層流；而在流速逐漸增大的過(guò)程中，流體的流線(xiàn)開(kāi)始擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅基本隨流速的增加而增大，此種流況就稱(chēng)為過(guò)渡流；當(dāng)流速增加大到一定程度時(shí)，流體的流線(xiàn)基本消失，流場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)許多小漩渦，該流動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為紊流。其廣泛存在于我們周?chē)淖匀唤缂吧钪校虼?，?duì)流體紊流特性的認(rèn)識(shí)對(duì)研究水利工程的我們具有重要意義。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雖然各大高校的研究學(xué)者關(guān)于紊流的研究逐漸增多，逐漸深入，已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，并解決了各類(lèi)工程中的許多難題，但由于紊流運(yùn)動(dòng)的機(jī)理及其性質(zhì)的復(fù)雜性，使得還有許多問(wèn)題仍尚未解決。因此，對(duì)紊流的研究仍是水利工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)尚未解決的最重要的研究問(wèn)題之一。

1 邊界層理論

1883年雷諾通過(guò)圓管試驗(yàn)揭示了流體流動(dòng)時(shí)的兩種不同流動(dòng)型態(tài)，并得出結(jié)論：雷諾數(shù)是判別流動(dòng)型態(tài)的準(zhǔn)數(shù)，并于1894年推導(dǎo)出雷諾方程式[1]。根據(jù)該雷諾方程式可知，若雷諾數(shù)不斷增加，則粘滯性對(duì)液流作用就會(huì)不斷減小，慣性對(duì)液流的作用就會(huì)不斷增加。也就意味著在粘性流體流動(dòng)中，慣性力和粘性力這兩種力的結(jié)果決定液流的流動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于雷諾數(shù)較小的情況下，粘性力遠(yuǎn)大于慣性力時(shí)，流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的是層流，而對(duì)于雷諾數(shù)較大的情況，慣性力遠(yuǎn)大于粘性力起主要作用，則流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為紊流。普朗特根據(jù)大雷諾數(shù)流動(dòng)的特點(diǎn)提出設(shè)想：把整個(gè)流動(dòng)區(qū)域分為兩個(gè)區(qū)域來(lái)研究，在管壁附近的一薄層中，由于流速梯度很大，必須考慮粘性作用，并把該薄層稱(chēng)為邊界層；而薄層（邊界層）以外的區(qū)域則可以忽略粘性作用，近似看作是理想的流動(dòng)區(qū)域[2]。

2 研究方法

隨著計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代科技時(shí)展的普遍應(yīng)用，數(shù)值模擬在紊流的研究方法中也得到重視，逐漸成為主要研究方法之一。現(xiàn)有的數(shù)值模擬方法主要有：直接數(shù)值模擬、大渦數(shù)值模擬及雷諾平均模擬[3]。直接數(shù)值模擬是直接采用數(shù)值計(jì)算求解流動(dòng)方程，但其計(jì)算量太大，耗時(shí)耗力。目前直接數(shù)值模擬主要用來(lái)計(jì)算雷諾數(shù)較低的簡(jiǎn)單紊流運(yùn)動(dòng)。雷諾平均模擬在工程中被廣泛應(yīng)用，需對(duì)流體收集平均數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)建立模型，缺點(diǎn)是只能提供該紊流的平均信息。大渦數(shù)值模擬是目前最為熱門(mén)的紊流數(shù)值模擬研究方法，該方法可以模擬較大雷諾數(shù)值的紊流運(yùn)動(dòng)和相對(duì)較為復(fù)雜的紊流運(yùn)動(dòng)，對(duì)空間分辨率的要求遠(yuǎn)小于直接數(shù)值模擬，并且相對(duì)比雷諾平均模擬方法可以獲得更多的紊流運(yùn)動(dòng)的相關(guān)信息。

3 水工建筑物紊流邊界層研究的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

自1904年普朗特（L.Prandtl）提出邊界層概念，該理論在近代流體力學(xué)史中起到重要作用。該理論廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、化學(xué)工程、水利工程以及氣象學(xué)、環(huán)境科學(xué)等各個(gè)方面，并且在應(yīng)用過(guò)程中使其又不斷的得到了充實(shí)和提高，能夠在處理實(shí)用問(wèn)題時(shí)充分提供分析的理論基礎(chǔ)。

雖然當(dāng)代水利工程的科研發(fā)展速度很快，但目前相關(guān)水工建筑物中的紊流邊界層問(wèn)題所展開(kāi)的研究依然很少，對(duì)相關(guān)試驗(yàn)資料的分析也還不夠深入，未能形成系統(tǒng)的研究成果，水工建筑物中的邊界層還有很多需要深入研究的問(wèn)題。例如，凹曲率造成的勢(shì)流區(qū)速度梯度和邊界層中的流速梯度對(duì)水頭損失和切應(yīng)力分布等方面的影響既有區(qū)e又有聯(lián)系；反弧后流速分布的均勻化以至形成所謂二次邊界層都是目前尚不明確的問(wèn)題[4]。還有質(zhì)量力對(duì)于邊界層的影響，這主要包括重力及離心力的影響問(wèn)題。此外，模型模擬問(wèn)題更是有待研究的重要問(wèn)題。在模型量測(cè)中，在壩面水流中，要同時(shí)滿(mǎn)足原型與模型之間外部水流的動(dòng)力相似與邊界層水流的動(dòng)力相似，是非常困難的，要使模型水流能預(yù)演原型水流，目前還是沒(méi)有很好的途徑，很難做到的。所以在紊流相關(guān)的模型模擬試驗(yàn)中所得到的數(shù)據(jù)也與實(shí)際流體流動(dòng)略有差異，存在一定的誤差，從而不能更精準(zhǔn)的分析。

參考文獻(xiàn)

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篇6

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；排氣系統(tǒng)；數(shù)值模擬

排氣系統(tǒng)作為汽車(chē)中的一個(gè)重要構(gòu)成部分，排氣系統(tǒng)不單只直接影響著車(chē)輛的NVH性能，還起到對(duì)排氣的催化凈化作用；另一方面，排氣系統(tǒng)作為與發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣直接接觸部件，承受著化學(xué)腐蝕、高溫作用以及交變力的影響，在這些因素的共同作用下，排氣系統(tǒng)的耐久性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必然受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)[1]。

用數(shù)值模擬方法可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程進(jìn)行瞬態(tài)仿真模擬，也可以對(duì)進(jìn)排氣系統(tǒng)流場(chǎng)進(jìn)行模擬從而合理的設(shè)計(jì)和組織氣流。此外，它還可以對(duì)系統(tǒng)的噪聲，強(qiáng)度等相關(guān)性能進(jìn)行模擬仿真。

一、數(shù)值模擬

數(shù)值模擬方法克服了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理論分析兩種研究方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，要求對(duì)計(jì)算對(duì)象進(jìn)行抽象和簡(jiǎn)化的弱點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的計(jì)算，就好像在計(jì)算機(jī)上做一次物理實(shí)驗(yàn)。數(shù)值模擬可形象生動(dòng)地再現(xiàn)流動(dòng)情景，且與做實(shí)驗(yàn)所取得的誤差很小。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，出現(xiàn)了許多大型通用和專(zhuān)用數(shù)值模擬軟件，如：ABAQUS、ANSYS、KIVA、FLUENT、FIRE、STAR-CCM+、STAR-CA、NASTRAN等。

二、數(shù)值模擬在排氣系統(tǒng)上的應(yīng)用

圖1 排氣系統(tǒng)

采用數(shù)值模擬方法研究排氣系統(tǒng)性能的一般步驟如下：

圖2 排氣系統(tǒng)數(shù)值模擬基本步驟

（一）排氣系統(tǒng)的氣體流動(dòng)分析

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動(dòng)過(guò)程非常復(fù)雜，是典型的非定常流動(dòng)。由于排氣歧管連接到排氣總管上，當(dāng)各個(gè)氣缸間隔地排氣時(shí)， 會(huì)在排氣管內(nèi)形成復(fù)雜的壓力傳播和反射流動(dòng)，導(dǎo)致管內(nèi)和氣門(mén)處強(qiáng)烈的壓力波動(dòng)，影響與之相連的氣缸的熱力過(guò)程，影響著內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、排放性能等[2]。

國(guó)外， 20世紀(jì)70年代，開(kāi)始大量開(kāi)展對(duì)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)氣體流動(dòng)的數(shù)值模擬的研究工作；到20世紀(jì)80年代，內(nèi)燃機(jī)三維流動(dòng)模擬的研究進(jìn)入，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)的多維模擬隨著計(jì)算機(jī)性能的發(fā)展以及計(jì)算數(shù)值方法、計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展得到很大的提高；20世紀(jì)80年代末期，對(duì)數(shù)值模擬進(jìn)氣道-氣門(mén)-氣缸的內(nèi)燃機(jī)模型氣缸內(nèi)部的氣體流動(dòng)進(jìn)入了[3]?，F(xiàn)已掌握研究發(fā)動(dòng)機(jī)氣體流動(dòng)技術(shù)，但仍需深入研究。

國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)工作過(guò)程的數(shù)值模擬起步較晚。直到20世紀(jì)80年代中后期，國(guó)內(nèi)才開(kāi)始研究汽車(chē)進(jìn)排氣系統(tǒng)的多維模擬。國(guó)內(nèi)吸收了國(guó)外先進(jìn)的數(shù)值方法、數(shù)學(xué)模型和計(jì)算程序以后，相繼開(kāi)發(fā)出許多發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬軟件。例如：北京理工大學(xué)的老師們開(kāi)發(fā)出的三維模擬程序RES3D-Ⅱ?qū)ｉT(mén)用于發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程模擬；吉林工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的程序SUN-I是用來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)過(guò)程的，同濟(jì)大學(xué)開(kāi)發(fā)的ENGINE程序等等[3]。

（二）排氣系統(tǒng)的振動(dòng)特性分析

排氣系統(tǒng)一端通過(guò)吊耳與車(chē)體相連，另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)相連。激勵(lì)源的振動(dòng)傳遞給排氣系統(tǒng)，然后再通過(guò)吊耳傳遞給車(chē)體，車(chē)體的振動(dòng)通過(guò)地板、座椅、方向盤(pán)直接傳遞給乘客，同時(shí)車(chē)體的振動(dòng)會(huì)輻射出去，在車(chē)內(nèi)產(chǎn)生噪聲[4]。引起排氣系統(tǒng)振動(dòng)的五大主要激勵(lì)源：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械振動(dòng)、路面隨機(jī)激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)氣流沖擊、聲波激勵(lì)、車(chē)體振動(dòng)。

汽車(chē)振動(dòng)影響乘客的乘坐舒適性，降低汽車(chē)的品質(zhì)， 為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了多方面的研究。2000年，Eads介紹了對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析和優(yōu)化的基本原理和方法，并給出了對(duì)排氣系統(tǒng)吊掛的力學(xué)描述方法，即將吊掛看成是一根彈簧和一個(gè)與彈簧平行的阻尼器。2003年，Nefske建立了包含動(dòng)力總成系統(tǒng)的簡(jiǎn)化排氣系統(tǒng)的數(shù)值模型，對(duì)其進(jìn)行有限元仿真，并將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證實(shí)了理論修改的合理性[5]。

相對(duì)于國(guó)外的研究，國(guó)內(nèi)對(duì)排氣系統(tǒng)的研究相對(duì)較晚，研究的內(nèi)容也相對(duì)較淺。2005年，楊萬(wàn)里等，為研究乘用車(chē)排氣系統(tǒng)振動(dòng)特性，建立了排氣系統(tǒng)數(shù)值模型，并進(jìn)行模態(tài)分析，列出了部分振型圖。2008年，蔣啟成等，對(duì)汽車(chē)排氣系統(tǒng)進(jìn)行了模態(tài)試驗(yàn)分析，得到了排氣系統(tǒng)的振型圖和主要固有頻率，并簡(jiǎn)要地闡述了隔離發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的方法[5]。

（三）排氣系統(tǒng)的噪聲分析

排氣噪聲是直接影響著車(chē)輛NVH的一個(gè)重要因素。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門(mén)打開(kāi)后，燃燒所產(chǎn)生的廢氣在排氣管內(nèi)急劇流動(dòng)，受活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)和排氣門(mén)開(kāi)閉的影響，排氣氣流以脈沖形式在排氣管中流動(dòng)，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的排氣噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲主要有周期性噪聲、沖擊噪聲、氣流摩擦噪聲和輻射噪聲[6]。

在聲學(xué)理論方面，國(guó)外學(xué)者的研究要遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于我國(guó)。1922年，美國(guó)學(xué)者Stewart，應(yīng)用聲學(xué)濾波理論指導(dǎo)抗性消聲器的設(shè)計(jì)，并利用集中參數(shù)近似算法分析了部分消聲元件。1975年，Yong和Crocker首次提出使用有限元法計(jì)算消聲器的傳遞損失[7]。

國(guó)內(nèi)對(duì)汽車(chē)噪聲的研究較晚，直到1979年頒布執(zhí)行機(jī)動(dòng)車(chē)標(biāo)準(zhǔn)后才開(kāi)始進(jìn)行。1999 年，鄭澤紅等用傳遞矩陣法，對(duì)某款柴油機(jī)的排氣消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。2006年，張乃龍等運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)消聲器內(nèi)部流場(chǎng)及聲場(chǎng)進(jìn)行了有限元分析 [7]。

（四）排氣系統(tǒng)的流固耦合分析

排氣系統(tǒng)的運(yùn)行其實(shí)是彈性固體殼體與氣體流體相互作用的管道系統(tǒng)流固耦合過(guò)程，機(jī)械殼體在排氣氣流動(dòng)載荷作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)或變形，而殼體的振動(dòng)或變形又反過(guò)來(lái)作用于流體運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)，所以研究排氣系統(tǒng)流固耦合是很有實(shí)際意義[8]。

流固耦合是固體力學(xué)與流體力學(xué)交叉而生成的一門(mén)獨(dú)立的力學(xué)分支。1999年，Chang-Myung Leed等發(fā)表了使用簡(jiǎn)化有限元模型對(duì)排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性研究的文章。2009年，馮凌寒利用有限元分析軟件ANSYS 對(duì)五種水輪機(jī)噴嘴進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、模態(tài)以及單向流固耦合分析[8]。

（五）排氣系統(tǒng)的疲勞耐久性分析

排氣系統(tǒng)在交變力作用下，在排氣系統(tǒng)的應(yīng)力集中部位，將會(huì)發(fā)生疲勞損傷，當(dāng)損傷累積

達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂[1]；由于排氣系統(tǒng)中的高溫廢氣使得其殼體產(chǎn)生較大的溫度分布梯度，從而產(chǎn)生有熱應(yīng)力，在長(zhǎng)時(shí)間的作用下會(huì)使得排氣系統(tǒng)產(chǎn)生有熱疲勞損傷。

相較而言，國(guó)內(nèi)排氣系統(tǒng)疲勞耐久性的研究分析及技術(shù)開(kāi)發(fā)明顯滯后于國(guó)外同期水平。如：1999年，Atsushi Miyazaki等人對(duì)排氣系統(tǒng)金屬在高溫工作條件下的疲勞壽命進(jìn)行了討論。2006年，Ralf Wohrmann采用有限元分析和試驗(yàn)分析相結(jié)合的方法對(duì)排氣歧管進(jìn)行了疲勞壽命分析，并依據(jù)分析結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。2006年，曹壓提出借助CAE方法，在排氣系統(tǒng)橡膠吊掛位置進(jìn)行準(zhǔn)確加載，可以完成對(duì)排氣系統(tǒng)耐久性的預(yù)測(cè)；季振林，張建武等在排氣系統(tǒng)上的研究成果為開(kāi)展疲勞耐久性分析提供了條件[1]。

三、結(jié)論

（1）國(guó)內(nèi)外已經(jīng)使用數(shù)值模擬方法研究排氣系統(tǒng)氣體流動(dòng)、振動(dòng)、噪聲、流固耦合、疲勞耐久性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能，并能得到有用結(jié)果。

（2）數(shù)值模擬技術(shù)會(huì)隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，其模擬方式更加簡(jiǎn)單方便，數(shù)值模擬是分析排氣系統(tǒng)性能的重要手段，也是設(shè)計(jì)研發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的可行方法。

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篇7

關(guān)鍵詞：高效空氣過(guò)濾器；氣流分布一致性；多孔介質(zhì)；數(shù)值模擬；供風(fēng)結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TN015 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0104-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.050

半導(dǎo)體制造裝備的持續(xù)創(chuàng)新與不斷改進(jìn)客觀(guān)上促成了半導(dǎo)體工業(yè)的飛速發(fā)展，滿(mǎn)足了人們對(duì)高性能電子產(chǎn)品的需求。相關(guān)工藝分析資料表明，在整個(gè)工藝制造流程，光刻部分帶來(lái)的工藝缺陷占50%左右，這其中超過(guò)90%的光刻缺陷來(lái)自于涂膠顯影過(guò)程。這就要求勻膠顯影機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮機(jī)臺(tái)的微環(huán)境控制。目前，普遍的做法是為勻膠顯影機(jī)配置高精密恒溫恒濕空調(diào)，同時(shí)在勻膠顯影工藝腔室內(nèi)，空調(diào)出風(fēng)口將晶圓上方的空間完全覆蓋，并安裝超高效空氣過(guò)濾器（ULPA），以保證晶圓在精密空調(diào)送出的恒溫恒濕且除塵的潔凈空氣環(huán)境下進(jìn)行涂膠和顯影的工藝過(guò)程。

除了溫濕度的精密要求，對(duì)空調(diào)出風(fēng)的均勻性也有嚴(yán)格要求，避免由于出風(fēng)不均勻?qū)е碌那皇覂?nèi)部壓力不穩(wěn)或風(fēng)速不一致，進(jìn)而影響晶圓的工藝，引入缺陷。目前，工藝腔室內(nèi)的風(fēng)速要求均在1m/s以下，屬微風(fēng)速范圍，測(cè)量準(zhǔn)確性差。如果通過(guò)先加工制造再測(cè)試驗(yàn)證的物理實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行研發(fā)，周期較長(zhǎng)，反復(fù)測(cè)試也浪費(fèi)人力、物力和財(cái)力資源。同時(shí)，不均勻送風(fēng)導(dǎo)致過(guò)濾器各處的通風(fēng)流量差異較大，運(yùn)行一段時(shí)間后流量大的位置阻力變大，影響過(guò)濾器的整體壽命，這不符合現(xiàn)展的低碳經(jīng)濟(jì)理念。

綜上考慮，本文采用數(shù)值分析的方法，對(duì)勻膠顯影工藝腔室內(nèi)的供風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行流場(chǎng)分析，根據(jù)分析的結(jié)果對(duì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到理想的出風(fēng)一致性效果。對(duì)測(cè)試和驗(yàn)證給予定型結(jié)論和指導(dǎo)，節(jié)約修改結(jié)構(gòu)和復(fù)雜測(cè)試所消耗的時(shí)間和成本，縮短設(shè)計(jì)周期。

1 問(wèn)題描述

經(jīng)過(guò)精密空調(diào)的處理，空氣達(dá)到工藝要求的溫度和穸齲經(jīng)由供風(fēng)管道進(jìn)入勻膠顯影機(jī)的供風(fēng)結(jié)構(gòu)再進(jìn)入勻膠或顯影腔室，經(jīng)由腔室上方出風(fēng)口的超高效過(guò)濾器將空氣中的顆粒去除，最終進(jìn)入腔室內(nèi)部，接觸晶圓及處理晶圓的化學(xué)品（光刻機(jī)或顯影液等）。

在這一過(guò)程中，符合溫濕度要求的氣源由恒溫恒濕機(jī)穩(wěn)定提供，故可將數(shù)值模擬問(wèn)題簡(jiǎn)化為沒(méi)有熱交換的冷態(tài)模型，分析調(diào)溫調(diào)濕后的空氣經(jīng)由特定的風(fēng)道結(jié)構(gòu)到達(dá)高效過(guò)濾器上方，再經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器進(jìn)入腔室內(nèi)部。對(duì)部分區(qū)域內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行CAD建模，如圖1所示。

高效過(guò)濾器是一種新型的氣體過(guò)濾裝置，主體濾材為超細(xì)纖維，依據(jù)氣溶膠學(xué)以及凝聚式過(guò)濾機(jī)理進(jìn)行研制，針對(duì)空氣中懸浮的亞微米級(jí)顆粒物進(jìn)行捕捉，隨著技術(shù)革新和應(yīng)用需求的改變，不斷向低阻高效的目標(biāo)發(fā)展。目前，應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備中的超高效過(guò)濾器已更新為玻璃纖維濾料，這種材料的濾網(wǎng)孔徑較為均勻，阻燃性好，定量偏差小。

過(guò)濾是復(fù)雜的流動(dòng)過(guò)程，基于流體力學(xué)的理論，過(guò)濾屬于氣固兩相流（空氣及顆粒）在多孔介質(zhì)（濾芯材料）中對(duì)流擴(kuò)散及分離的過(guò)程，顆粒通過(guò)一系列擴(kuò)散機(jī)理后留在濾芯中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，濾芯中的顆粒累積，過(guò)濾效率與阻力隨過(guò)濾時(shí)間的增加而上升。

以往的研究中，往往對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行忽略或用篩網(wǎng)進(jìn)行等效處理，如下圖中簡(jiǎn)單的模擬分析所示：忽略濾網(wǎng)的模擬中，出口面只有遠(yuǎn)端（左側(cè)）出風(fēng)，近端出現(xiàn)不同程度的出口回流，這種現(xiàn)象在實(shí)際使用中并未出現(xiàn)。遠(yuǎn)端出風(fēng)位置的出風(fēng)角度為傾斜狀態(tài)。等效為孔板的模型中，出風(fēng)角度和出風(fēng)面均有所改善，但仍有出口回流的問(wèn)題。由于不能準(zhǔn)確描述氣流經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)后的壓降和轉(zhuǎn)向，再加之模擬分析所需的必要簡(jiǎn)化，所得結(jié)果雖有參考價(jià)值但距離實(shí)際工況差距過(guò)大。

在同一尺度下，無(wú)法細(xì)致地描述纖維狀的濾芯材料，對(duì)于腔室內(nèi)流場(chǎng)的分析也不需要過(guò)于細(xì)致地了解濾芯內(nèi)部細(xì)致的過(guò)濾過(guò)程，綜上考慮，本文中將用多孔介質(zhì)體來(lái)等效過(guò)濾器部分?；诙嗫捉橘|(zhì)理論，結(jié)合超高效過(guò)濾器的壓降曲線(xiàn)，在模擬分析時(shí)將過(guò)濾器處理成多孔介質(zhì)模型，最大程度還原真實(shí)工況，可以更好地還原實(shí)際工況，從而更有效地預(yù)估和優(yōu)化腔室的風(fēng)流控制。

2 理論基礎(chǔ)

計(jì)算流體力學(xué)（CFD）被廣泛用于氣流組織研究領(lǐng)域。CFD可以看作是在流動(dòng)基本方程（質(zhì)量守恒方程、能量守恒方程、動(dòng)量守恒方程）的作用下對(duì)流體的數(shù)值模擬，為簡(jiǎn)化計(jì)算，現(xiàn)對(duì)模型做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和假設(shè)：氣流為不可壓縮常物性牛頓流體，穩(wěn)態(tài)流動(dòng)?；谝陨系募僭O(shè)，控制方程可以簡(jiǎn)化為：

多孔介質(zhì)是流體的一種。將模擬的流場(chǎng)中某一區(qū)域定義為多孔介質(zhì)，定義該區(qū)域的壓力降參數(shù)。理論上來(lái)說(shuō)，所謂的多孔介質(zhì)模型就是在上述的動(dòng)量方程上疊加了一個(gè)動(dòng)量源項(xiàng)，包括粘性損失和慣性損失。

3 數(shù)值模擬和優(yōu)化

進(jìn)一步簡(jiǎn)化模型，初步仿真只對(duì)風(fēng)盒及過(guò)濾器部分進(jìn)行分析，模型簡(jiǎn)化后如下圖所示，受結(jié)構(gòu)空間限制，進(jìn)風(fēng)口在長(zhǎng)風(fēng)盒的側(cè)面，濾網(wǎng)位于風(fēng)盒下方，濾網(wǎng)出風(fēng)面即為模型的出口部分，進(jìn)風(fēng)口邊界條件為速度進(jìn)口，出風(fēng)面的邊界條件為壓力出口，濾網(wǎng)部分設(shè)定為多孔介質(zhì)，多孔介質(zhì)與正常流體域空間的交界面設(shè)定為內(nèi)部面，即流體可通過(guò)面，其他邊框均為常規(guī)壁面邊界。

觀(guān)察數(shù)值模擬后的速度流線(xiàn)圖和出口面的速度矢量圖，氣流在風(fēng)盒層以較大速度通過(guò)且不易轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向主要發(fā)生在風(fēng)盒的遠(yuǎn)端。從中間截面的速度云圖可以看出，氣流進(jìn)入過(guò)濾器層之后，出現(xiàn)明顯的減速；壓力云圖中，壓力變化區(qū)域?yàn)轱L(fēng)盒出風(fēng)的部分，即風(fēng)盒遠(yuǎn)端，進(jìn)入多孔介質(zhì)區(qū)域后壓力明顯下降，這符合過(guò)濾器降壓降速的特點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)上述模擬可以看出，將過(guò)濾器處理成多孔介質(zhì)之后，出口不再出現(xiàn)回流，出風(fēng)端的出流方向較為一致，但出口面上，氣流速度從進(jìn)風(fēng)端至遠(yuǎn)端不斷增加，極為不均勻。整個(gè)過(guò)濾器的出風(fēng)面有超過(guò)50%以上基本沒(méi)有風(fēng)速（小于0.05m/s），這將導(dǎo)致過(guò)濾器下方處理的晶圓在不同的風(fēng)速環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，從而導(dǎo)致晶圓的處理效果一致性差。同時(shí)，由于出風(fēng)量的不一致，過(guò)濾器右側(cè)高出風(fēng)量的部分將更快的失效甚至堵住，過(guò)濾器的使用壽命由此大大縮短。

更改模型，將變截面風(fēng)管的原理應(yīng)用在模型中，在風(fēng)盒中加入不同高度的擋板或?qū)⑸蠈语L(fēng)盒改為楔形，如圖9所示：

對(duì)風(fēng)盒層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，最終得到相對(duì)較好的出風(fēng)效果，如圖10所示。氣流進(jìn)入風(fēng)盒層后，受楔形結(jié)構(gòu)影響，沿風(fēng)盒長(zhǎng)度方向在各處均發(fā)生轉(zhuǎn)向，出口面的各處均有氣流流出，氣流方向豎直向下。出風(fēng)面中部長(zhǎng)度超過(guò)整體85%的部分風(fēng)速基本一致

（0.3m/s），遠(yuǎn)端及近端仍有微小差異，整體風(fēng)速變化區(qū)間為0.27～0.33m/s，已經(jīng)可以滿(mǎn)足工藝需求（偏差小于0.05m/s）。

觀(guān)察中間截面的速度云圖，氣流進(jìn)入過(guò)濾器層之后在過(guò)濾器內(nèi)部各個(gè)位置發(fā)生減速，速度大小變化較小，在變化范圍是0～4m/s的云圖中顯示為同一顏色；壓力云圖中，壓降發(fā)生在過(guò)濾器層的各個(gè)位置，可以看到風(fēng)盒形狀的變化對(duì)整場(chǎng)的壓力和速度分布作用明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備中腔室內(nèi)的供風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，采用數(shù)值分析的方法，對(duì)供風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行流場(chǎng)分析，對(duì)比對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行的不同方式的等效處理，發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)方式等效過(guò)濾器的模擬結(jié)果更符合過(guò)濾器的實(shí)際特點(diǎn)，根據(jù)分析的結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到理想的出風(fēng)一致性效果。

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篇8

關(guān)鍵詞：激光雷達(dá)；探測(cè)距離；尾流消散；應(yīng)用趨勢(shì)

引言

飛機(jī)尾流是飛機(jī)在飛行過(guò)程中產(chǎn)生的必然現(xiàn)象，與大氣不同，飛機(jī)尾流擁有特殊的空氣動(dòng)力學(xué)特性與雷達(dá)特性。從空氣動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)分析，飛機(jī)在飛行過(guò)程中，尾部產(chǎn)生的氣流更加強(qiáng)烈，而且為不規(guī)則變化，因此飛機(jī)尾流成為了航空安全的重要影響因素。

1 民航飛機(jī)尾流的產(chǎn)生與消散

1.1 尾流的產(chǎn)生

尾流，即翼尖渦流，指的是飛機(jī)三維機(jī)翼在出現(xiàn)升力情況下，隨著出現(xiàn)誘導(dǎo)阻力的誘因。在飛機(jī)三維機(jī)翼出現(xiàn)升力情況下，飛機(jī)上翼面的壓強(qiáng)將不足機(jī)翼面，于兩個(gè)飛機(jī)翼尖位置氣流便會(huì)自下翼面經(jīng)翼尖流往飛機(jī)上翼面，如圖1所示。此外，結(jié)合懦可夫斯基升力公式，尾渦強(qiáng)度與尾渦相互有著下述關(guān)聯(lián)性：

？祝0=Y/pVLv=NyG/pLv

該公式中，Lv=πl(wèi)/4，Lv表示飛機(jī)有效翼展，l表示飛機(jī)翼展。

圖1 飛機(jī)尾流的產(chǎn)生示意圖

1.2 尾流的消散

尾流的消散機(jī)制十分繁雜，飛機(jī)尾流的消散步驟、方式受局部大氣環(huán)境很大程度影響，包括大氣分層效應(yīng)、風(fēng)的速度場(chǎng)、溫度梯度以及大氣絮流度等等[1]?，F(xiàn)階段，針對(duì)尾流的消散機(jī)理尚不十分明確，結(jié)合相關(guān)研究而言，飛機(jī)尾流消散通常存在以下幾種方式：I.經(jīng)較長(zhǎng)一段時(shí)間之后，翼尖渦流擴(kuò)散能夠使得各個(gè)漩渦不斷增大，造成尾流與大氣相融合，引發(fā)尾流消散；II.即刻的結(jié)構(gòu)變換，能夠片刻使漩渦中心位置加寬，造成漩渦瓦解、破裂，引發(fā)尾流消散。

2 民航飛機(jī)尾流探傳感器技術(shù)特點(diǎn)

2.1 激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)

飛機(jī)尾流的激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)屬于一項(xiàng)較為成熟的探測(cè)技術(shù)。Lockheed Corporation推行SOCRATES項(xiàng)目，通過(guò)激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)對(duì)飛機(jī)尾流進(jìn)行跟蹤，達(dá)到了顯著的機(jī)場(chǎng)使用率、機(jī)場(chǎng)安全可靠性等改善效果[2]。倫敦希思羅機(jī)場(chǎng)開(kāi)展的激光雷達(dá)探測(cè)研究發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)尾流組成有著一系列有趣之處。良好的天氣環(huán)境下，激光雷達(dá)探測(cè)性能十分可觀(guān)，可確切呈現(xiàn)出尾流空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)，能夠給予飛機(jī)升降以有利的尾流特性依據(jù)，性能發(fā)揮距離比較遠(yuǎn)，然而在濃霧、陰雨等天氣環(huán)境下，激光雷達(dá)的傳播急劇衰減，性能發(fā)揮距離極大地下降，無(wú)法符合飛機(jī)尾流探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)還有著成本造價(jià)高的不足。

2.2 雷達(dá)

相較于激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，雷達(dá)有著天氣環(huán)境適應(yīng)能力佳、成本造價(jià)經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，并且同樣可以確切呈現(xiàn)出尾流空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)，符合民航安全對(duì)飛機(jī)尾流動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此，飛機(jī)尾流的雷達(dá)探測(cè)技術(shù)愈來(lái)愈得到人們的熱點(diǎn)關(guān)注。自上世紀(jì)八十年代到今天，歐美諸多發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展了一系列飛機(jī)尾流探測(cè)研究檢測(cè)尾流雷達(dá)發(fā)射率，相關(guān)飛機(jī)尾流雷達(dá)探測(cè)研究[3]，如表1所示。自多普勒譜雷達(dá)相關(guān)研究角度出發(fā)，尾流構(gòu)成成分包括兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)漩渦，尾流速率能夠視為兩個(gè)旋向不同的渦旋重疊，公式為：

v2（r）=v（r-r2）-v（r-r1）

其中，v（r）指的是尾渦剖面切向速率模型，r1、r2指的是渦旋中心，方程經(jīng)矢量疊加一定地呈現(xiàn)了渦旋的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)[3]。設(shè)定飛機(jī)航速為70m/s情況下，通過(guò)單位長(zhǎng)度尾流之中徑向速率vd所具備的體積呈現(xiàn)多普勒譜S（vd），單位為m3/s，統(tǒng)計(jì)手段獲取單渦、雙渦多普勒譜公式與單渦所得結(jié)果基本一致，公式均可表示為：

S（vd）≈？祝20/8π3d，v0≤|Vd|≤V1

其中，？祝20指的是尾流渦環(huán)值。V0=？祝0/2πBa指的是尾流多普勒最小速率值，經(jīng)計(jì)算，單渦、雙渦標(biāo)準(zhǔn)差均在3m/s范圍。

3 民航飛機(jī)尾流探測(cè)研究現(xiàn)狀

3.1 尾流雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的問(wèn)題與趨勢(shì)

自尾流雷達(dá)探測(cè)技術(shù)研究方向而言，截止目前，它的理論研究仍舊鮮有成果。機(jī)尾流探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究之中，大部分研究集中于光大、雷達(dá)等探測(cè)技術(shù)上，且尾流雷達(dá)探測(cè)技術(shù)愈來(lái)愈得到行業(yè)的熱點(diǎn)關(guān)注。

3.2 尾流探測(cè)技術(shù)的理論體系

現(xiàn)階段國(guó)際上關(guān)于尾流探測(cè)技術(shù)的相關(guān)研究所集中在民航領(lǐng)域，故此類(lèi)研究所研究的主要方向?yàn)榻涛擦飨嚓P(guān)探測(cè)實(shí)驗(yàn)。相關(guān)面向反隱身實(shí)踐需要的遠(yuǎn)程尾流探測(cè)技術(shù)的理論體系，國(guó)際上還沒(méi)有十分明確的研究方向。在我國(guó)，相關(guān)人員在進(jìn)行尾流探測(cè)、尾流目標(biāo)特性相關(guān)研究的一并時(shí)間，首次進(jìn)行了更進(jìn)一步的尾流探測(cè)技術(shù)理論體系研究，初步構(gòu)建出尾流雷達(dá)回波框架，開(kāi)發(fā)出Hough變換、GLRT及LMP等一系列尾流探測(cè)技術(shù)，同時(shí)研究了不同常規(guī)天氣環(huán)境下的尾流探測(cè)距離[5]。這一系列尾流探測(cè)技術(shù)的理論體系研究，極大地對(duì)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)理論進(jìn)行了豐富，但仍沒(méi)有構(gòu)筑出全面系統(tǒng)的尾流檢測(cè)理論體系，還有待進(jìn)一步展開(kāi)研究。

4 民航飛機(jī)尾流探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的急速進(jìn)步，為航空運(yùn)輸也發(fā)展創(chuàng)造了有利契機(jī)，機(jī)場(chǎng)運(yùn)輸越來(lái)越繁忙，客流量越來(lái)越大，飛機(jī)尾流所引發(fā)的飛機(jī)安全隱患及尾流對(duì)機(jī)場(chǎng)吞吐量的制約等問(wèn)題，愈來(lái)愈得到行業(yè)專(zhuān)家人士的熱點(diǎn)關(guān)注。迄今為止，世界上已存在一些機(jī)場(chǎng)已經(jīng)配備有自身的飛機(jī)尾流探測(cè)雷達(dá)[6]。由此能夠遇見(jiàn)，在不久的將來(lái)，各大機(jī)場(chǎng)將陸陸續(xù)續(xù)配備尾流探測(cè)設(shè)備，尾流探測(cè)將成為民航領(lǐng)域的一項(xiàng)十分重要的應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，飛機(jī)尾流探測(cè)技術(shù)研究是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要花費(fèi)大量的人力、物力，為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)尾流探測(cè)技術(shù)研究的有效性，相關(guān)人員要全面認(rèn)識(shí)飛機(jī)尾流的特殊目標(biāo)特性，研制特有的飛機(jī)尾流檢測(cè)、跟蹤算法，并且應(yīng)當(dāng)權(quán)衡一系列工藝、實(shí)踐應(yīng)用等需求，積極為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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篇9

1 化工科技促使溫童氣體排放量藏少

我們所謂的溫室氣體，主要指的就是二氧化碳。無(wú)論是以往的科技革命和工業(yè)革命之前的生產(chǎn)，還是現(xiàn)階段科技含量高，日趨現(xiàn)代化、國(guó)際化的社會(huì)化大生產(chǎn)，這些工廠(chǎng)每年要向大氣排放數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)噸的二氧化碳。這些二氧化碳?xì)怏w的排放，成為了造成全球性的溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)?。而在?yīng)對(duì)氣候變化的法律法規(guī)出臺(tái)之前的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，造成這一現(xiàn)象的那些工廠(chǎng)卻不用為溫室效應(yīng)負(fù)擔(dān)任何一點(diǎn)費(fèi)用現(xiàn)在這一狀況已經(jīng)得到了明顯的改善，許多化工企業(yè)正積極的開(kāi)發(fā)和利用新的科學(xué)技術(shù)，來(lái)達(dá)到減少二氧化碳排放量的目的。甚至有一些企業(yè)將二氧化碳作為化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的一種原材料來(lái)使用。例如，有的化工企業(yè)將其他化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w作為一種原材料來(lái)生產(chǎn)尿素。僅這一種工藝，就可以使該企業(yè)的每年的二氧化碳?xì)怏w排放量減少數(shù)十萬(wàn)噸。

2 化學(xué)工程技術(shù)使可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略任務(wù)逐步向前推進(jìn)

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)，給我們的生活創(chuàng)造了非常豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)和能源。其在對(duì)人類(lèi)歷史的發(fā)展進(jìn)步的工程中所做的貢獻(xiàn)是不不忽略的。但是昵，又由于化工產(chǎn)品生產(chǎn)的原材料和生產(chǎn)過(guò)后的殘余物中，存在著大量的有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)又造成了很多環(huán)境污染問(wèn)題以及生態(tài)平衡的失調(diào)。這樣，就又阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繼續(xù)發(fā)展。新世紀(jì)，面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)境污染所提出的挑戰(zhàn)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略這種道路的選擇，成為了歷史的必然。實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為了我國(guó)的一項(xiàng)基本的國(guó)策。作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分的化學(xué)工業(yè)，在這一基本國(guó)策的指導(dǎo)之下，最行之有效的實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的方法便是綠色化學(xué)的開(kāi)發(fā)和利用。綠色化學(xué)，不單單是指那些對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的有害影響小甚至沒(méi)有有害影響的化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程，更重要的是包括那些行之有效的且作用明顯的價(jià)格平民化的化學(xué)化工技術(shù)的研究以及應(yīng)用。綠色化學(xué)的生產(chǎn)過(guò)程只產(chǎn)生非常少量的廢物處理，或者不產(chǎn)生廢物處理。其最主要的特點(diǎn)便是在生產(chǎn)的過(guò)程中，最大程度地充分利用資源，使原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，盡量不產(chǎn)生污染。有利于化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略這一道路的切實(shí)執(zhí)行。

3 化學(xué)工程技術(shù)的新熱點(diǎn)

3.1 化學(xué)超臨界反應(yīng)技術(shù)

超臨界的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)是指反應(yīng)過(guò)程中的溫度和壓力都在臨界點(diǎn)之上，這樣的狀態(tài)往往是液體和氣體之間。這樣形式的存在被廣泛運(yùn)用到生物化工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，已經(jīng)顯示出很好的效益，發(fā)展前景很好，但近年來(lái)的探究和發(fā)展階段仍處于初級(jí)，待進(jìn)一步深入研究。

3.2 綠色化學(xué)研究技術(shù)

綠色化學(xué)由于能夠有效避免對(duì)環(huán)境的污染，近年來(lái)備受推崇。綠色化學(xué)就是指利用化學(xué)反應(yīng)技術(shù)來(lái)充分利用資源、減少污染物的產(chǎn)生來(lái)起到對(duì)環(huán)境的保護(hù)。比如，它可以對(duì)產(chǎn)生污染物的相關(guān)溶劑和廢料進(jìn)行處理，利用原子技術(shù)或高選擇性的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)處對(duì)環(huán)境有利的產(chǎn)品，這不僅能夠增加經(jīng)濟(jì)效益而且?guī)?lái)可觀(guān)的社會(huì)效益。

3.3 分離技術(shù)的新研究

首先，分離技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的強(qiáng)化，其次是生產(chǎn)技術(shù)。總結(jié)來(lái)說(shuō)就是將設(shè)備更新，將生產(chǎn)率提高的技術(shù)都屬于化學(xué)分離技術(shù)的結(jié)果。古老的分離技術(shù)方法是利用各種材料沸點(diǎn)不同將其分離然后做研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各領(lǐng)域研究合作分工改變?yōu)榉蛛x技術(shù)新發(fā)展提供了廣闊的前景。比如近年來(lái)，在力學(xué)的傳遞以及多相流方面，采用信息技術(shù)發(fā)生分離，還有分子的模擬就很大的提高了預(yù)測(cè)熱力學(xué)平衡的水平，對(duì)分子的人為設(shè)計(jì)加速了分離等等。因此進(jìn)一步研究高效的分離技術(shù)有著深遠(yuǎn)的意義。

4 傳熱過(guò)程新的研究發(fā)展方向

4.1 傳熱學(xué)中細(xì)微尺度的研究進(jìn)展

細(xì)微尺度是指從時(shí)間尺度和空間尺度進(jìn)行更細(xì)微的研究的熱學(xué)范疇，如今它在熱學(xué)中已經(jīng)形成了一個(gè)分支，具有廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)一個(gè)物體的尺寸遠(yuǎn)大于其載體時(shí)，這樣的情況會(huì)存在，但是由于尺寸的更加細(xì)微，原來(lái)的假設(shè)影響因素也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。目前納米技術(shù)已經(jīng)取得顯著的成績(jī)，很多領(lǐng)域都是圍繞傳熱學(xué)中的細(xì)微尺度技術(shù)進(jìn)行研究的，近年來(lái)取得了高集成電路、多空介質(zhì)流等新成果，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 傳熱設(shè)備的研究進(jìn)展

近些年來(lái)，利用翹片來(lái)強(qiáng)化傳熱，管外的翹片強(qiáng)化傳熱原理包括有前緣效應(yīng)和非穩(wěn)定性擾動(dòng)以及減薄邊界層等幾種。常用的片是沖縫片和百葉窗。將來(lái)對(duì)此的研究應(yīng)該將分布參數(shù)和場(chǎng)地模擬相結(jié)合，來(lái)優(yōu)化傳熱裝置結(jié)構(gòu)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)管翹式的傳熱針設(shè)計(jì)。

4.3 與計(jì)算機(jī)技術(shù)的相結(jié)合

計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步是化學(xué)中大量的技術(shù)問(wèn)題能夠得到有效的解決。同時(shí)節(jié)約了大量的人力物力財(cái)力，也增加了數(shù)據(jù)和相關(guān)機(jī)械的精密度。計(jì)算機(jī)的主要貢獻(xiàn)表現(xiàn)在計(jì)算流體力學(xué)、數(shù)值傳熱力學(xué)、采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算有利于將數(shù)據(jù)更直觀(guān)的表現(xiàn)出來(lái)，表現(xiàn)形式更加多樣，能夠有效分析大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.4 與材料科學(xué)和信息工程相結(jié)合

科學(xué)的進(jìn)步和新技術(shù)的研究涌現(xiàn)就為化學(xué)工程的研究提出了新的機(jī)遇。如何形成優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體系和完整地理論作為研發(fā)支撐成為化學(xué)工程面臨的問(wèn)題。所以它必將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，在發(fā)展中應(yīng)注重與多學(xué)科的交叉，更多的研究應(yīng)該包括信息和化學(xué)應(yīng)用、生物與化學(xué)以及能源環(huán)境與化學(xué)相結(jié)合的學(xué)科，這都為化學(xué)工程的發(fā)展提供了新的研究方向。由于信息技術(shù)不斷深入各個(gè)行業(yè)，為此通過(guò)信息技術(shù)可以將大量的信息收集、整理進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得出的結(jié)論可以為化學(xué)工程發(fā)展研究提供新的方向。

篇10

摘要：經(jīng)濟(jì)物理學(xué)是一門(mén)新興的綜合性的邊緣叉學(xué)科，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交叉性學(xué)科越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外物理學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家的關(guān)注和研究興趣，經(jīng)濟(jì)物理學(xué)綜合了經(jīng)濟(jì)學(xué)和物理學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，既包含了物理學(xué)科的嚴(yán)密性又涵蓋了金融學(xué)的實(shí)際性，這樣將兩方面結(jié)合起來(lái)有利于解決實(shí)際問(wèn)題。本文在研究物理學(xué)和金融學(xué)的基本概念基礎(chǔ)之上，就經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的概念、內(nèi)涵和發(fā)展過(guò)程展開(kāi)論述，簡(jiǎn)單的介紹經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容，幾個(gè)重要的理論模型及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)解決金融市場(chǎng)的問(wèn)題，探索經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律、規(guī)避一定的金融風(fēng)險(xiǎn)有著重要的參考和實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)物理學(xué)；金融系統(tǒng)；應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的內(nèi)涵主要是將物理學(xué)的實(shí)證和實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)、理論的、實(shí)踐的方法，例如統(tǒng)計(jì)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、量子力學(xué)等應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)，這樣就創(chuàng)造出一個(gè)新的學(xué)科--金融物理學(xué)。簡(jiǎn)言之，經(jīng)濟(jì)物理的研究有兩個(gè)目的，一是研究經(jīng)濟(jì)或金融系統(tǒng)中的物理問(wèn)題，把金融市場(chǎng)看到是一個(gè)物理分析系統(tǒng)，其中的影響因素的動(dòng)態(tài)變化看作是可以量化分析的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)、建立模型，力圖尋找和闡釋其中的“物理”規(guī)律。二是運(yùn)用物理學(xué)的思想和方法去解決市場(chǎng)中的經(jīng)濟(jì)或金融問(wèn)題。在第一部的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)金融市場(chǎng)存在的問(wèn)題，然后利用物理分析的方法，找出最大的影響因素和次要因素，從而發(fā)現(xiàn)聯(lián)系，發(fā)揮著解釋金融現(xiàn)象，揭示規(guī)律和問(wèn)題的作用。經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的主要研究方向有三個(gè)：一是對(duì)金融市場(chǎng)的數(shù)據(jù)如股票價(jià)格進(jìn)行分析研究以發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含的規(guī)律；二是可以用來(lái)分析一個(gè)公司的經(jīng)營(yíng)狀況達(dá)到預(yù)測(cè)一個(gè)國(guó)家的GDP指數(shù)。三是可以用來(lái)建立實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型，尋找普遍性規(guī)律以幫助其他案例作為參考。

一、經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的產(chǎn)生

第一個(gè)提出“經(jīng)濟(jì)物理學(xué)”概念的人是美國(guó)波士頓大學(xué)物理學(xué)教授H．EugeneStanley。1996年，在匈牙利首都布達(dá)佩斯召開(kāi)了首屆國(guó)際經(jīng)濟(jì)物理學(xué)專(zhuān)題研討會(huì)：EconophysicsWorkshop，全世界很多優(yōu)秀的物理學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家和金融學(xué)家共同參與了此次會(huì)議，從此經(jīng)濟(jì)物理學(xué)以一門(mén)學(xué)科的身份正式誕生。為了說(shuō)明經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的實(shí)質(zhì)，首先要探究一下他的發(fā)展進(jìn)程。他的產(chǎn)生式外部和內(nèi)部原因綜合作用的結(jié)果。就外部原因而言，二十世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)學(xué)往往通過(guò)數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)加以解釋?zhuān)荒芡ㄟ^(guò)數(shù)學(xué)的研究方法和手段解釋經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，但是出現(xiàn)了大量的觀(guān)察事實(shí)與研究結(jié)果不一致的情況，由此對(duì)許多通過(guò)數(shù)學(xué)理論解釋經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的方法提出了質(zhì)疑；另一方面，物理學(xué)是屬于科學(xué)的規(guī)范，他的主要形式是推理分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和構(gòu)建理論模型才能得出簡(jiǎn)論，再與假設(shè)的結(jié)果作比對(duì)。一般來(lái)說(shuō)，做實(shí)驗(yàn)時(shí)常常需要收集的大量數(shù)據(jù)，為統(tǒng)計(jì)分析提供了可能和可靠性，以幫助經(jīng)濟(jì)物理學(xué)家類(lèi)比分析，找出規(guī)律，解釋現(xiàn)象，預(yù)測(cè)未來(lái)。

二、經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容

第一，探索經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中一些相關(guān)變量的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，主要包括收益率、波動(dòng)率、變量、價(jià)差等，探索其中具有代表性的普遍適用性的規(guī)律以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)為類(lèi)似的情況提出分析方法和解決措施。第二，對(duì)宏觀(guān)市場(chǎng)的模型建立和對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)律的預(yù)測(cè)，這一部分主要針對(duì)的是實(shí)證研究。第三，對(duì)金融市場(chǎng)的微觀(guān)狀態(tài)進(jìn)行模型建立，主要包括逾滲模型、伊辛模型等，模型是建立在大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)證基礎(chǔ)之上的，所以具有一定的參考價(jià)值。

三、經(jīng)濟(jì)物理學(xué)理論模型

深入研究實(shí)際問(wèn)題可以探討其中的數(shù)學(xué)物理問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)藏的規(guī)律和機(jī)理，實(shí)質(zhì)是將過(guò)程系統(tǒng)化，簡(jiǎn)單化，抽象出普遍性的規(guī)律。經(jīng)濟(jì)物理學(xué)模型有以下幾種具有代表性的分類(lèi)：第一類(lèi)是基本面交易者和噪聲交易者博弈理論模型?；久娼灰渍哒J(rèn)為市場(chǎng)價(jià)格遵循價(jià)值規(guī)律，市場(chǎng)價(jià)格雖然一直在基礎(chǔ)價(jià)格周?chē)舷虏▌?dòng)，但是最后仍然會(huì)回歸到基礎(chǔ)價(jià)格；與之不同的是噪聲交易者，他們偏向于技術(shù)和圖形，所以也稱(chēng)之為技術(shù)交易者或者圖形交易者，通常利用技術(shù)或者圖形分析市場(chǎng)行情，預(yù)測(cè)未來(lái)的走向和趨勢(shì)。第二類(lèi)是逾滲模型。物理學(xué)家Cont和Bouchaud提出了這個(gè)模型，所以將之命名為CB模型，此理論只考慮內(nèi)部因素的影響，忽略外部因素的作用，認(rèn)為最根本的是交易者之間的相互影響發(fā)揮作用，由于交易者之間的相互影響就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)個(gè)的簇，每個(gè)簇內(nèi)的交易者采取相同的交易策略，這一集體是同步的、靜態(tài)的。再此基礎(chǔ)上發(fā)展了一個(gè)新的模型，即EZ模型，其進(jìn)步之處在于此模型不受限制，并且可以通過(guò)演化方程并解析求解，完全利用數(shù)學(xué)和物理學(xué)分析方法解決問(wèn)題。第三類(lèi)，自旋模型。經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中存在著買(mǎi)和賣(mài)兩種狀態(tài)，認(rèn)為市場(chǎng)價(jià)格由N個(gè)市場(chǎng)參與者的買(mǎi)和賣(mài)的行為決定。而模型仿造了這一變量，類(lèi)似于一維磁鐵由N個(gè)向上或者向下的自旋組成。這個(gè)模型假定市場(chǎng)參與者分為極少的知情者和絕大多的跟風(fēng)者，跟風(fēng)者會(huì)模仿大多數(shù)人的行為而更改自己的行為從而影響整個(gè)市場(chǎng)狀態(tài)。第四類(lèi)，少數(shù)者博弈理論模型。1997年，瑞士華人張翼成提出這個(gè)理論模型，它的提出完全是根據(jù)實(shí)際問(wèn)題引發(fā)的，人們的實(shí)際生活離不開(kāi)社會(huì)群體，一旦決策者多了就會(huì)產(chǎn)生利益分配問(wèn)題，如果決策人的選擇是少數(shù)人的選擇，那么決策人就將獲益；否則就會(huì)遭受損失。簡(jiǎn)單的說(shuō)，少數(shù)者博弈問(wèn)題就是在不考慮道德因素的前提下，決策人如何決策的問(wèn)題。少數(shù)者博弈理論模型主要研究針對(duì)在有限資源的條件下，在復(fù)雜的競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)里如何決策問(wèn)題的博弈模型，它源于經(jīng)濟(jì)學(xué)家阿瑟（W.B.Arthur）提出的“酒吧問(wèn)題”，并由華人張翼成以博弈論的形式提出。他是研究金融市場(chǎng)的規(guī)律，是研究經(jīng)濟(jì)個(gè)體之間關(guān)系的有力武器，經(jīng)濟(jì)個(gè)體之間的關(guān)系是既相互競(jìng)爭(zhēng)又相互協(xié)作的復(fù)雜關(guān)系。

四、結(jié)語(yǔ)

金融市場(chǎng)是一個(gè)復(fù)雜的非線(xiàn)性動(dòng)力系統(tǒng)，其中包含著復(fù)雜的理論和實(shí)證研究，將物理學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的方法應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究已經(jīng)成為邊緣性學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)和學(xué)術(shù)界的用三年就方向，不同學(xué)科之間的交叉、碰撞、融合發(fā)展是時(shí)代的進(jìn)步和學(xué)術(shù)發(fā)展的新思路，能夠在新的時(shí)代背景和發(fā)展中提供新的理論支持。經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的產(chǎn)生和應(yīng)用對(duì)宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、個(gè)人理財(cái)，公司組織與管理等有著重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王有貴，郭良鵬.經(jīng)濟(jì)研究中的物理學(xué)[J].物理.2010(02)