流体机械

流体机械（精选8篇）

流体机械 篇1

摘要：设备的振动噪声是衡量其舒适性和性能的重要指标之一。为此针对某型号流体机械进行隔振设计,并开发相应设计软件。利用软件研究上层刚度、下层刚度、阻尼和中间质量对系统隔振效果的影响规律。结果表明,刚度的增加,系统的隔振效果变差;阻尼在共振区域有利于减振,但随着频率的增加,阻尼会降低隔振效果,如果通过改变阻尼的方式提高隔振效果,应选择改变上层阻尼。

关键词：流体机械,隔振,软件开发

0 引言

流体机械广泛应用于各个行业[1,2,3,4,5],振动噪声问题是衡量其性能的重要指标之一[6,7]。针对某型仿流体机械的振动噪声问题,研究其双层隔振系统的减振效果,分析各种参数对隔振的影响规律,并开发相应的流体机械系统双层隔振设计软件,提高流体机械隔振设计的效率。

1 双层隔振系统设计

流体机械双层隔振系统如图1所示。隔振系统的振动方程为:

对振动系统分析时,常常还要用到其传递函数。对于式(1)与式(2)描述的双层隔振系统,将2个方程变形,并分别进行拉普拉斯变化运算得:

从式(3)可以看出:双层隔振系统的传递函数只受系统各参数的影响,与输入量无关。

式(1)与式(2)也可以写成矩阵的形式:.

其中,。

双层隔振系统的Simulink仿真图如图2所示。该模型依据矩阵形式的振动方程式(1),通过改变输入参数矩阵,可对多自由度系统进行仿真,该模型简单,有很强的通用性。

2 双层隔振软件开发

研究双层隔振参数对系统的影响规律时,往往要多次修改参数,进行多参数下系统响应的比较。为方便这一环节的操作,减少每次仿真都要修改m文件并在Matlab命令窗口进行操作等重复工作量,基于Matlab的GUI开发设计一个双层隔振系统分析软件,软件的主要功能包括:1)输入双层隔振参数,进行仿真,输出仿真结果(图形);2)多参数输入(单一变量),同时输出多个仿真结果(图形),用以比较;3)输出幅频特性曲线;4)导出仿真结果,包括图形与数据。软件的界面如图3所示。

其中,幅频特性的图由Matlab工具箱中的Bode函数得到,因为要得到0~50 Hz(对应转速为0~3 000 r/min)范围内的稳态幅值,在频率分辨率为1 Hz时,其仿真计算也需要3 min。而采用Bode函数时将用到系统的传递函数式(3),从输入参数到传递函数参数将在后台自动进行,无须使用者操作。Bode函数计算结果与数值仿真结果的比较如图4所示,其频率分别率为1 Hz。从图4中可以看出只在第一个极值附近有细小偏差,该误差由于仿真采样点刚好跳过了峰值所在频率,其余结果几乎重合。实际使用时,Bode函数将以>600个点对0~100 Hz范围进行绘图,提高数据精度,且求解响应速度快。

3 流体机械双层隔振系统分析

流体机械的转速为1 800 r/min,质量为2 189 kg,排量为19 L,额定功率为477 k W,缸径为159 mm,冲程为159 mm。根据机械设计手册并结合隔振器型号进行双层隔振设计,确定其主要参数为:上层选用4个W30型隔振器1.5×107N·m,下层选用6个W30型隔振器2.25×107N·m,中间质量块质量为1 200 kg,上层和下层隔振器阻尼比均为0.05。

3.1 中间质量对隔振效果的影响

中间质量的变化相当于质量比的变化。当上层刚度k1为1.5×107N·m(4个W30型隔振器),下层刚度k2为2.25×107N·m(6个W30型隔振器),阻尼比为0.05时,改变中间质量可以得到图5所示的幅频特性曲线,从图5中可以看出,随着中间质量m2的增大,第1个峰值少量左移,第2个峰值左移较大,且峰值增大。第2个峰值之后隔振效果显著增强。对于激振频率较大的系统,中间质量增大将会提高隔振效果。但对于低速机,很有可能对隔振效果产生不利影响。该型号流体机械转速落在30 Hz处,当中间质量为1 200 kg时,其力传递率反而增加了,就是由于这个原因。

3.2 刚度对隔振效果的影响

中间质量为1 200 kg,下层刚度为2.25×107N·m,其他参数不变。上层刚度的变化对隔振效果的影响如图6所示。从图6中可以看出,第1个峰值之后,刚度变大,隔振效果减弱,第1个峰值前的低频区相反。第2个峰值前的一段范围内,不同刚度下的力传递率非常接近,此时上层刚度对隔振系统效果的影响不显著。而在第2个峰值之后的一段区域,即30~50 Hz,(对应的转速为1 800~3 000 r/min的常用区间),上层刚度对隔振效果的影响最为明显。

当上层刚度为1.5×107N·m时,下层刚度对系统隔振效果的影响如图7所示,其对隔振效果的影响规律和上层刚度类似。

3.3 阻尼对隔振效果的影响

上层刚度为1.5×107N·m,下层刚度为2.25×107N·m,中间质量块质量为1 200 kg,下层隔振器阻尼比为0.05,上层隔振器阻尼比变化对隔振效果的影响如图8所示。从图8可以看出阻尼比对系统特性的影响很明显,阻尼比增大会降低2个峰值,这对低频区的设备是很重要的。但在第2个峰值之后,情况刚好相反,阻尼比越小,隔振效果越好,这对高频区的隔振是相当重要的。另外,阻尼比的变化并不会改变共振频率。

上层刚度为1.5×107N·m,下层刚度为2.25×107N·m,中间质量块质量为1 200 kg,上层隔振器阻尼比为0.05,下层隔振器阻尼比变化对隔振效果的影响如图9所示。其规律和图8类似,还可以看出,下层阻尼比的改变对传递率的影响要略小于上层阻尼比的影响。说明如果通过改变阻尼的形式提高隔振效果,应该选择改变上层隔振器的阻尼。

4 结语

利用基于Matlab开发的软件对流体机械系统进行了双层隔振设计与仿真计算,得出了以下结论:

1)基于Matlab的GUI开发的软件能实现双层隔振系统的时域和频域的仿真计算,大大提高了分析效率。

2)双层隔振系统,上层阻尼的变化对系统隔振效果影响更明显,通过改变阻尼提高隔振效率,应首先采用改变上层阻尼比。

3)对于激振频率较大的系统,中间质量增大能提高隔振效果。但对于低速机,很有可能对隔振效果产生不利影响。

参考文献

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[7]陈静媛,孙华,迟振香,等.风机喘振现象分析及消除措施[J].煤矿机械,2000(3):41-42.

流体机械 篇2

一、为了满足一个规划中的企业用电高峰的需要，拟在有利地形处建一座具有一台泵及一台水轮机的抽水蓄能电站，该企业每天对电能的需要为：14h为P1=8MW；10h为P2=40MW。假定该企业可以从电网中获得的电功率Pv是常数，已知：水轮机的总效率P／PT电水，泵的总效率P／P0.86，压力管道的损失H6m，电站的0.91P水电st静水头Hst200m。为简单计，假定H和H

为常数，其它损失忽略不计。假定该装置中水的总量为常数（上游无来水，下游不放水，并忽略蒸发泄漏），试求：①必需的P值。

V②泵与水轮机的工作参数qV，H，P水。③上游及下游水池的最小容积V。

解：

从电网中获得的电能不足时，用水轮机发电补充；从电网中获得的电能有多余时，用于泵去抽水蓄能。

PPP2V水轮机轴功率＝g(HH)*qstV2stV1T

PPPV1V11水泵轴功率＝g(H＋H)*q／P

V＝qt=qtV2VV2

40P194*14*0.91*0.861.032

P8206*10PV408*1.03223.75MW 11.032qV2(4023.76)*10009.39m3/s，qV19.8*194*0.916.71 m3/s 对水轮机：qV2水轴T4023.7516.25MW，9.39m3/s；H2194m，P轴P=P／＝17.85MW，对于泵：qV16.71m3/s；H1206m，P=(PVP)*P＝(23.76-8)*0.86=13.55MW，1水P15.76MW 轴V＝6.71*3600*143.38*10m3

二、水轮机效率实验时在某一导叶开度下测得下列数据：蜗壳进口处压力表读数

5p22.16104Pa，压力表中心高程Hm88.7m，压力表所在钢管直径D3.35m，电站下游水位84.9m，流量qv33m/s，发电机功率Pg7410kW，发电机效率g0.966，试求水轮机效率及机组效率。

解：

piici2 EiZig2gqvpi22.161044333.744 Zi88.7，22.612，ci23.35g10009.8D2422poocopooco；而Zo84.9，=0，=0 EoZog2gg2g3.7442HEiEo88.784.922.6123.822.6120.71527.127m

29.8水轮机的效率tPg/ggqvH7410/0.9667670.80787.438%

9.83327.1278772.871机组效率gt0.9660.8740.844

三、某泵装置中，进口管直径Ds150mm，其上真空表读数V6.66510Pa（500mmHg），出口管路直径Dp125mm，其上压力表读数p0.22MPa，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度900kg/m3，泵的流量为qv0.053m3/s，试求泵的扬程。

解：泵的扬程

46.6651040.2210610.053420.05342HhVM1()()222g9009.89009.82g0.1250.151 17.55724.943(4.319)2(2.999)22g 17.55724.9430.49333.9932c2pcs

某泵装置中，进出口管直径相同D150cm，进口真空表读数V450mmHg，出口管路上压力表读数M1.8kg·f/cm2，压力表位置比真空表高1m，输送介质为矿物油，其密度900kg/m3，泵的流量为Q53 L/s，试求泵的扬程。答案：

2g 16.8200 27.8 四、一台送风机的全压为1.96kPa，风量为40m3/min，效率为50％，试求其轴功率。HhVMc2cs2p13.64501.89.810410.053420.053421()()29009009.82g0.1520.15401.961000qvp601.307103P2.614103W 50%50%

p103习题二

四、轴流转浆式水轮机某一圆柱流面D1=2m，n=150r/min，在某一流量下cm=4m/s。试求： a)当叶片转到使b2=10°时，作出口速度三角形。此时转轮出口水流的动能是多少？其中相对于cu2的部分又是多少？

b)为了获得法向出口，应转动叶片使b2为多少？此时出口动能又为多少？

c)设尾水管回能系数v=0.85，且假定尾水管只能回收相应于cm2的动能，则上面两种情况下出口动能损失各为多少？ a)u2D1n6021506015.708m/s cu2u2cmctg1015.7084ctg106.977m/s 22c2cu6.97724264.6798.042m/s 2cm 2c264.6793.300m 2g29.82cu6.977222.484m 2g29.8b)b2arctg414.287

15.7082c2420.816m 2g29.822cuc2c)回收的能量：v285%3.302.4840.321

2g2g22cuc2损失的能量： 回收的能量3.30.3212.979或85%22.111

2g2g4215%0.122

2g

五、在进行一台离心泵的能量平衡实验时，测得下列数据：轴功率P=15kW；流量qv=0.013m3/s；扬程H=80m；转速n=2900r/min；叶轮密封环泄漏量qv=0.0007m3/s；圆盘摩擦功率Pr=1.9kW；轴承与填料摩擦功率Pm=0.2kW；另外给定了泵的几何尺寸：轮直径D=0.25m；出口宽度b2=6mm；叶片出口角b2=23°。试求： a)泵的总效率及水力、容积和机械效率。b)叶轮出口速度三角形。（不计叶片厚度，cu1=0）c)滑移系数、反作用度

6.977cu215.70810°u24cm2c2w2 a)gqvHP9.80.0138010.50560.7004

1515MP(PrPm)15(1.90.2)0.86

P15qhqv0.0130.95

qvqv0.0130.00070.70.857

Mq0.860.95qvT0.0130.00072.992 m/s

D2b20.250.006b)cm2u2D2n600.2529006037.961m/s 2.99223°cm230.91237.961cu2c2w2u2 c)cu2u2cm2ctg237.9612.992ctg2337.9617.04930.912

cu2gH9.88024.099 hu20.85737.9611cu230.91224.09910.82 u237.96122222c2.531.562 cu2cm230.9122.992964

2c22g11u2cu2g31.56210.589

237.96130.912或

1cu230.91210.593 2u2237.961

p103习题四 四、一台泵的吸入口径为200mm，流量为qv=77.8L/s，样本给定Hv=5.6m，吸入管路损失Hs=0.5m。试求：

1）在标准状态下抽送常温清水时的Hsz值。

2）如此泵在拉萨（pa=64922.34Pa）使用，从开敞的容器中抽吸80℃温水，其Hsz值又为多少？

（注：80℃清水的pVa=47367.81Pa，g=9530.44N/m3）1）列进水池面与泵进口断面

pepscs2Hsz0Hs gg2gpapspapecs2HsHszHs

gggg2gpepacs2HszHsHs

gg2gcs4qv477.8/10002.476 Ds20.222.4762Hsz5.60.55.60.3130.54.787

2gppcs2pvas 2）由汽蚀余量和真空度的定义：ha，Hs2gpscs2pv Hsha2gpacs2p[Hs][h]v

2gpacs2p[Hs][h]v

2gpa[Hs][Hs]papapvpv

[Hs]5.664922.3447367.8110.330.249530.449530.44 5.66.8110.334.970.24 2.65HsHszcs2pepaHs2.650.3130.53.463m gg2g

五、双吸离心泵的转速为1450r/min，最优工况的扬程为43m，流量为1.36m3/s，临界空化余量为hcr=3.17m，最大流量工况hcr为10.06m，吸水管路的水力损失为0.91m，当地大气压力为10.36m，所输送的冷水的汽化压力为Hva=0.31m。试确定：

1）最优工况的比转速nq、空化比转速S、临界空化系数cr和允许的吸入高度是多少？ 2）最大流量工况的允许吸入高度是多少？（提示：计算nq和S时应取总流量的二分之一）

1）nqnqv/2H3/414501.36/21195.7259.9 71.2073/416.7923.6543Snqv/23/4hcr14501.36/21195.7503.3 2.3763.173/4crhcr3.170.0737 H43列进水池面与泵进口断面

pecs2Hghw2g psps由汽蚀余量的定义

流体机械 篇3

关键词：化工过程流体机械 实验教学 改革

中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）12（b）-0107-02

“化工过程流体机械”是高校化工装备与控制工程系学生必修的一门专业基础课，也是该专业的核心课程之一。主要讲授典型的流体机械如压缩机、泵、离心机等的基本结构、基本工作原理、性能特点和工程应用技术，培养学生从事流体机械的使用维护、调节控制和设计改造工作的基本能力，实现对学生知识、能力、科学素养的培养要求[1～2]。随着高校教学改革的不断深入，化工过程流体机械课程的教学改革也在不断深化，而实验教学是整个化工过程流体机械课程教学中的重要环节，通过实验，学生对化工生产过程中流体输送设备、管道、仪表等有了感性认识，有利于工程概念的建立，通过实际参与和操作，有利于学生实践能力和创新精神的培养。本文结合我校实际和化工过程流体机械实验课程的特点，本文就化工过程流体机械实验教学过程中存在的问题做了一些思考和总结。

1 实验教学存在的问题

1.1 实验教学内容陈旧

化工过程流体机械实验教学内容更新较慢，实验项目多为基础演示性、验证性的实验，设计性综合性的实验几乎没有。目前，该课程开出的实验项目有3个，分别是离心泵汽蚀实验、离心泵性能测定实验和往复压缩机性能实验，共4个学时，均属于基础验证性实验。由于实验学时较少，一些设计性、综合性的实验无法开出。在实验过程中，学生只是按照设计好的方案和规定的实验步骤进行操作，不利于学生独立思考问题和创新能力的培养，无法达到实验教学的真正目的。

1.2 实验教学方法单一

目前，高校大多数老师还是采用“教师演示实验学生模仿”传统的灌输式的教学模式，在实验教学中，教师主导着教学的整个过程和各个环节，是一种以教师为主体学生为客体的教学方法。这种单一的教学方法，不利于调动和激发学生学习的积极性和兴趣，阻碍了学生在实践操作中自发地分析问题解决问题的能力以及创新能力的培养。

1.3 实验教学考核体系不完善

由于实验学时少，化工过程流体机械实验的考核只以出勤和实验报告为依据，对实验教学没有单独的操作考试，在理论考试中实验方面的考核内容占得比例也很少，这样的考核机制，使学生更加重理论轻实践，对实验学习重视程度不够，同时对学生也起不到必要的监管作用。

2 教学改革的探索与实践

2.1 优化实验教学内容

合理选择和组合内容，保留必要的验证性实验。例如，压缩机性能测定实验、离心泵气蚀实验。优化实验内容的有效途径是将部分验证性实验项目设计成综合性实验或设计性实验项目。我系将“离心泵性能测定实验”设计成综合性实验项目。化工过程流体机械实验主要面向化工过程装备控制专业、油气储运专业等开设，我们将过程流体机械知识和计算机控制、自动控制知识有机结合，开发了“泵送装置综合操控实验台”，能够实现“泵的串并联特性测定、离心泵变速节能、泵的运行监测”以及“泵装置自动控制”等实验项目。

利用该综合实验台，将原来单一的测定离心泵的性能曲线实验改变为离心泵综合性能测定实验，具体做法是每小组学生可自主选择实验项目，如测定离心泵的性能曲线、管路特性曲线实验、离心泵的串联和并联实验、离心泵变速节能实验、泵的運行监测等实验项目。

综合性实验的开展极大的激发了学生的学习兴趣，使学生从被动接受知识逐步转化为主动思考、分析和解决问题，学生的创新意识在这个过程中也逐步培养起来。实验内容修改后，经过教学实践，学生们对实验内容掌握的更加透彻，对测量仪表、计算机数据采集有了更深刻的理解，普遍反映“这是一次受益匪浅的实验”，收到了很好的教学效果。

2.2 丰富实验教学方法

2.2.1 建立以学生为主体、教师为主导的教学模式

采用启发式的教学方法，建立以学生为主体、教师为主导的基于探索和研究的教学模式。教师由单纯的知识传授者变为学习的设计者、组织者、激励者，学生由被动的接受者变为主动的知识探索者。要求学生实验前充分预习，了解实验内容和实验方案。进入实验室后，运用互动提问的启发教学方式，在实验开始前进行必要的提问，引导学生了解实验目的和原理，熟悉实验装置及操作，鼓励学生探讨不同实验方案及其可行性，帮助学生形成结论，明确解决问题的办法。实验过程中根据实验操作和实验现象提出问题，引申出实验操作步骤或现象后面涵盖的理论知识。实验后通过提问对实验结果进行分析评价，引导学生将实验与实际问题联系起来，解决生产实际的问题。

例如，在做离心泵汽蚀的演示实验中，针对如何使实验装置发生汽蚀提出问题，引导学生通过回答问题设计出不同的实验方案，避免过早地局限于某一方案中。如可以采用入口截流、增大安装高度（降低吸入罐液面高度）、增大吸入罐液面真空度等使泵发生汽蚀，不再局限于原来仅通过抽真空的方法使离心泵发生汽蚀。然后师生共同讨论这些方案在现有实验装置上的可行性。再如在离心泵的操作中通过提出为什么关小阀门能够调节调节流量的问题，启发学生对管路特性和泵的特性进行分析，从而通过这样一个具体的例子使学生对泵的工作点的变化有了更为深刻的理解。

一些看似简单的问题，结合实际的装置和实际的操作步骤提出来，学生通过回答问题将理论知识应用于实际，激发了学生对实验的兴趣，刺激了学生的思考，不仅使学生扎实的掌握了实验内容，更有利于学生创新能力的培养。

2.2.2 采用多元化的教学手段

在实验教学中充分利用现代化的教学手段，将传统的课堂讲授与多媒体技术、计算机仿真技术、网络教学结合起来，发挥各种教学手段的优点，建立多元化的教学模式。

化工过程流体机械实验是学校的精品课程化工过程流体机械的一部分，在校精品课程的网站上，利用FLASH技术对于大纲规定的每个实验，都开发了网络仿真实验[3]。仿真实验的内容包括实验原理、实验操作和数据处理。学生在电脑上可直接对各个实验进行在线模拟操作。通过自主操作实验，学生可自主地获取知识和技能，体验和了解科学探究的过程和方法。实验后留有习题，学生在实验前带着问题去做实验，可起到事半功倍的效果。现代化的教学手段锻炼了学生的自学与思考能力，为进入实验室奠定了良好的基础。

2.3 加大实验教学考核力度

制定合理的实验规章制度，严格考核，这是保证实验效果的有效措施。化工过程流体机械实验没有单独的实验考试，而在化工过程流体机械考试中，实验的比重很小，不到10%。所占比例低，学生对实验的重视程度自然会下降。从考试情况来看，实验题得分率偏低，反映学生对实验的掌握不够扎实。因此，应在理论课考试中增加实验所占的比例达到15%～20%，并且应增设操作考试。在最后的考评中将平时的实验成绩，操作考试成绩和理论考试成绩综合得到最终的考核成绩。

3 结语

实践证明，通过优化实验教学内容、丰富实验教学方法、加大实验教学考核力度等措施，充分调动了学生上实验课的积极性和主动性，全面提高了实验教学质量，也使我们认识到要用新的适合时代发展的实验教学方法激发学生的学习兴趣、培养学生的动手能力和科学思维能力，为培养创新应用型人才打好基础。

参考文献

[1]潘树林，卢朝霞.“过程流体机械”课程的教改与实践[J].广西大学学报，2003 （6）：81-83.

[2]王君.化工过程流体机械教学中学生综合能力的培养[J].化工高等教育，2008（4）：55-57.

流体机械 篇4

近几年, 随着我国工业机械化程度的不断提高, 我国的绝大多数行业都开始运用机械来代替人力劳动, 流体机械作为一种重要的机械, 在我国的工业中占有重要的地位。水泵、水轮机等是我们在日常生活中常见的流体机械, 水泵和水轮机在运送水流的时候, 由于水流中通常含有大量的泥沙, 这些泥沙在随着水流进行运送的时候, 会给水泵和水轮机的叶片造成非常大的损伤, 而且这种磨损已经得到了流体机械研制和管理人员的广泛关注, 人们正在运用各种各样的方法来减少磨损, 通过研究流体机械的冲蚀磨损特性就是为了减少流体对机械的损害。

1 冲蚀磨损的定义和分类

所谓冲蚀磨损是指流体机械在运送流体时, 机械表面由于受到流体的冲击, 导致流体机械表面物质流失的现象。详细来讲是指流体机械的表面在运送含有固体物质的流体时, 固体物质与流体机械表面发生相对运动, 流体机械的表面受到固体物质的冲击而产生磨损。冲蚀磨损是流体机械最容易出现的问题之一, 按照流体介质的种类来对冲蚀磨损进行分类, 冲蚀磨损可以分为喷砂型喷嘴冲蚀、泥浆喷嘴冲蚀、雨蚀、水滴冲蚀和气蚀性喷嘴冲蚀四种。喷砂行喷嘴冲蚀是指携带有大量固体粒子的气流在被传输的过程中, 流体机械表面受到固体粒子的打击而产生的磨损, 在航空企业中航空发动机叶片就经常受到喷砂喷嘴冲蚀。泥浆喷嘴冲蚀也是常见的一种冲蚀磨损形式, 主要原因是流体机械在运送有液体的时候, 由于有液体中含有的固体杂质对流体机械表面产生的磨损, 这种磨损在石油管道、矿山开采的机械中经常发生。雨蚀、水滴冲蚀主要是由于高速的液体对机械材料的表面产生的磨损, 例如露天放置的飞行器受到高速雨滴的冲蚀而受到磨损。气蚀性喷嘴冲蚀是由于液体受到外界条件的变化影响变成气体、气泡等以及气泡泯灭的时候对机械表面产生的磨损。四种磨损各具特点, 在日常的工程机械中, 要根据实际的流体机械容易受到的冲蚀磨损类型, 对症下药采用最适合的减少冲蚀磨损的方法, 进而延长流体机械的使用寿命。

2 不同工况下, 影响磨损特性的因素

不同工况表现为磨粒或者流体机械不同的参数, 本文就通过对具体参数进行探讨, 来研究不同工况下的流体机械磨损特性。

2.1 磨粒形状影响磨损特性

流体机械在运送流体的过程中, 流体内含有的固体磨粒形状不同所形成的磨损特性也不一样。固体磨粒的棱角比较多相对于比较圆滑的圆形或者椭圆形磨粒给流体机械造成的磨损更加严重, 如果在同样的冲击角度下进行实验, 以45°冲击角为例, 棱角比较多的固体磨粒给流体机械造成的磨损量是球形或者椭球形磨粒的四倍还要大。犁削变形是球形或者圆滑的椭圆形磨粒对流体机械的主要磨损方式, 而棱角比较多的磨粒对流体机械的磨损则以切削方式为主。

2.2 磨粒的粒度影响磨损特性

磨粒粒度是影响冲蚀磨损特性的一个重要的参数。冲蚀磨损受到磨粒粒度的影响主要体现在两个方面, 一是磨粒的尺寸效应, 不同的磨粒尺寸对流体机械的磨损特性也不同, 试验证明, 磨粒的尺寸在20-200微米之间的磨粒对流体机械的磨损率随着磨粒尺寸的增大磨损程度提高, 但是磨粒的尺寸增加到某个临界值的时候对立体机械的磨损率不会继续上升, 而是基本保持不变, 这就是所谓的磨粒尺寸效应;二是脆性材料对磨损特性的影响, 磨粒的粒度对由脆性材料组成的流体机械造成的磨损会随着材料的变化而发生相应的变化, 不同的脆性材料在受到同一磨粒冲击的时候, 所遵循的变化规律是不一样的。除了上述的两个方面以外, 同一物质不同的粒度分布, 其磨损特性也是不相同的, 磨损率会随着粒度分布的变化而进行变化。

2.3 冲击角度影响磨损特性

所谓的冲击角度是指流体中所含的固体磨粒在与流体机械表面发生摩擦时, 固体磨粒的移动方向和流体机械磨损表面所形成的夹角。冲击角度的不同所形成的磨损特性也不相同。研究表明冲击角度对流体机械磨损特性的影响还与流体机械磨损件的材料有关, 以塑性材料和脆性材料为例, 塑性材料受冲击角度的影响在冲击角度为20°-30°时, 所造成的磨损最为严重, 而对于脆性材料当冲击角度为90°的时候, 所造成的磨损最严重。

2.4 固体磨粒的速度对流体机械表面磨损特性的影响

对于不同的流体机械材料, 磨粒速度对流体机械表面磨损的特性也不尽相同。对于任何的流体机械材料, 磨粒的速度都存在一个最小值, 当磨粒的冲击速度小于这个最小值的时候, 流体机械不会产生磨损, 而是只发生弹性形变, 当磨粒离随着流体离开流体机械表面的时候, 弹性形变就会恢复。对于超过冲击速度最小值的冲击速度, 流体机械受到的磨损与磨粒的冲击速度成正比关系, 即冲击速度越大对流体机械表面冲蚀越严重。此外, 不同的材料受到同一冲击速度冲击的时候, 虽然都成正比例关系, 但是其比例系数却不相同, 实验表明, 金属材料的比例系数为2.55, 而陶瓷材料的比例系数为3。

2.5 冲击时间对流体机械表面冲蚀磨损特性的影响

冲击时间对流体机械表面的冲蚀磨损特性有非常大的影响。冲蚀磨损在刚刚受到磨粒冲击的时候不会马上表现出来, 而是存在一定时间的潜伏期, 也就是说, 受到短时间的磨粒冲蚀, 流体机械会表现为表面非常的粗糙, 但是材料不会发生流失, 经过长时间的磨粒冲击的时候, 流体机械表面才会发生磨蚀现象, 一旦发生磨蚀现象, 磨蚀的程度会随着时间的推移而逐渐变的越来越严重。

2.6 不同的环境温度对流体机械磨蚀的磨损特性

流体运送环境的温度对流体机械表面磨蚀特性也会产生非常大的影响。环境温度对磨蚀特性的影响比较复杂, 有的随着温度的升高, 磨蚀程度会越来越大, 有的随着温度的升高, 磨蚀现象反而变的不明显。温度升高磨蚀程度增大是由于高温下促使材料的屈服极限降低, 受到同样的冲击材料的磨蚀会变得严重。温度升高磨蚀现象不明显的原因是在高温下, 有的材料在表面会形成一层厚厚的氧化膜, 氧化膜通常情况下非常的坚硬, 会给流体机械表面形成一种保护, 进而提高了材料的抗磨损能力。

2.7 不同的硬度对流体机械磨蚀的磨损特性

硬度对流体机械表面的磨蚀特性有非常大的影响, 这里的硬度包括两个方面, 一是磨粒的硬度对流体机械的影响, 二是流体材料本身的硬度对磨蚀特性的影响, 硬度对流体机械磨蚀现象的影响是通过磨粒硬度与流体机械本身材料的硬度之间的比值决定的, 对于塑性材料当二者之间的比值大于1.2的时候, 冲蚀程度会随着比值的上升而减小, 反之, 当二者之间的比值小于1.2时, 冲蚀程度会随着比值的增加而增大。

3 结束语

不同的工况会对流体机械产生不同程度的影响, 磨粒的硬度、冲击速度、冲击角度、流体机械的工作温度等等都会对流体机械形成不同的磨损, 我们必须掌握不同的参数对流体机械所产生的不同磨损特性, 只有正确的掌握不同工况下流体机械冲蚀的磨损特性, 才能在以后运用流体机械进行流体运送时有效的减少甚至避免流体机械的磨蚀, 延长流体机械的寿命, 进而提高经济效益。

参考文献

[1]庞佑霞, 刘厚才, 朱宗铭, 等.40Cr冲蚀与空蚀交互磨损试验研究[J].润滑与密封, 2011 (8) :88-89.[1]庞佑霞, 刘厚才, 朱宗铭, 等.40Cr冲蚀与空蚀交互磨损试验研究[J].润滑与密封, 2011 (8) :88-89.

[2]李全胜.基于流体机械工况的冲蚀磨损特性研究[J].科技致富向导, 2012 (12) :55-56.[2]李全胜.基于流体机械工况的冲蚀磨损特性研究[J].科技致富向导, 2012 (12) :55-56.

流体机械 篇5

倍受业界关注的，国家商务部批注，由中国通用机械工业协会（中通协）主承办的“2014第七届中国(上海)国际流体机械展览会(IFME)”于2014年10月15-17日在上海世博展览馆隆重举办。“精英汇集、精品荟萃”，展会取得圆满成功，其专业化、高水平的展出及周到的组织和服务得到业界普遍好评。“万享科技”携最新研发生产的板片式蒸发器参加了此次盛会，前来咨询的用户络绎不绝，获得广大用户的青睐！

来自国家能源局、中国机械工业联合会、中石油物资装备公司、中石化物资装备公司、中石油西气东输管道公司、国家能源液化天然气技术研发中心、中广核公司、华东电力设计院、华北电力设计院、中国中原对外工程公司、上海核工程研究设计院、国核工程公司、上海宝钢公司、上海华西化工科技公司、上海发电设备成套设计研究院、南通电厂、句容电厂、锦州电力公司、中石化南京公司、中石化宁波公司、中石化普光气田公司、合川电厂、焦作电厂、西北电力院、中电投环保工程公司、神华公司、内蒙古伊泰公司、华陆工程公司、中石化化工设备技术中心、东大矿业公司、荷兰阿法拉伐公司、赛迪工程公司、中石化地热能公司、新能源科技公司、中纺院公司、新世纪环保公司、联合能源公司、盐业公司、水资源公司、中石化上海公司、化工研究院、上海化工公司、上海电气集团、台湾机器同业公会、台湾善哉公司、台湾高压气体公会等有关上级部门和用户领域的领导和专业人士，国内外参展商的领导和代表，以及中通协部分副会长、常务理事、理事出席了开幕式并参观了展览会。

2014年10月15日上午9时28分，中通协执行副会长兼秘书长张雨豹宣布展览会开幕式开始，邀请出席开幕式的领导和嘉宾上典礼台，请主席团主席、会长苏永强主持开幕式，宣读出席开幕式的领导和嘉宾；主席团主席、名誉会长隋永滨为展览会开幕致词；邀请国家能源局能源节约和科技装备司黄鹂副司长宣布展览会正式开幕。

流体机械 篇6

[摘 要]“流体机械测试技术”是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程，该课程与实验仪器仪表、企业实验台精密结合，其教学更应注重基础理论和实践相结合。科研和工程实际经验丰富的教师承担该课程的教学任务，是提高其教学效果的关键因素之一。结合本校流体机械及工程专业的教学特点和培养特色，从教学的内容和方法、实验教学方面介绍该课程改革的一些措施，以促进课堂教学效果的提高和学生实践应用能力的培养，推进卓越工程师教育培养计划在具体教学环节中的实施。卓越工程师教育培养目标明确，其专业课程在企业和学校学习时间安排、教学内容和方法上仍需进一步研究与优化。

[关键词]卓越工程师计划 流体机械测试技术 教学内容和方法 教学实验 改革措施

[中图分类号] TH311[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）07-0108-03

0引言

2010年教育部实施的“卓越工程师教育培养计划”是面向工业界、面向世界、面向未来的工程教育改革，该计划突出了工科人才的工程实践能力与创新能力的培养。[1] [2] [3] [4]兰州理工大学流体机械及工程专业是我国最早的水力机械专业，始建于1954年的哈尔滨工业大学，1965年该专业整建制（包括水泵、水轮机实验室）迁至兰州理工大学（原甘肃工业大学），原有水轮机、水泵、液压3个专业化方向，现在已发展为流体机械、流体传动、流体测控、水利水电和新能源5个方向。2007-2012年分别获评教育部“国家级特色专业”、“‘卓越工程师计划实施专业”和“专业综合改革试点专业”3项教学质量工程，与沈阳鼓风机集团股份有限公司共建实践教学基地获评国家级工程实践教育中心，1998-2014年连续4轮获省级重点学科，拥有省级精品课程4门、省级实验教学示范中心1个、省级工程技术中心5个。该专业从起始阶段起就是典型的产品设计专业，涉及耗能占全国各行各业25%的泵产品与发电占全国总发电量22%的水轮机产品，虽然专业面向归口行业较单一，专业对应行业产品却广泛应用到全国各行各业，具有“小专业、大市场、专业地位特殊”的特点。

“流体机械测试技术”是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程，是一门既有一定理论又有很强应用性的课。卓越工程师培养采用 “3+1”模式，即学生在学校完成累计3年时间的学习任务，在企业完成累计1年时间的学习和实践任务，其培养计划的课程体系已发生了很大变化。如何将卓越工程师教育培养融入教学环节，尤其是实践教学环节，需适时地在该课程教学过程中进行改革和探索。

一、课程教学环节存在难点

结合“流体机械测试技术”课程教学内容、卓越班的培养目标及要求[5] [6]，目前该课程教学环节存在以下几个难点：

（1）“流体机械测试技术”课程的知识框架及课时数如图1所示。基础部分各章内容相互独立，而应用部分是以水泵与水轮机为被测对象，涵盖了基础部分各章知识点，是理论与实践的具体结合。教学难点在于在保持理论框架完整的基础上，为了突出工程应用的要求，如何将基础部分与应用部分有机结合。

（2）该课程突出泵与水轮机这一专业对象，具有很强的针对性和实践性，其教学难点是如何将以解决实际测试问题为目标的教学理念贯穿于课堂教学、实验教学和企业教学过程中。

（3）该课程涉及水泵的性能实验、汽蚀性能实验、串联性能实验、并联性能实验、振动与噪声测量和水轮机能量实验，这些实验项目虽属单独设课的“流体机械实验”课程的教学内容，但也是本课程教学工作的落脚点，易发生脱离实践教理论、学理论的现象。

二、把握课程教学的核心，突出工程应用要求[7] [8] [9] [10] [11]

“流体机械测试技术”理论学时数为32课时，在课堂中追求大而全的教学目标显然是不现实的。为了贯彻以解决实际测试问题为目标的教学理念，围绕泵与水轮机的能量性能实验和空蚀性能实验，提出该课程核心教学内容是压力、流量、转速、转矩及功率5大参数的测量原理及方法。压力测量教学重点是弹性式压力计和压力传感器的工作原理及使用技巧。流量测量教学重点是涡轮流量计、电磁流量计和时差法超声波流量计的工作原理及其流量方程式描述的物理意义、3种流量计结构区别及其前后直管段长度的安装要求。关于转速、转矩及功率测量一章，教学重点是光电式转速传感器、磁电式转速传感器、磁电相位差式转速转矩传感器、电阻应变式转矩传感器的工作原理及使用方法。

在教学过程中，教师应在讲清楚各类仪表基本工作原理的基础上，注重基础部分与应用部分的有机结合，充分发挥自身在长期的科研和教学中积累的测试经验，通过一些测试实例，强化学生对各章知识点的综合应用能力，让学生体会到所学知识的具体应用对象，有利于学生掌握理论知识，也为后续的实验教学与就业打下了扎实的基础理论功底。例如以实测水泵扬程为例，让学生学会根据水泵实验台精度要求和被测泵扬程，选择泵进出口压力传感器的量程及精度;应用流体静力学基础理论，解决测点液体压力、压力计读数和测点至压力计中心的垂直高度之间的关系问题。例如以实测水泵输入功率为例，对电测法测量水泵输入功率，让学生掌握其实质是测三相异步电动机输入功率，现场观摩功率表接线方法，掌握功率表常数与电动机输入功率的计算方法，并能根据电动机特性曲线计算泵输入功率;对扭矩法测量水泵输入功率，它是在水泵与电动机之间安装转速转矩传感器来测量泵输入功率，并配有一台扭矩仪显示泵的转速、扭矩和功率。通过测试现场教学，使学生学会转速转矩传感器“清零”方法，加深理解转速、扭矩和功率之间的关系，并能根据水泵配套电动机功率及转速选择转速转矩传感器。在理论教学过程中，引入大量工程测试实例，解决了基础部分与应用部分有机结合的问题。这样，既能保证学生掌握完备的流体机械测试理论体系，满足学生进一步深造的需求，又能使学生有机会接触到更多的应用实例，更利于学生理论联系实际，学以致用，形成了以提高学生动手能力、培养学生工程意识为主线的教学特色，而这一特色与卓越工程师的培养目标相一致。

三、采用问题式教学法，引导学生转变角色

“流体机械测试技术”课程涉及较多的其他学科专业基础知识，在教学过程中，仅侧重课本内容讲授，学生在课堂学习过程中很难快速全面地把自身储备的知识与新学知识做到融会贯通和综合应用，从而使学生在课程学习过程中产生茫然的学习状态，有些学生甚至产生厌学心理，这将使整个课程的教与学过程变得非常艰难，以至于课程的教学质量严重下滑。因此提出“提出问题——解决问题的理论基础——测试技术知识的运用——解决问题”的教学模式，其实质是将理论教学与工程实践相结合，让学生体会到所学知识的具体应用对象。对每一节课，在正式授课前，教师应利用多媒体展示本节的教学重点、思考题与计算题。因学生带着问题学习，在教学过程中，教师更应注重以身边的生活实例和工程案例设疑式地启发学生，有目的地引导学生对思考题与计算题中所涉及的测试技术基本原理和技术展开积极讨论，让学生成为教学过程的主体。问题式教学法能使学生对教学内容产生强烈的求知欲和浓厚的学习兴趣，调动学生的学习积极性和培养学生自主思考、分析和解决问题的能力，逐步培养其理论联系实际的能力和创造性思维能力，其工程意识和创新能力势必会有所提高。

四、实验教学改革

实验课是验证理论、应用理论和锻炼学生动手能力的重要环节。[12] [13] [14]随着该课程理论教学的不断改革与进步，实验教学的内容、学时和时间安排也应进行相应的改革，其主要改革措施有：（1）单独开设24学时的“流体机械专业实验”课程，理论课和实验课分别设置，实验教学不再附属于理论课教学，克服了实验课教学学时偏少、理论课和实验课相互挤占学时的现象。（2）在已开设的水泵性能实验、水泵汽蚀性能实验、水泵振动测量、噪声测量、水轮能量实验的基础上，利用自主研发的自循环多功能离心泵教学实验台，增开泵的串联性能实验和并联性能实验。（3）增加实验学时数。调整后实验学时数见表2。（4）任课教师与实验教师联合制订实验计划及每组学生数，一般每组学生数不超过6人，要求学生在规定时间段内完成相应的实验项目，便于上级部门监督检查实验教学质量及进程。（5）为了强化理论教学和实验教学的效果，学校要求任课教师承担一定工作量的实验教学任务。

表2   流体机械专业实验项目及学时数

■

“流体机械专业实验”课程开设的实验项目属多参数测量的综合性实验，涵盖了“流体机械测试技术”课程所有章节知识点，因此实验教学采用以练为主、讲练结合的方法，通过实验前预习、实验现场讲解和实际测试工作等教学环节，使每个学生在切实感受到每个测试环节的同时，对测试过程有一个系统的认识，并且掌握测试装置的工作原理、各参数测量原理及技巧，培养学生团队协作能力和组织测试工作的能力。实验项目测试完毕后，在实验课内要求学生应用EXCEL软件计算数据、绘图、数据拟合并得出经验公式。这种教学方法解决了学生不认真学习实验指导书和实验报告相互抄袭的问题。通过上述严格训练，使学生在掌握本学科基本的实验技术和方法的同时，又学会了EXCEL软件的使用，更有利于掌握理论知识，激发学生的学习兴趣，发挥学生主体性，变“要我学”为“我要学”，有效地培养了学生的工程意识、组织测试工作能力和创新能力，为学生就业打下了坚实的基础。

五、结束语

“流体机械测试技术”是卓越工程师培养的一门重要的专业基础课程，该课程与实验仪器仪表、企业实验台精密结合，其教学更应注重基础理论和实践相结合。让科研和工程实际经验丰富的教师承担该课程的教学任务，是提高其教学效果的关键因素之一。文中结合本校流体机械及工程专业的教学特点和培养特色，从教学的内容和方法、实验教学方面介绍了该课程改革的一些措施，以促进课堂教学效果的提高和学生实践应用能力的培养，推进卓越工程师教育培养计划在具体教学环节中的实施。卓越工程师教育培养目标明确，其专业课程在企业和学校学习时间安排、教学内容和方法上仍需进一步研究与优化。

[ 注 释 ]

[1] 教育部高等教育司.最新高校卓越工程师教育培养计划实施探索与国家创新工程技术人才培养方案指导全书[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2] 林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011（4）：47-55.

[3] 张晓报.我国“985工程”大学“卓越工程师教育培养计划”的实践与反思——基于课程的考察[J].高等教育管理，2013（6）：24-30.

[4] 王宝玺.关于实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等教育管理，2012（1）：16-18.

[5] 康灿，杨敏官.测试技术课程改革与卓越工程师能力培养[J].中国现代教育装备，2012（1）：47-49.

[6] 张欣悦.测试技术课程改革与实践[J].长春工程学院学报（社会科学版），2012（1）：126-127.

[7] 李军.面向“卓越工程师”培养目标的“材料成形原理”课程改革[J].安阳工学院学报，2013（2）：107-108.

[8] 胡晓花.面向卓越工程师培养的传热学课程改革[J].德州学院学报，2013（4）：8-11.

[9] 张志刚，石晓辉，富丽娟.机械工程测试技术课程理论教学的改革与创新[J].科技创新导报，2011（23）：147-148.

[10]  陈光胜，李郝林.面向卓越工程师培养的“机械控制工程基础”课程改革思路[J].教育教学论坛，2004（16）：40-41.

[11]  王本亮，唐维新，唐楚峰，肖飚.《动力机械测试技术》课程改革的思考与实践[J].湖南农机，2013（11）：241-242.

[12]  谢莹，李力群，许崇利，杨梅.面向卓越工程师培养的微生物学实验教学改革探索与实践[J].吉林化工学院学报，2014（4）：48-51.

[13]  唐爱坤，潘剑锋，邵霞，张彭岗.“卓越工程师培养计划”下实践教育的思考[J].中国电力教育，2013（29）：62-62.

[14]  李书伟，刘绍娜.“卓越工程师培养计划”下实践教育的思考[J].中国现代教育装备，2011（11）：138-140.

流体机械 篇7

一、国际卓越工程师培养模式的特点

随着世界工业化水平的稳步快速发展, 世界各国对本国工程师的培养工作都十分重视, 尤其是在技术革新周期明显加快的前提下, 美国、德国、日本等工业强国都对工程师的培养模式也在逐步更新, 不断探寻出较为完善的卓越工程师培养模式。

美国工程教育受其唯实主义和民主主义两大教育思想的影响, 同时通过吸取英法德等国家工程师培养的经验, 经过学徒制、工厂培养式、工程科学式、工程实践式等模式逐渐走向成熟, 逐渐形成了多元、灵活、务实、平等的工程师培养理念[3]。德国的工程教育一直传承其传统及洪堡的教育思想精髓, 形成了独具特色的严谨、精英化培养理念, 近些年随着工业化的推进和教育理念的更新, 德国工程师教育强调把工业化所需要的知识与技术引进学校[4], 逐步促成了双轨制的德国工程师培养模式, 即接受培养的人要在学校和企业这两个不同的、但是培养目标一致的并且共同起作用的部门接受培训[5]。德国工程教育重视质量培养这一重要特性也使得德国卓越工程师的培养非常成功, 成为世界的典范。日本的工程师教育以美国模式为基础, 同时参考欧洲模式, 结合本国特点发展和完善形成自己独特的“日本模式”, 即大学和企业相互补充、默契配合的工程师教育培养模式[6], 该模式尤其强调企业的作用和终身培训的理念, 要求卓越工程师与技术的同步发展。此外, 法国工程师教育注重基础化、国际化和自主创新性[7];瑞典工程师教育培养领域提出了CDIO模式等。

综合世界各国对工程师培养的模式特点, 可以看出各国在进行卓越工程师培养过程中, 重点对工程师工程的实践能力, 综合的知识背景以及整体性的思维方式进行严格的训练与培养, 加强企业的深度参与培养过程, 夯实工程原理与理论的基础知识, 引导工程师形成自主学习能力、终身学习态度和科技创新意识。同时, 各国都很注重国际通用卓越工程师的培养, 在语言能力、职业道德、社会责任感、团队协作、人文素养、经济法律等多方面进行有针对性的培养, 体现了卓越工程师人才培养的国际化。

二、我国卓越工程师双语教学培养模式探索

随着我国经济水平的提高、工业化程度的发展、以及教育水平的提升, 我国工程师培养模式不再单纯学习国外已有模式, 而是根据我国国情开始探寻自己的培养模式, 着力培养具有国际竞争力的卓越工程师, 促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国。

(1) 卓越定位, 培养学生专业兴趣

由于本《流体机械》课程是面向“卓越班”, 所以在课程开始的第一节专门设计了该学科领域的最新前沿介绍。主要通过视频的方式, 以世界各国流体机械工程师自身为视角, 运用中英文语言, 展示给学生流体机械研究的最前沿, 让学生有一种感同身受的体验, 培养学生对该课程的兴趣。同时, 授课教师结合自身经历, 通过双语授课与学生分享流体机械学科流域的研究动向, 激发学生的专业兴趣, 调动起自主学习和探索的能动性, 并且明确该课程培养的定位:面向国际培养高素质的卓越工程师。

(2) 面向国际, 拓展思维创新能力

“卓越班”学生在培养过程中尤其重视其创新性思维的培养, 结合双语教学的特点, 授课团队有别于普通班的学生, 精心设计了多种教学方式来拓展“卓越班”学生的国际视野和创新思维。

三、结论

经过3年《流体机械》课程“卓越班”双语教学的实践, 我校第一届“卓越班”学生已毕业就业, 两个班共63人, 在校时《流体机械》课程平均成绩平均分高于普通班4.26分;班级学生共承担国家大学生实践创新项目6项, 省级创新项目8项, 校级创新项目17项;以第一作者发表核心期刊以上论文21篇, 申请专利23项, 获得省级以上科技竞赛奖励9项、省级以上英语竞赛奖励7项。该班学生在专业基本素质、自主学习训练、实践创新水平、英语交流能力、团队协作精神等方面都明显优于普通工科学生, 达到了卓越工程师培养的目标。

参考文献

[1]中华人民共和国国务院.《国家中长期人才发展规划纲要 (2010-2020年) 》[Z].2010-06-06.

[2]中华人民共和国教育部.卓越工程师教育培养计划[Z].2010-06-23.

[3]廖娟, 李小忠.美国工程师培养模式研究[J].中国高教研究, 2011 (2) :52-55.

[4]黄亚妮.德国高等工程教育模式改革的特点及其启示[J].教育与经济, 2006 (2) :61-64.

[5]张君芳.以卓越工程师培养为导向改革物理实验教学的研究[D].合肥:合肥工业大学图书馆, 2012:4.

[6]王沛民.日本工程教育的研究:结构特色[J].比较教育研究, 1994, (3) :43-47.

流体机械 篇8

上世纪90年代末期, 中国经历了新中国成立以来最大规模的专业调整, 在这次大规模的专业调整中, 把原“化工

资料、提取信息的能力;“成果推理计算”、“论文撰写”也是本科教育阶段必须掌握的基本能力;而“图纸绘制和计算机应用能力”则只是作为大学生应掌握的技能。

(四) 答辩环节的评价

u2答辩 (口试) 子集={u21清晰表达主题, u22图标和演示, u23回答问题准确简洁, u24举止和职业形态}, 相应的权重向量A2=[a21, a22, a23, a24]=[0.30, 0.20, 0.28, 0.22];设置答辩环节的目的有两个:一是进一步考核学生参与课题学习的深入程度和真实性, 二是考核和锻炼学生的语言、逻辑表达能力;故而, 专家组给予“清晰表达主题”、“回答问题准确简洁”这两个二级评价指标更高的权重。

(五) 过程评价

过程评价虽然在一级评价指标中的权重只占30%, 但其评价过程却是三个一级指标中最为复杂、烦琐的。u3“过程及团队协作能力”子集={u31学习日志和案卷, u32问题研讨表现, u33书面交流, u34电子及多媒体交流, u35口头及人际交流}, 相应的权重向量为A3=[a31, a32, a33, a34, a35]=[0.25, 0.15, 0.20, 0.15, 0.25]。评价人员包括参与课程设计指导的校内教师、企业工程师和部分学生意见 (学生相互评价) , 过程评价中“学习日志和案卷”评价指标相对客观和直观, 能反映学生学习全过程及学习态度, 故而分配0.25的权重;考虑学生学习过程中参与问题研讨和电子交流的对象只是部分教师或小组成员, 因此“问题研讨表现”和“电子及多媒体交流”两个二级指标只分配0.15的权重;“口头及人际交流”评价指标涉及项目组全体成员, 并且是团队协作能力的直接体现, 故而分配0.25的权重。

(六) 评价反馈及修订

以上对学生的多角度评价, 除最终形成对学生学习结果的考核外, 还要达到另外一个目的, 就是要对整个教与学的过程进行反思和调整。“预期教学效果 (目标) ”、“教与学过程设计”和“学生学习评价”三者是要相互印证的。如果不同的评价人员根据评价表中的评价准则评估学生, 其结果不会令人满意, 那就应努力使学生改进不足的方面。如果某项评价指标大多数学生均不能有理想的结果, 那我们就应反思“教与学的过程”是否合适, 甚至要反思教学评价的准则、量规设计。

四、结语

根据CDIO工程教育模式的要求, 学生学习效果的评设备与机械”本科专业改造建设为“过程装备与控制工程”本科专业, 相对应的原《化工机器》课程更名为《过程流体机械》。原有的《化工机器》课程其教学内容侧重于基础原

估分为四个阶段:学习效果规范化、教学方法与评估和学习效果的结合、收集学生学习证据方式的多样化和利用评估改进教与学。在对学生进行学习评估时, 要针对不同的教学环节建立不同的评价量规体系, 评价量规体系要以学习效果的预期掌握程度要求一致, 并同时考虑教学方法, 确定收集学生的学习证据方式。对学生的评价得分并不是最终目的, 只是对学生综合评价的一个简易记录。学习评估的最终目的是根据评估结果来改进教与学的方法, 所以, 采用模糊层次综合分析法对学生进行评估的每一步计算结果都是十分重要的。

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电学院副院长, 教授, 主要研究方向:智能技术在水电系统中的应用;张红光 (1969-) , 河北邯郸人, 河北工程大学水电学院水利工程系副主任, 副教授, 主要研究方向:水工结构工程。

理设计计算, 随着教学改革的深化, 过程装备与控制工程专业将“过程”、“装备”与“控制”这三个相关学科紧密有机地结合在一起, 在“重基础、宽专业、强能力”的培养方针指导下, 《过程流体机械》更加侧重于固体力学、流体力学、工程热力学等基础理论知识在具体流体机械中的应用。例如, 在讲解离心式压缩机的流动时, 侧重于讲解连续方程与压缩机结构尺寸的关联, 欧拉方程、能量方程和热力过程方程与压缩功的关联。《过程流体机械》课程是针对过程装备与控制工程专业本科生所开设的核心专业课程, 针对当前形势, 本科学生毕业后的工作主要面向过程生产装置, 过程生产装置中用量最大的是离心泵, 随着现代化工业的飞速发展, 在大型化工生产中离心式压缩机在生产装置中占有重要的地位, 而往复式压缩机能够较好的体现流体机械的基本原理, 因此, 我们的教学主线包括往复式压缩机、离心式压缩机、泵等典型流体机械的基本工作原理、结构型式、运行性能与调节控制、安全可靠性以及机器选型, 同时反映一些现代的新知识和发展的新趋向。其总体目标是将本课程建设成为一门课堂教学与实验教学紧密结合的课程, 使学生能够从理论的高度去分析判断各种类型流体机械。综上所述, 课程本身集中体现出的基础知识的应用、综合及拓展的特点使其在教学改革及课程改革方面具有代表性。

二、课堂教学模式的改革

通过对《过程流体机械》课程特点的介绍, 我们发现《过程流体机械》课程内容知识点多、概念抽象、理论性较强, 与实际联系紧密, 这是符合“加强基础, 拓宽专业, 培养能力”的教改趋势的。但从课时方面, 与原《化工机器》比较, 《过程流体机械》专业课程的课学时数由原来的120学时减少到48学时, 在实际的教学过程中, 如何满足教材内容多, 教学课时少, 教学要求高等要求, 根据现有课时量针对性地安排教学内容是个很难把握的问题。要想解决上述问题, 首先从更改教学模式上出发, 采用多媒体教学手段的优势主要是可以增加课程信息量, 提高课时利用率和改进讲课效果。多媒体教学中教师对多媒体课件的理解很重要, 在PPT编制过程中我们重视理论联系实际, 围绕专业及工程实际问题选用实景、动画等方式, 制作图文结合、形象生动、通俗易懂的多媒体课件。例如在讲解往复式压缩机的基本结构和工作原理时, 我们采用动画的形式对压缩机结构和工作过程进行逐项剖析, 一方面便于教师生动形象的讲授, 另一方面有助于学生领会和掌握。但是在具体的课堂教学中, 采用多媒体也存在着一些问题, 部分教师过分地依赖多媒体, 盲目追求课件的丰富多彩而忽略了教学的最终目的。因此, 在教学观摩中, 我们一再强调对于理论课教学来讲, 多媒体所介绍的一些现象仅仅是铺垫, 而理解这些现象和求解一些基本问题的方法才是教学的最终目的。

三、教学、实践、科研一体化模式的开发

1.利用新型教学模式培养学生创新能力。通过改变教学模式, 课堂教学逐渐由过去传统的讲授转变为演示形式, 采用多媒体教学方式, 使学生减少了对课本的依赖, 拓宽了专业课的知识面, 同时在课堂上我们将学生分为小组, 紧密结合当前科技发展, 由学生主动将授课内容延伸。例如在讲离心式压缩机时, 其结构形式和理论可拓宽到蒸汽机、汽轮机、水轮机等原动机的内容, 我们布置学生在课后进行相关资料查询, 课堂上通过互动的形式, 结合化工装置的实际情况, 开展对原动机的探讨与研究, 培养学生自学和团队学习能力, 从而有效地倡导学生发挥自己的主动性和积极性, 提高学生自我对知识的探索兴趣。为了便于学生对课程相关资料的查询, 我们建立了课程网络平台, 在该平台上建立了与本课程相关的科研情况、国内外进展信息, 授课录像, 同时也包括对应相关企业网站的链接, 陆续建立起来的课程网络平台最大可能的拓宽了学生专业面, 有利于学生理论知识的学习和应用。

2.结合理论教学, 建立过程流体机械实验平台。《过程流体机械》是一门工程性很强的课程, 同时由于设备结构复杂, 单一的理论教学很难使学生深刻理解机器的结构和性能, 因此, 我们努力开展校内实验基地的建设, 在教学中安排适当实验课时, 实验课时包括观摩性演示实验和自己动手的拆装实验, 通过观摩性演示实验可以深刻感知各种型号离心式压缩机和往复式压缩机的内部机理和运动过程, 同时我们用实践性实验代替原有的验证实验, 例如加设了离心泵性能实验、临界转速、压缩机拆装、压缩机排气量及功率测定等实验。实践证明, 这种启发式的教学与理论教学的结合正是培养学生能力的主要手段。

3.研究型教学活动的开展。近年来, 大学生参加教师的科研和课外科技活动已成为一种趋势, 为此学校设置了针对课程教学内容和专业实践的“创新教育项目”, 提倡进行研究型课外教学活动。在学校这个良好的科研平台下, 我们在教学中引入和课程相关的科研课题, 例如往复式压缩机的CFD模拟, 离心式叶片流道结构对流体流动的影响等科研课题目前都得到有效的开展。研究型课外教学活动活跃了学术研究气氛, 支持了实验室建设。目前取得的最显著成效是:在当前教学、科研、实践一体化模式下, 一些应用计算机能力较强的学生已经可以自己动手编写数据处理程序, 并在教师指导下应用计算机技术来分析、研究和解决工程实际问题, 同时完善过程流体机械实验平台的建设。另一方面采用奖励方式收集或自编一些包含有关公式和数据资料的数据库程序软件完善了课程网络平台的建设, 对学生开放的课程网络平台方便他们解决结构优化等科研课题。

四、结论

目前, 我国过程装备与控制工程专业应届毕业生70%以上从事流体机械 (如活塞式压缩机、离心风机和离心泵等) 的现场管理和流体机械及化工设备的设计、制造及安装, 因此, 全方面地从理论教学、科研教学及实验教学出发进行教学改革势在必行。我们针对过程装备与控制工程专业人才培养要求及《过程流体机械》课程本身特点实施的教学、科研、实践一体化教学实践结果证实了良性的教学、实践、科研循环体系, 不仅可以有效的提高教学质量, 而且通过课程学习再辅以实验课程和课外科技实践活动对开阔学生视野, 培养学生的工程观念和实际动手能力, 锻炼学生对今后工作的适应性具有极大的作用。

摘要：本文针对过程装备与控制工程专业人才培养要求及《过程流体机械》课程本身特点, 结合近几年《过程流体机械》课程教学过程中存在的问题, 从教学方法和教学手段方面探讨了《过程流体机械》课程的教学改革思路, 力图将理论教学和实践教学有机结合, 提出了增强教学中科研含量的新思路, 建立实行教学科研实践一体化的教学模式。

关键词：流体机械,理论,实践,科研,一体化

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