基于CFD的工程流体力学实验教学改革初探

朱近赤，谢迎春，李相坤，刘贵杰

(中国海洋大学工程学院，山东青岛，266000)

一、引言

工程流体力学是中国海洋大学轮机工程、船舶与海洋工程以及机械设计制造及其自动化专业的必修课，是一门基础性和应用性都很强的学科基础课程，具有广泛的工程应用前景。因此，教师在教学过程中要理论联系实际，不能忽视实验教学。目前，研究流体力学相关的学术问题，主要采用理论分析、实验研究和数值模拟三种方法，其中，实验研究具有现象直观、结果准确可靠的优点。[1]在目前的实验教学过程中，受实验条件等因素限制，工程流体力学相关的教学内容缺乏挑战性，难以满足学生日益增长的求知欲，而有限的实验数据也难以满足对工程流体力学理论知识的验证需要。[2-3]因此，本文重新设计组织工程流体力学的实验课程内容，将CFD虚拟仿真实验以“导入—验证—探索”三步渐进式教学法用于实验教学，这对工程流体力学的实验教学改革有一定借鉴价值和推广价值。

二、工程流体力学实验教学存在的问题

目前，工程流体力学课程多采用流体力学综合实验台进行实验教学。流体力学综合实验台可以进行雷诺实验、伯努利方程实验等经典流体力学验证与演示性实验，但随着流体力学学科的发展，综合教学体验与学生反馈，目前的实验教学还存在以下问题。

(一)实验内容模式化操作限制学生的创造力

以雷诺实验为例，其实验步骤如下：第一，开启水泵；……