小编在这里给大家带来CFD软件在计算空气动力学课程中的应用（共含6篇），希望大家喜欢!同时，但愿您也能像本文投稿人“金牌DIY”一样，积极向本站投稿分享好文章。
CFD软件在计算空气动力学课程中的应用
张立栋，薛琳
（东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林13）
摘要：本文简要分析了采用CFD软件在计算空气动力学课程产生的效果，通过与空气动力学相关理论知识进行结合，既可以有助于学生们掌握空气动力学的理论知识，加深对绕翼型流动过程的理解，又可以提高学生学习的兴趣，拓展学生想象力。
关键词：CFD；风电场；多媒体教学
近年来，我国风力发电产业发展迅猛[1]，国内多所学校开设风能专业。传统的“计算空气动力学”是采用数值计算及公式推导抽象，不易理解，随着计算机科学的发展，计算流体动力学得到了广泛使用，相关软件也发展迅速。CFD可形象地展示风力机叶片周围流场状态，实际与模拟对比，从晦涩的公式中解脱有助于提高学生的兴趣[2，3]。
一、计算空气动力学课程存在的问题
计算空气动力学的教学内容丰富，如稳态及非稳态数值计算、不同模型等。传统的黑板式教育可以对静态、公式等进行细致推导，但对动态过程难以生动的描述。由于计算中涉及到迭代等较为抽象，学生理解费力。
实验教学，可以帮助学生较好地理解尾流涡脱落，但每个学生都做一次实验，其人工成本及实验成本都较高，而且实验的操作复杂，高精度实验设备等价格昂贵，不能满足学生人手一机的需求。同时，实验过程中，叶片尾流涡的脱落过程受较多限制，为实验教学带来了不小的`困难。
因此，CFD软件可以通过数值计算对空气动力学物理模型（叶片翼型）进行仿真和数据汇总处理、对比分析。分析不同风速对叶片的扰流及后续尾流产生及脱落；分析不同空气密度对翼型升力及阻力系数变化等。
二、计算空气动力学教学过程流程图
通过参考有关书籍[4]及学生课堂反应情况，总结出计算空气动力学，用CFD软件教学过程流程图，如图1所示。根据教学大纲，学生按照操作流程逐步学习，每步具体内容再展开讲解。这样，可以使学生既掌握相关计算空气动力学知识，又提高动手能力。操作步骤，即为贯穿计算空气动力学课程主线可以使学生巩固所学成果，加深学生计算空气动力学的教学内容。学生亲自算出来的结果，使学生对CFD软件产生浓厚兴趣，加大学习本门课程的源动力。
三、教学应用实例
授课过程中，学生遇到问题及学生创新思路进行举例说明，帮助学生们更好的理解，拓展学生们的思维。采用saratov翼型进行仿真模拟前期网格划分，生成图2所示相应的网格文件。从图2中，我们可以看出，翼型周围所采用的是四边形网格。图2b是学生根据计算图2a翼型时，通过思考，自己动手建立的二维网格模型，再对该网格进行仿真。
边界条件及参数设置，选择稳态模型，紊流模型选择S-A模型二阶迎风差分格式，来流速度V为8m/s。按照图1的逐步设置，得到流场数据。
图3是saratov翼型及其组合翼型周围压力分布图，可看出吸力面及压力面据相关知识分析翼型前缘压力高的原因。
图4是翼型周围速度分布图，沿来流方向组合后的翼型后速度最低，在翼型叶根处速度较大，是符合常识的，通过举例说明使抽象的问题形象化。
图5是翼型周围速度的矢量图，我们可以看到翼型后涡的产生过程。
三、结论
综上，结合空气动力学相关理论知识，对计算空气动力学讲解说明，可以使学生们加深空气动力学的理论知识。通过组合翼型并对其进行分析，可以看出学生们的想法是新奇的，这说明学生们在学习的过程中进行了充分的思考，又通过这个计算空气动力学这门课所讲授的内容进行了理解与进一步拓展，不仅仅激发对计算空气动力学的学习兴趣，而且可以探索翼型未知问题。
参考文献：
[1]秦云甫。浅谈我国风电发展现状、问题与对策[J].中国电力教育，，（3 ）：45-46.
[2]赵琴，杨小林，严敬。CFD技术在工程流体力学教学中的应用[J].高等教育研究，，25（1）：28-29.
[3]柏静儒，辛思谕，王擎。CFD软件在传热学教学中的应用及浅析[J].中国电力教育，，（29）：43-45.
[4]韩占忠。FLUENT-流体工程仿真计算实例与分析[M].第一版，北京理工大学出版社：69-80.
空气动力学的模拟分析在汽车造型过程中应用
空气动力学与汽车造型有着十分密切的关系.空气动力学的发展推动了汽车造型的发展.大大改善了汽车的.动力性、燃油经济性,行驶稳定性和安全性.本文通过对汽车造型进行空气动力学的模拟分析,找出汽车造型对空气动力学的影响因素,从而得到优化汽车造型,改善汽车造型的空气力学性能的目的.
作 者：张金磊 雷雨成 ZHANG Jin-lei LEI Yu-cheng 作者单位：同济大学汽车学院,上海,97 刊 名：农业装备与车辆工程 英文刊名：AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING 年，卷(期)： “”(5) 分类号：U461.1 关键词：汽车造型 模拟分析 空气动力学项目教学法在机械设计软件CAD/CAXA课程中的应用
项目教学法是通过实施一个完整项目的工作过程,起到教学引导行为的作用,教师主导学生发挥主观能动作用,共同组成项目小组.它使学生在深入实际、完成指定项目的同时,学习应用已有的'知识,在实践中提高解决工程的能力,这充分体现了当代中等职业教育以“能力为本”的价值取向,使学生获取知识并学以致用.
作 者：周树义 作者单位：本溪机电工程学校,辽宁,本溪,117000 刊 名：考试周刊 英文刊名：KAOSHI ZHOUKAN 年，卷(期)：2009 “”(12) 分类号：G71 关键词：项目教学法 机械设计 砑CAD/CAXA课程 实际应用计算机辅助教学软件在生物教学中的应用
近几年来,我结合师范生物学科的教学实践,开展了计算机软件辅助教学的探索实验,取得了良好的效果。1 能更好地激发学生学习生物学的兴趣
计算机现代化的教学手段以其形、光、声和色等多种功能作用于学生的多个感官,不仅能吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,更能激发学生的求知欲,极大地调动他们的学习热情,使其积极主动地投入到学习之中,呈现最佳的学习状态。如讲“DNA结构和复制”一节,我采取声像点睛的方式,首先让同学们看一段课外阅读,思考什么是遗传物质,DNA为什么能控制性状的遗传,引导学生去探索DNA结构与功能的关系。然后打开显示器,就可出现DNA的基本组成单位及代表各种化学分子的图形……在复制过程中,首先出现一个旋转的DNA空间结构,有一个动态的自动解旋、碱基的配对和形成两条DNA分子的过程,这是在其他教学手段中所不能比拟的。在演示DNA分子复制的同时,还可进行强化训练,也可自学练习。如碱基配对有一定的规律:这就是A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对,G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。在计算机的显示器上如碱基配对不符,会发出“嘟嘟”的响声。(我用它的谐音“不不”)这就对学生出现了声刺激,如果对了会发出清脆悦耳的音乐声。学了这节课后,同学们记忆深刻,课后练习时正确率达到90%。对计算机辅助教学具有极大的兴趣。
2 突出生物教学的直观性,并且能使微观世界宏观化
直观性原则是教学中一个重要原则。利用现代化教学手段能够真实、生动、形象地展示生物的各种生理活动,显示生物的宏观世界和微观世界,把抽象的内容形象化,如讲葫芦藓的生殖特点。葫芦藓个体小,生殖过程必须借助于水的条件才能完成。采用现代化的教学手段,显示器上首先出现葫芦藓的完整植株,再把各个部分用分解的形式描述:其蒴帽和蒴盖脱落后,由孢蒴中放散出大量的孢子,孢子萌发形成原丝体、长出假根和芽体,由芽发育成葫芦藓植株(配子体)。配子体中的精子器和颈卵器放大,精子器中产生精子,借助水游到颈卵器中与卵细胞融合,完成受精过程。受精卵在颈卵器中进一步发育成胚,长出长柄……。整个的显示过程形象逼真,给同学以直观的感受,使不易理解的教学难点轻松自如地解决。通过计算机软件的显示,90%的同学都能自己概括出葫芦藓的生殖过程。
3 能化难为易、化繁为简、化抽象为具体
生理学科的特点是细微、动态、抽象。如人体的细胞、血液的流动和尿的生成等。这些均是教学中的难点、重点,但又看不见、摸不着,理解起来有一定的'困难。比如,讲血液循环时,过去我用“讲述+版画”的形式讲授,以语言讲述为主,板画为辅,虽然也能强调重点,但缺点是既不真实,也缺乏动感。如果应用计算机软件来显示这一生理过程,既能真实、艺术地再现心脏的结构和血液流动的动态过程,化静为动,化抽象为形象,增强了学生的感性认识,使枯燥乏味的生命运动现象变得新颖有趣。在显示之前可设思考题,让同学带着问题去看。如心室收缩时,心房处于什么状态?血液为什么没有流回心房?心房收缩时心室处于什么状态?另外,教师可先出示模型,使同学对心脏的形态、大小,各部分结构有一个大致的了解。打开显示器,首先出现的是心脏剖面图。用光点把4个腔进行强化,接着就是瓣膜的强化。血管与4个腔相连,分别用红光和蓝光强化,然后就是心脏搏动和血流方向,说明心脏是动力器官,使同学进一步懂得心脏的重要性,为下节讲体育锻练对心脏的影响奠定基础。另外在显示过程中,可以根据时间放慢速度,边讲边显示。这样学生在形象化、趣味化的接受知识过程中,又得到教师适时、适度的强化,使这一难于理解的知识变得易于接受。以后测验这一内容时,85%的同学都能用绘图的方式画出血流的方向,绝大部分同学都能准确掌握这部分内容。
4 能提高一节课的知识含量
计算机软件运用了视、听并用的记忆效果,在帮助学生认识与记忆学习材料方面起到积极作用,从而大大提高了教学效果。“葫芦藓的生殖和蕨类植物的生殖”这一节,过去用一节课时间特别紧张甚至还需延长时间,现在通过运用软件教学,大大缩短学生对重点、难点的学习理解过程,仅用半节课就完成了。目前计算机主要通过屏幕显示提供视觉刺激,通过声音提供听觉刺激,所显示的图象是平面的。将来立体电视技术的应用将可使学生见到立体图象;香味电视技术则可以使学生嗅到不同的气味。生物教学采用现代化的教学手段,优化我们的教学结构,使我们的生物教学充满生机与活力,将为培养我们的生物科技人才做出更大贡献。
计算机辅助教学软件在生物教学中的应用
近几年来,我结合师范生物学科的教学实践,开展了计算机软件辅助教学的探索实验,取得了良好的效果。1 能更好地激发学生学习生物学的兴趣
计算机现代化的教学手段以其形、光、声和色等多种功能作用于学生的多个感官,不仅能吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,更能激发学生的求知欲,极大地调动他们的学习热情,使其积极主动地投入到学习之中,呈现最佳的学习状态。如讲“DNA结构和复制”一节,我采取声像点睛的方式,首先让同学们看一段课外阅读,思考什么是遗传物质,DNA为什么能控制性状的遗传,引导学生去探索DNA结构与功能的关系。然后打开显示器,就可出现DNA的基本组成单位及代表各种化学分子的图形……在复制过程中,首先出现一个旋转的DNA空间结构,有一个动态的自动解旋、碱基的配对和形成两条DNA分子的过程,这是在其他教学手段中所不能比拟的。在演示DNA分子复制的同时,还可进行强化训练,也可自学练习。如碱基配对有一定的规律:这就是A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对,G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。在计算机的显示器上如碱基配对不符,会发出“嘟嘟”的响声。(我用它的谐音“不不”)这就对学生出现了声刺激,如果对了会发出清脆悦耳的音乐声。学了这节课后,同学们记忆深刻,课后练习时正确率达到90%。对计算机辅助教学具有极大的兴趣。
2 突出生物教学的直观性,并且能使微观世界宏观化
直观性原则是教学中一个重要原则。利用现代化教学手段能够真实、生动、形象地展示生物的各种生理活动,显示生物的宏观世界和微观世界,把抽象的内容形象化,如讲葫芦藓的生殖特点。葫芦藓个体小,生殖过程必须借助于水的条件才能完成。采用现代化的教学手段,显示器上首先出现葫芦藓的完整植株,再把各个部分用分解的形式描述:其蒴帽和蒴盖脱落后,由孢蒴中放散出大量的孢子,孢子萌发形成原丝体、长出假根和芽体,由芽发育成葫芦藓植株(配子体)。配子体中的.精子器和颈卵器放大,精子器中产生精子,借助水游到颈卵器中与卵细胞融合,完成受精过程。受精卵在颈卵器中进一步发育成胚,长出长柄……。整个的显示过程形象逼真,给同学以直观的感受,使不易理解的教学难点轻松自如地解决。通过计算机软件的显示,90%的同学都能自己概括出葫芦藓的生殖过程。
3 能化难为易、化繁为简、化抽象为具体
生理学科的特点是细微、动态、抽象。如人体的细胞、血液的流动和尿的生成等。这些均是教学中的难点、重点,但又看不见、摸不着,理解起来有一定的困难。比如,讲血液循环时,过去我用“讲述+版画”的形式讲授,以语言讲述为主,板画为辅,虽然也能强调重点,但缺点是既不真实,也缺乏动感。如果应用计算机软件来显示这一生理过程,既能真实、艺术地再现心脏的结构和血液流动的动态过程,化静为动,化抽象为形象,增强了学生的感性认识,使枯燥乏味的生命运动现象变得新颖有趣。在显示之前可设思考题,让同学带着问题去看。如心室收缩时,心房处于什么状态?血液为什么没有流回心房?心房收缩时心室处于什么状态?另外,教师可先出示模型,使同学对心脏的形态、大小,各部分结构有一个大致的了解。打开显示器,首先出现的是心脏剖面图。用光点把4个腔进行强化,接着就是瓣膜的强化。血管
[1] [2]
一般教师在讲授计算机网络课程时更多的是采用传统教育管理和教学模式。首先，对计算机网络的概念、发展、硬件组成等内容进行介绍;其次，介绍TCP/IP 协议、OSI 七层模型、各种网络的功能;最后，介绍一下网络的应用与网络安全的防范等知识。这种传统的教学模式看起来教师已经把计算机网络知识全部传授给了学生，但实际上，中职学校的学生只是学会了如何上网，至于如何管理和维护一个网络仍无从下手。
因此，为了让学生接受知识性与技能性于一体的教育，提高学生计算机知识水平和实践动手能力，笔者采用能充分发挥学生的主体性和创新精神的项目教学法，取得了很好的效果。
一、项目教学法。
建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学生在一定的情景下，借助他人(包括教师和同学)的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得。基于建构主义的教学法要求，学生在学习过程中，要以自身为中心，教师以帮助者角色，利用情景、协作、会话等学习环境要素，让学生充分发挥主体性和创新精神，使学生有效地达到对当前所学知识的意义建构。
项目教学法就是在建构主义的指导下，以实际的工程项目为对象，先由教师对项目进行分解，并作适当的示范，然后由学生分组围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种新的教学方法。项目教学法针对中职学生素质普遍不高的情况，通过示范项目让学生掌握最基础的知识，并架起学习新知识的支点，然后运用知识迁移、协作讨论来完成对知识的意义建构。
二、项目教学法的教学案例。
项目教学法要求在教学过程中，以完成一个一个具体项目为线索，把教学内容巧妙地隐含在每个项目之中，让学生在实践中自己发现问题，并经过独立思考和教师的指导，自己解决问题，学会自我学习的方法。根据网络课程特点，我们结合实际综合布线系统项目建设流程来确立综合布线技术知识体系结构，包括综合布线系统的设计、预算、施工、测试和验收，使各个知识模块涵盖学生应掌握的工程知识，再通过项目教学法来体现这些知识模块的实际应用。
学生通过参观样板工程和对设计、预算、施工、测试和验收5 个知识模块的学习，切实地掌握从设计到测试验收所必须的技能，满足企业对人才的能力要求。整个教学过程中，需要学生动手操作才能实现教学目标。学生在完成实践操作的过程中，分析问题、解决问题的能力得到提高，独立探索及合作学习的意识得到强化。
1. 项目教学法的实践操作教学环节。
采用四级教学法：
(1)准备。在此阶段首先应确定课题和明确教学目的，将学生分成若干小组，然后选择劳动工具与材料，并唤起学生兴趣。
(2)示范。由实践指导教师慢慢地演示操作步骤，同时阐明要做什么和为什么这么做，指出可能会出现的错误，强调重点，提示劳动安全。
(3)仿做。学生按工作步骤操作，指导教师在一旁作解释，巡视并纠正大的错误，同时给予帮助，表扬能正确掌握要领的学生，鼓励后进学生。
(4)应用。由指导教师给出应用练习题，学生独自解决问题，要求不仅要正确，而且要能较快较熟练地解决问题。指导教师边指导边纠正错误，表扬鼓励进步学生，通过与学生谈话、提问、检查工作质量等方式评定出成绩。在实践教学过程中，不仅要培养学生实践操作的基本技能，职业(岗位)专业技能，而且还要重视学生的职业基本素质的.培养，包括守时、准时及工作责任心，工作态度，行为规范的训练，与人合作、协调、交往的能力，独立计划、组织、实施的能力，发现、分析并解决问题的能力。
