基于fluent软件在教学上的应用研究

张搏

【摘要】通过电脑fluent仿真计算与教学内容相结合，让学生能够深入浅出的理解一些液压传动、汽车发动机热量传递等方面的相关问题，通过仿真视图加深学生相关知识的印象，改善其学习效果。通过这样的教学方式学生成绩提高显著，类似的教学方法值得推广使用。

【关键词】教学 fluent 抽象概念

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）02-0232-01

1.引言

目前职业教育教学模式改革的关键是突出一个动字，要让学生“主动”参与学习过程，通过“动脑、动手、动口、动眼”的方式调动其学习的积极性，在整个的动态教学过程中培养学生成为高素质、高技能的劳动者。因此在职业教育中往往突出的是对一些知识的定性分析、实际应用中的基本原理，而非定量计算的理论分析过程。这样的教学方法可以很好的帮助学生理解，但在某些知识的学习中仅仅通过定性的分析是无法让学生完全理解其深层的知识点的，尤其当所需的定量分析涉及高等数学的深层计算能力，这样的计算能力对于职业院校的学生来说是无法企及的。

2.fluent软件在教学中的应用分析

在汽车专业的教学过程中，涉及很多的概念由于液体的不可触摸性、以及模型都是理想状态，这样导致教学过程变得很抽象。而这些概念在现行的教学中又是通过文字语言的来解释。这种解释方法看似可行，但其实作为初学者是很难理解，而且一旦详细的研究和追问，相应的还会产生一些新的问题。如“液压冲击”这一概念，书本上的解释是：在液压系统中，由于某种原因引起液体压力在瞬间急剧升高，形成很大的压力峰值，这种现象称为液压冲击。在教学中虽然会举出一些实例，像是阀门的突然闭合就会引起液压冲击。但是其实这种的介绍方式教授给学生的其实仅仅是结果而已。细想下就会带出一连串的问题，像承受这种冲击的对象仅仅是单一的壁面，还是周围的壁面都会受到影响？这种影响的范围可以达到多广，类似这样问题的答案就变得很模糊了。

在进行深层次讲解液压的基础-流体力学知识时，要通过非常繁复的计算实现对此知识的进一步精确认识。对学生的要求也必然在增加，像高等数学的计算能力。考虑到职业院校的学生工作中面临的大多都是实际应用的技术问题，因此我们课程设计中，并不把高等数学中一些复杂的推导、计算作为教学重点。不需要学生具备深刻的数学建模以及计算能力的。因此，我们引入计算机仿真处理代替学生的高等数学计算部分。

Fluent软件就是这样一款可以通过教师对教学中讲授的模型边缘参数进行合理的设定的软件，其所有的运算通过后台运行计算，最终展现在学生面前的数据结果以图表方式表达，既有定量的数据分析结果，又有了定性的分析，非常有利于帮助学生学习液压传动过程。尤其是在在管件内部静压力的部分以及热量传递部分。管件内部流体压力的不可见及不可触摸性质和热量传递的不可见性导致学生在学习的过程中很难形成相应的概念。但在fluent软件输出的图表中，学生可以很容易通过不同颜色进行区分，这样可以更好的调动学生的学习积极性。

如图2.1为喷油器喷嘴出口压力的变化模型

通过图示2.1中的颜色变化可以很容易注意到喷油器出口截面积的减少使得燃油在喷出的瞬间油压得以迅速提高。学生面对这样的视图时，对喷油器的射程范围和燃油雾化效果等抽象概念就可以得到很好地理解。

如旭图2.2为射流泵的内部压力变化模型

通过图示2.2中的颜色变化可以很容易理解射流泵内部压力变化的范围以及压力影响范围。

类似这样的不可见、不可触摸的示例在汽车专业学习中经常能够见到，采用fluent仿真模拟可以更好的帮助学生在不需要培养深层次计算能力的情况下理解学习相应的知识层面。

学生学习成效调研

3.学生学习成效调研

本学期教学过程中部分班级采用fluent仿真模拟案例给学生授课后，以问卷调查方式对学生是否感兴趣、对这样深度的知识的接受程度、理解深度等方面进行调查。在多个班的教学中进行教学比对。并根据学生反馈不断修改教学手段和方法。最终使学生既对fluent软件有所了解，又对教学内容有比较深刻的掌握。

4.结束语

经过本学期的调研，学生反映采用这样的教学方式对其相关内容的学习起到很好的帮助作用，也提高了其课堂学习兴趣。在期末考试的对比成绩中，采用fluent仿真模拟案例授课班级的学生相关知识的得分率比采用普通教学方法班级的学生得分率高43%。由此可见这种教学方法在教学过程中值得推广应用。

参考文献：

[1]杨世铭，陶文铨.传热学（第三版）[M] .北京：高等教育出版社，1998.

[2]左建民.液压与气压传动（第四版）[M] 北京：机械工业出版社，2007.

[3]韩占忠. ：FLUENT流体工程仿真计算实例与应用（第一版） [M] 北京：北京理工大学出版社，2008