物理专题研究论文

物理是研究物质质量结构、物质相互作用和运动规律的自然科学，我整理了，欢迎阅读!

基于计算流体力学的风机数值模拟

随着国民经济的的不断进步和发展，风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用，以下是我蒐集整理的一篇探究计算流体力学的风机数值模拟的论文范文，供大家阅读参考。

摘要：风机是在国民经济发展的各个部门都被广泛使用的机器，通常在冶金、石油、化工、纺织、电力、轻工等工矿业较为广泛，在这些部门生产发展中起到很大的帮助作用，随着计算机软硬体的发展水平的提高，应用计算流体力学软体可以对风机进行数值模拟和分析，为深入了解和分析风机数值带来巨大便利，利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的控制方程，揭示流体运动的物理规律，进而得出风机的工作原理，本文同过对计算流体力学进行分析，解析出风机的数值模拟，不断完善发展风机技术。

关键词：计算流体力学;风机;数值模拟;发展前景

引言

随着国民经济的的不断进步和发展，风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用，风机将随着时代的发展，不断更新技术研究，从而能够更好的适应经济发展的需要，传统的风机设计，人们仅靠试验取得资料和经验公式，试验发现问题，改进设计。但由于试验研究方法受到各种条件的限制，很多模拟引数的测量受到很多不良因素的影响，给测量结果带来很大的困难，很容易降低风机数值的实用性，对风机数值测量的误差加大。而现阶段，由于科学技术的不断发展，利用商业CFD软体对风机的全三维流场进行模拟已越来越普遍，也就是利用计算流体力学对风机进行数值模拟的研究，给数值模拟工作带来了很大的便利，通过对计算结果进行了分析，模拟结果有助于理解风机内部的流动规律。

1 计算流体力学的概念分析

计算流体力学putational Fluid Dynamics，简称CFD起源于20世纪60年代，当时的学科兴起跟计算机的技术发展有很大关系，随着人们对其不断的发展和研究，计算流体力学已经被广泛的应用，各种商品化的CFD通用性软体开始应用这类力学研究，同时更是对很多工业领域的生产发展起到很大的作用，计算流体力学以计算机为基础，利用数值的方法进行对流体力学各类问题的研究和模拟，主要在离散格式、湍流模型与网格生成等方面进行相对的数值试验、计算机模拟和分析研究，利用计算流体力学研发出得CFD技术，不仅极大的克服了传统流体力学中不完善的问题，而且还在应用领域得以全面的扩大，很多核能、化工、建筑等领域都有其力学的涉略。风机在以上领域也有其所用之处，为此，计算流体力学对风机的设计和研究也有很大的作用。

2 风机的数值模拟分析

众所周知，风机的国民经济发展的重要工具，其在对生产过程中发出的大量溼、热、工业粉尘、甚至有害气体和蒸汽都有着有效的防护和净化处理的作用，同时还能回收再利用，有效的对资源进行合理的分配整合，其中风机在纺织业的作用较为突出，络筒机的离心风机提供了吸纱的作用，不仅可以免去资源浪费，还能减少纺纱机的能源消耗，有效的提高纺纱质量，具有更多的促进作用。在工业发展中，风机从节能、降低噪声污染的角度来说，尤其更大的促进作用，因此在风机的设计原理上，更多的要注重高效率，但就目前市面上的风机产品，可谓参差不齐，很多规格和品种配套性极差，为此在工业应用上也受到了很大的影响，需要对已有的风机进行改造，数字模拟其实是以电子计算机为工具，把数学模型蕴藏的定量关系展示出来，利用计算流体力学对风机的复杂流动问题的模拟计算，通过数值离散求解流体运动方程，揭示风机流体机理和流动规律，从而研制出新的风机设计，使整个产品从开发到运用都能够达到更为经济和省时的作用。

3 基于计算流体力学的风机数值模拟的应用

利用计算流体力学来研究风机的数值模拟，这种方法对风机的设计提供更为依据原理，对风机的不断完善起到促进作用，其应用范围很广，例如：通过对地铁专用轴流风机的设计来说，这类风机主要应用在地铁车站和隧道区间内，因其受都流量大、压头高和功率大等特点的制约，试验成为了地铁轴流风机的设计检验的一般途径，但是却在人力物力上有极大的消耗，造成设计成本的浪费。为了克服这一弊端，采用计算流体力学的原理，对地铁轴流风机采用进行数值模拟，主要是对地铁轴流风机在不同转速和安装角度进行模拟，通过得出的最后结果进行指导设计方案，并将模拟结果与厂家的试验资料作了对比，酌情查处风机是否有需要改动之处，从而提高风机的设计效率，具有明显的应用价值和经济效益。

4结论

以上对计算流体力学的风机数值模拟的分析和研究，计算流体力学不仅是对风机的设计有很大的促进作用，更大的提高风机的设计效率，随着科学技术的进步，其作用会越来越大，充分了的利用计算机和数值数学的结合，对流体力学的各类问题进行数值试验、计算机模拟和分析研究，以解决实际问题。从而有助于人们对风机的构造设计进行深入了解和不断完善，依靠合理的计算来优化风机的设计技术，计算流体力学不仅是科学技术革新的依据，更是极大满足了国民经济发展的需要，计算流体力学进行对风机数值模拟的技术研究，更是对设计高效率的风机具有重大意义。

参考文献

[1]黄其柏.离心风机旋转频率噪声的理论与声辐射特性研究[D].西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协年学术年会文集，2009.

[2]姚巨集，王大枚，雷丛林.浅圆仓五种机械通风方式比较试验[D].中国粮油学会第二届学术年会论文选集综合卷，2010.

[3]刘长生，刘玉山，李尚.高大平房仓机械通风对比试验报告[D].全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任——中国科协学术年会论文集上，2010.

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物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学，我整理了初中物理科学论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

物理教学:坚持科学本质

摘要：阐述在物理教学中必须坚持科学本质教育，而不能把物理教学当做是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授;以及在教学实践中如何对学生进行潜移默化的科学教育，提高学生科学素养，使学生形成科学的价值观和态度，使之受益终身。

关键词：物理;坚持;科学本质;学生;受益终身

物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学，[1]是自然科学的重要组成部分。发展至今，物理学科既有悠久的科学史，又有飞速跃进的现代高科技;既与日常生活紧密联系，又饱含辨证唯物的科学思想;既有严格求实的科学实验，又有严密准确的逻辑推理。简而言之，物理的本质是科学，物理教学理所当然是科学的教育和探索，包括科学理论和技术﹑科学方法和思维﹑科学文化和人文精神等多方面的价值教学,而绝不是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授。这是物理教学的基本原则。

国际应用物理联合会曾对20世纪物理教育进行了深刻的反思：“如果所有的学生都要学物理，那么物理教育的主要目标应该放在大多数的未来公民的兴趣和需要上，而不是放在将进一步学习物理而成为科学家或工程师的少数精英分子身上。如果物理教育是为更多学生的全面发展服务的，那就应当重视物理学家的工作成果在社会上、技术上的应用;重视物理学的哲学和物理学的历史;重视蕴含于我们文化之中的物理学方法;重视物理学家这个专业群体的特点，如支持、贡献社会的方式等。”[2]笔者在物理教学实践中也深深体会到：在课堂教学中立足于物理的科学本质教育，进行潜移默化的科学渗透，对于培养学生正确的科学思维、研究方法以及人生观、世界观的确立有着极其重要的作用;而学生正确的方法、信念、准则的形成和强化，又可以转化为学生学习物理的强大内驱力和坚实基础，进一步激发学生学习物理的兴趣和积极性，树立投身科学探究的伟大抱负。

一、以宝贵的科学精神感染人

著名物理学家钱三强先生在《物理学史》的序言中写到：“物理学发

展史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地，这块宝地很值得我们去开垦，这些精神财富很值得我们去发掘。”[3]在科学探索的进程中，并不总有认可、赞美，而是要能够承受来自舆论、宗教、传统观念各方面的压力。因此，伟大的科学家是有献身精神的。今天我们在赞叹伽里略的伟大，学习他的诸多理论时，更应该让学生感知伽里略用生命自由捍卫真理的勇气，理解到科学成功背后的艰辛，培养他们坚持真理的可贵信念和执着精神。

今天我们在广泛的应用电力，那么在学习“电磁感应”时，教师应该不失时机的讲述法拉第是怎样花费了十年的心血，经历了无数次的实验、失败、再实验、再失败的坎坷历程，终于首先发现了“电磁感应” 现象，开辟了人类应用电力的新纪元。从而让学生深刻体会到物理前辈不断求新探索，勇于自我反思，不屈不挠的惊人毅力，培养他们尊重失败、升华失败的科学态度和“从荆棘中收获科学成果”的坚强意志。

在物理学的发展过程中，科学是铁面无私的，科学研究是认真严谨的，但科学的发展和传续是温馨感人的，处处闪耀着“前人栽树，后人乘凉”的人性光环和崇高精神。正如牛顿所言：“如果说我比别人看的远些，那是因为我站在巨人的肩膀上”。在教学“开普勒三大定律”时，开普勒的伟大成就固然令人赞叹，但我们也应该让学生了解这一伟大成就背后的重要奠基人——第谷。第谷几十年如一日的持续观测，孜孜不倦的提高观测的精确性，实事求是的真实记录，最后在生命弥留之际，毫无保留的将全部珍贵的一手资料赠与开普勒。从第谷身上令学生深受感动的不仅是他求真务实的科学态度，更是他甘为人梯，默默奉献的伟大精神。

二、以辩证的科学思想启迪人

物理学科蕴含丰富的辨证唯物主义思想，在物理教学中渗透辩证的科学思想，可以潜移默化的启迪学生并使之：逐步认识到物理学理论的发展历程是动态发展的变化过程;切实体验到科学理论的不断进化、完善;深刻领悟到没有任何一个物理学理论可以被看作是最终完满的，人们在一定条件下的物理学认识只能是近似的、相对的。从而促使他们养成独立思考的习惯，提高认识科学问题的敏锐性和辩证性，使他们的思想沉浸在好奇之中，永不闭塞怀疑的目光。

三、以创新的科学思维塑造人

“授人以鱼，不如授人与渔”，正如著名数学家波利亚所说：“教师在课堂上讲什么当然重要，但学生想的是什么更为重要。思想应当是在学生的头脑中产生出来，教师要做一名真正的优秀的思想助产婆。”因此，塑造具有良好的思维习惯和创新科学思想的当代高中生是中学物理教育的核心价值。在教学中，教师应做到：“确立一个理念——以学生发展为本;落实两个重点——培养学生的创新思维和实践能力;实现三个转变：(1)教师角色的转变——由单纯的知识传授转变为教学活动的指导者和组织者，(2)学生学习地位的转变——由学习的客体转变为学习的主人，(3)教学方式的转变——由教师的主导变为学生的自主合作探究。[4]

教师要为学生创设丰富多彩接近实际的情景，激发学生提出有一定数量和质量的问题，启发学生根据不同的条件、从不同的角度、用不同的方法，引发不同的思路，甚至采用相互对立的思路去解决同一个问题，鼓励学生根据一定的需要，灵活多变的组合相关因素，提出可能可行的设想，可以通过生生交流，师生讨论共同探讨设想是否可行，能否解决问题，在这基础上得出设想的答案，答案可以不是单一的，而是多样的，甚至是开放式的。这样的方法有助于培养学生的创新能力，特别是当学生学会设定虚拟条件，根据解决问题的需要提出有价值的新方法时，他们的创造性思维就会在科学的殿堂自由翱翔，创造性能力同时获得质的飞跃。

四、以严谨的科学实验锻炼人

物理学的形成与发展是以实验为基础的，作为一门实验科学，它源于实验，发展于实验，在实验中得到检验，验证，并上升为高层次的科学理论。在课堂教学中，充分发挥实验的作用，不仅可以激发学生的学习兴趣，培养学生的观察能力;而且在实验中，通过学生的手脑并用，获得观察能力、实验操作能力、数据处理能力等多方面的锻炼，使科学知识与生活实践紧密结合，让学生学以致用，养成学生严谨踏实的科学作风。

物理实验主要分为演示实验、分组实验和课外实验，在教学中要充分发挥各类实验的优势，找准实验的着力点，有的放矢进行设计操作。物理实践活动要着力发挥教师的主导作用，突出学生的主体地位，应充分相信学生，使学生主动参与，让学生独立设计实验，利用物理实验，使学生在不断的实践锻炼中获得综合能力的有效提升。

五、以非凡的科学成就鼓舞人

物理学在悠久的发展过程中，人才辈出，灿如星空，杰出的人才创造伟大的成就。我国古代许多的物理学家，对物理发展有过很大的贡献，不少研究成果长期居世界领先地位。如指南针的发明与应用，不仅在我国古代军事、生产、日常生活中起过重要作用，且对促进东西方文化的交流和世界的发展都卓有功绩。这充分体现了中华民族自古以来的非凡才华和智慧，值得我们每一位炎黄子孙为之感到骄傲和自豪。

随着科技的发展，社会的进步，物理在人类生活的各个领域发挥着越来越重要的作用。在物理教学中，有意识的展示我国当代科技发展成就：例如我国近代著名的力学家、火箭专家钱学森，对我国火箭导弹和航天事业的迅速发展作出了不朽的贡献，被称为“中国的导弹之父”。 如今 “神舟”系列火箭飞船的成功发射圆了中国人的飞天梦,我国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术和能够独立开展空间科学试验的国家。又如最近我国大亚湾中微子实验国际合作组在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。这一重要成果是对物质世界基本规律的一项新的认识，对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用，并将有助于破解宇宙中的“反物质消失之谜”。[5] ……这一系列的科学成就介绍怎不让我们的学生心潮澎湃，深受鼓舞?民族自信，爱国之情，热爱科技之心怎不油然而生?

总之，物理作为一门重要的基础科学，科学内涵悠久深远，科学素材层出不穷。物理课堂教学中必须坚持科学本质教育，深度挖掘适合教学的“科学题材”， 有效调动学生的学习积极性，让物理课堂焕发科学活力，让我们的每一节物理课都闪耀科学之光，去感染，去鼓舞学生，让学生得到锻炼，获得启迪，促进自我塑造，从而不断提高学生的科学素养，使学生逐步形成科学的价值观和态度，并使之受益终身!

参考文献：

[1] 阎金铎﹑田世昆.中学物理教学概论[M]. 北京：高等教育出版社，1997：35.

[2] 汪明.课堂教学中物理文化教育价值刍议[J]. 物理教学，2011(12)：39

[3] 郭奕玲，沈慧君.物理学史[M]. 北京：清华大学出版社，2005：1-2

[4] 徐全学.提高物理教师技能的几点建议[J]. 物理教学，2011(11)：21.

[5] 金良快.我国发现新的中微子振荡 有助破解反物质消失之谜. 新华社，2012年03月09日

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