流体力学的研究方向范文

导语：如何才能写好一篇流体力学的研究方向，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：行业类高校；高等流体力学；电力特色

作者简介：张莉（1973-），女，河南商丘人，上海电力学院能源与机械工程学院，教授；李永光（1957-），男，湖南长沙人，上海电力学院科研处处长，教授。（上海 200090）

基金项目：本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目（项目编号：YKJ-2012004）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0086-02

2007年，上海电力学院（以下简称“我校”）热能工程二级学科首次招生，“高等流体力学”首次开课，授课人数20余人，随后几年间授课人数逐年增长。2012年我校动力工程与工程热物理一级学科又增设了工程热物理、动力机械及工程两个二级学科，“高等流体力学”授课范围扩大的同时，授课人数也增加到60余人。但是鉴于我校研究生数量较少、研究生培养历史较短以及师资力量相对薄弱等方面的原因，课程教学的教材只能选用已有的教材。在组织教学内容的过程中发现，大多数教材普遍存在一些问题，如过于强调基本理论、对数学知识的要求偏高、工程应用方面涉猎很少，或者有些工程学科专业的相关研究生教材又往往缺乏理论深度，工程应用背景针对性强，有的强调高速气动、有的强调水动叶栅流动、有的强调涡动力学等等。鉴于此，作为行业类非重点高校，在“高等流体力学”课程的教学中有必要结合我校电力特色进行教学内容和教学模式的研究和探讨。

一、课程教材的调研

为了能更好地做好此次教学研究工作，课程组首先对高校相关研究生专业的“高等流体力学”教材进行了调研，分别对清华大学、西安交通大学、上海交通大学、浙江大学、东南大学、华中科技大学、华北电力大学、东北电力大学等国内若干所大学相关课程的教材及内容做了简单分析。

从调研情况看，所有高校都对流体力学的基本理论很重视，主要教学内容均包括了流动的基本概念和基本方程、流体运动学、势流理论、涡旋流动、理想流体流动、粘性流体流动等，目的是使研究生通过学习流体的运动规律，掌握研究流动的方法进而分析解决实际的工程流动问题。同时，各高校的教材和主要教学参考书还注重与自身学科研究方向的结合，课程的某些重点内容与培养方向相接轨，突出了自身的特色。通过调研发现，“高等流体力学”作为研究生学位课，其教学内容在注重理论基础的同时，还必须要与自身的相关学科研究方向相结合，在注重通用理论的基础上，形成自己的特色。

二、我校授课对象的情况分析

做好此次的教学研究工作，还必须对我校的授课对象有一个清楚的认识。目前，“高等流体力学”已列为本校工程热物理、热能工程、动力机械及工程三个二级学科的研究生学位课程。尽管上述三个二级学科涉及能源、动力、机械等宽广的工程领域，但结合我校的电力特色，这三个二级学科主要是为电力行业培养高级的专业人才，而在电力行业中流动现象多存在于流体机械、动力机械、换热设备、容器、管道等部件，因此，在教学内容上应在透彻讲解流体力学微分方程组的基础上，注重联系工程实际，偏重于讲解流体在上述部件中的流动以及与这些部件间的相互作用。

研究生生源的实际情况也是教学过程中需要考虑的因素。到目前为止，我校共招收6届研究生，通过向历届学生了解发现有以下情况存在：部分同学跨专业（如：数学专业、电力系统及其自动化专业、计算机与信息专业等）考入学校，本科阶段没有学习过“工程流体力学”课程；即使是研究生与本科专业背景相同的同学，他们也普遍认为”工程流体力学”较难，硕士入学考试时，大都不选考“工程流体力学”，这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后，再也没有系统地梳理过流体力学知识。由于各高校专业方向的侧重点不同，大部分同学对电力行业内的流体知识也不是特别了解；考入学校的学生多数为调剂生，入学成绩整体不高。这些情况都表明，我校硕士研究生入学时的流体力学知识基础相对比较薄弱，需要在授课过程中讲授深层次新知识的同时，及时地对基础知识进行回顾和提醒。

三、教学内容的组织

基于以上的调研和分析，课程组首先对教材进行了选取，对教学内容进行了组织。

1.教学目标的明确

“高等流体力学”是为工程热物理、热能工程以及动力机械与工程专业研究生设置的专业学位课程。根据专业人才培养的需要，结合长期本科教学的经验，确定了课程的教学目标：通过对流体力学的基本概念、基本方程、理想不可压缩流体的流动、粘性不可压缩流体的流动、层流边界层与紊流流动、理想可压缩流体等内容的学习，深化学生对流体力学基本内容的理解，提高学生的理论水平，为相关专业课程的学习、课题的研究及论文的撰写打好理论基础。

2.教材的选用

“高等流体力学”是动力工程及工程热物理学科的一门传统课程，有很多课程教材可供选用。通过调研比较，西安交通大学有关电力生产的学科研究方向与我校的研究方向比较吻合，其在“动力工程及工程热物理”一级学科中的学位课 “高等流体力学”选择了西安交通大学出版社出版、张鸣远等编著的《高等流体力学》一书作为教材，课程组通过对该书内容的分析，也一致认为张鸣远等编著的《高等流体力学》比较适合我校侧重于电力人才培养的需求，因此决定选用该书作为本校“高等流体力学”课程的教材。与此同时，将调研中搜寻到的各有特点的教材作为参考书目推荐给学生供他们参考使用。

3.教学内容的组织

在进行“高等流体力学”课程教学内容的组织时，结合我校研究生培养方案和学科建设，既照顾到经典流体力学的通用知识，又重视课程知识的针对性、行业应用的特殊性、学生学习的兴趣以及与学校其他研究生课程的关联性。课程内容的组织主要从以下几个方面考虑：

（1）奠定扎实基础。“高等流体力学”是一门系统性、逻辑性较强的课程，作为硕士研究生的学位课，在加深学生对流动所伴随的物理现象的认识、概念的建立及规律分析的同时，还应努力加深学生学科知识分析和研究问题的基本思想和方法的理解和掌握，提高分析和解决流体力学问题的水平及能力。

（2）突出电力生产特色。针对我校研究生的专业背景和学科研究方向，强调本学科与电力生产流程和设备的结合，强化学生应用流体力学知识，认识并解决相关电力工程问题的能力。教学内容应注重理论与实践相结合，保持基础理论知识与工程应用知识的相对平衡。

（3）注重课程的关联性和完整性。在关联性方面，首先与本科阶段的教学内容要有恰当的分工和衔接，其次要避免与其他相关课程之间缺乏衔接；在自身内容体系的完整性方面，既要注意到对数学知识回顾和补充的必要性，又要对工程中不常见的复杂流动概念的介绍有所兼顾。

考虑以上几个方面，课程组将教学内容梳理成五部分，第一部分安排了“矢量运算分析”、“场论知识”的回顾以及曲线坐标、张量分析知识的补充；第二部分“流体力学的基本方程”主要介绍流体力学的基本概念，流体力学的控制方程组以及一些相关的重要定理；第三部分“理想不可压缩流体的流动”介绍平面势流，空间轴对称势流和理想流体中的旋涡运动，其中对平面势流里的复位势、叠加法、镜像法和保角变换法做重点讲解；第四部分“粘性不可压缩流体的流动”中介绍纳维―斯托克斯方程的精确解，小雷诺数流动，层流边界层流动和紊流，其中对工程中应用较多的层流边界层流动和紊流做重点讲解；第五部分“理想可压缩流体的流动”分别介绍一维流动和平面流动，其中对一维流动做重点讲解。

四、教学模式的探讨

学生的学习情况在不断地发生变化，这就需要教师不断根据实际情况，进行教学模式的探讨，充分调动学生学习的主动性和积极性，使他们在有限的学习时间中学习好内容繁多的“流体力学”。

1.教学方法

“高等流体力学”是一门基础课，基本概念和基础理论部分内容较多，涉及的公式推导也比较多，传统的“黑板板书”的教学手段对教学信息的处理和呈现都比较单一，造成学生对于传热学内容的理解和掌握有一定的难度。为此，课程组以教材为蓝本编制了电子课件，教学中采用板书与多媒体相结合的教学模式，突出传统板书中能够清晰讲解复杂理论推导的优点，充分利用多媒体教学信息量大、图像清晰生动的特点。经过一段时间的尝试，这种教学方法既达到了避免研究生在课堂上因长时间精力高度集中而产生疲劳的问题，又有利于他们理解并掌握复杂的流体力学基本理论的教学效果。

2.教学手段

尽管本课程以课堂讲授教学方式为主，但要避免“填鸭式”的讲授，要注重以启发式讲授为主的多种教学方法的综合应用，提高课堂教学的趣味性，以提高学生学习兴趣和主动性。课程组结合本科“工程流体力学”多年的教学经验，在教学过程中注意做到几个注重：注重物理概念与数学方法的有机结合，强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理解释；既注意严格的理论推导，又注意叙述的深入浅出；注重教学思路，教学方法，在引进概念介绍方法时，突出解决问题的思维方法及推理要点；注重从与教材不同的角度或思路来讲述同一教材内容，以丰富学生思维和联想能力；注重引导学生围绕课程内容，发现问题、提出问题、解决问题，同时再结合课程组教师的科研积累，搜集并提炼出了大量与电力生产紧密关联的工程案例，通过案例的讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课堂教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。

3.辅助教学

仅仅通过课堂上对教材的学习是远远不够的，还必须配套地做大量的习题，才能较好地使学生掌握具有理论性强、公式多、数理基础要求高的“高等流体力学”课程。考虑到我校研究生教学的特点，课程组根据教材的主要内容编写了典型习题集。习题集力图做到习题具有典型性，能够对应教学内容的各个知识点，学生通过习题的练习，能有效地掌握教材中的基本知识。此外，习题集中的习题也尽可能地结合电力生产中的流动问题，帮助学生对专业关联工程问题进行认识和思考，培养学生应用知识的能力。

4.课程考核

课程考核成绩应该能够较为客观地反映学生对课程的整体学习情况。为了全面地反映学生的全程学习过程和最终的学习效果，课程组经讨论明确了课程的总评成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出，平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、课堂表现等几部分。期末考试采用笔试形式，考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。

期末考试是课程考核的重头戏，为了提高学生的学习积极性，同时也为了增强教师的工作责任心，实行考、教分离是一个较好的督促办法。为此，2012年课程组根据课程的教学要求组织编写了试卷库。试卷库中的试题符合教学大纲的要求，内容丰富、形式多样、题型一致，试题表述清楚，要求明确，无偏题、怪题，难易得当，考核的知识点覆盖面宽，能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。此次编写的试卷库共包含试卷6份，至少够三年使用，随着试卷库的使用，课程组还拟将对试卷库进行不断扩充。

五、结束语

“高等流体力学”的日常教学工作一个任重而道远，为了适应高等流体力学服务于日新月异的学科发展的需求，提高该学位课程的教学效果，更好地为本校研究生人才培养服务，课程组将把教学研究工作不断地持续进行下去，搜集最新最前沿的相关信息以补充教学内容，探讨教学模式以提高教学效果，及时对习题库和试卷题库进行更新。相信只要教师多花一点时间，多动一点脑筋，多找一些教育学生的切入点，因材施教，一定能取得好的教育效果。

参考文献：

[1]张鸣远.高等流体力学[M].西安：西安交通大学出版社，2006.

[2]董守平.高等流体力学[M].东营：中国石油大学出版社，2006.

[3]王献孚.高等流体力学[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.

[4]王松岭.高等流体力学[M].北京：中国电力出版社，2011.

[5]周云龙.高等流体力学[M].北京：中国电力出版社，2008.

篇2

【关键词】三本院校：工程力学；课程教学；现状；教学改革

目前企业对人才观念有了很大的改变，之前企业过于重视技能型人员的需求，而现在很多企业更加注重综合型人才的需求。就目前教育体系而言，职业技能素质并不能完全代表劳动者的素质，因为职业道德、职业精神、安全意识、社会责任感、环保意识、团结协作能力以及矛盾处理能力等都是劳动者素质的范畴。所以培养熟练技能的劳动者并不是职业教育的唯一目标，培养具有社会责任的公民也是职业教育的主要目的。随着时代的发展，在教育观念方面，素质观逐渐取代技能观，培养学生的全面发展、让学生成为综合型人才已经成为现代职业教育的主要发展趋势。企业人才需求的观念是促进工程力学课程改革最主要的因素。

一、工程力学的应用

工程力学应用的范围主要有：材料力学、固体力学、流体力学、结构力学四种类型。具体内容如下：①材料力学。在物品生产过程中，材料选择十分重要，材料自身的刚度、强度以及韧性决定了物品使用的稳定性。在生活中，机械生产、建筑结构都运用到材料力学。就连零食的包装袋、铆钉在设计、生产的过程中也必须涉及到材料力学。②固体力学。固体力学研究内容涉及物体的塑性、弹性以及线性等诸多问题。固体力学主要应用于航空航天、房屋桥梁建设等行业。此外，在地质勘探的过程中也离不开固体力学原理的支持。③流体力学。在地球上水和空气是最常见的流体物质，因此水与空气是流体力学主要的研究领域。像飞行器、潜艇、水面舰艇、航母等军工业的发展都运用到流体力学原理。同时，像石油、天然气、地下水等与人们休戚相关的资源开发也需要流体力学原料的支持。④结构力学。结构力学主要分为：狭义结构力学与广义结构力学这两种范围。狭义结构力学的研究内容有：杠杆组成的体系、平面杠杆系。广义结构力学研究内容有：平板、壳体以及块体等领域。像汽车生产、桥梁与居民住宅建设、配电系统架构都运用到结构力学。同时在地球地质运动的研究、地震监测系统的建设等领域也存在结构力学的身影。可以说，工程力学应用与我们的生产、生活有着密切的联系。

二、三本院校工程力学课程教学中存在的问题

1、课程内容不系统

工程力学是力学的一个分支，它主要涉及机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等各种工程与力学结合的领域，分为六大研究方向：非线性力学与工程、工程稳定性分析及控制技术、应力与变形测量理论和破坏检测技术、数值分析方法与工程应用、工程材料物理力学性质、工程动力学与工程爆破。尽管工程力学一直是我国各大高校的重点专业，但是对于课程内容的选择不够系统。尤其是三本院校，由于教育投入相对较低，很多三本院校课程内容的设置并没有紧跟社会的需求，并没有以学生自身发展为中心。工程力学的学术含量较高，课程内容不系统导致毕业生缺乏社竞争力。

2、忽视实践

工程力学课程和其它专业课程存在明显不同，它是集理论与实践于一身的课程。但是就目前实际教学情况而言，很多三本院校忽视工程力学实训内容。主要体现在以下两点：第一，实训课程比例较小。在工程力学课程的教学过程中，实训课程和理论课程的比例通常为3：7，不平衡的课程比例，会影响学生的实践能力，不利于学生动手能力的培养。此外，实训课程安排时间过于集中，通常在一段时间内全部为实训课程。第二，实训成绩占总成绩的比例较低。在工程力学考试中，很多高校还是以笔试成绩为主，忽视学生的实训成绩，这会让学生从思想意识是忽视实训课程的学习。

三、工程力学教学方法改革的措施

1、增加实践

实训是学生实践的重要体现，理论和实践之间存在非常紧密的联系。理论指导实践的发展，而实践可以检验出理论的正确性，它们之间相辅相成。长期以来，很多高校忽视工程力学实训课程的发展，阻碍了学生实践能力的提升。为了学生实践能力可以采取以下两种措施：第一，增加实训课程数量。让实训课时与理论课程保持合理的比例。并且，为了增强学习效果，实训课程要与理论课程相匹配。此外，保证实训与理论课程的时间间隔，避免出现实训内容与理论内容相互脱节的情况。第二，增加实训成绩的比例。三本院校将常规的实训课程成绩纳入到学生期中、期末的成绩当中，这样可以让学生重视实训课程的学习。通过实训可以暴露出工程力学课程教学的不足之处，这样中职院校可以对教学方式进行相应的调整。并且，通过实训可以提升学生的实践能力，有利于学生动手能力的培养。

2、改革教学方法

由于教学观念的落后，板书、照本宣科仍然是工程力学课程教学的过程中最普遍的教学方式。这种填鸭式的教学方式虽然可以使短期内让学生记住工程力学的相关概念，但是学生只知定义，缺乏理解，这使得学生在实践的过程中缺乏理论性的指导。为了提高教师的教学效率，教师必须采用多种教学方式。首先，可以采取多媒体教学。很多工程力学内容过于概念化，学生很难理解。多媒体教学具有图文并茂的特点，可以将概念化的理论知识通过图片、动画、视频等形式表现出来，学生对工程力学的理解更加简洁明了、更加直观。第二，将课堂时间留给学生。长期以来，教师一直占据课堂的主要地位，学生只是一味的记笔记，这样不利于学生动手能力的培养。因此在工程课程教学中，必须将课堂还给学生，可以将学生分成若干个小组，让每个学生都能参与到学习之中，教师只是起到指导作用。

3、构建教学评价体系

教学质量是衡量工程力学课程安排是否合理的唯一标准，教学质量的提高不仅需要硬件的投入，更需要科学的教学质量评价体系。教学质量评价体系和平时学生期中、期末考试一样，通过教学质量评价体系，高校可以了解到教学中的不足，教师通过教学评价系统可以调整自己对进行的教学方法进行及时的调整，教学质量评价体系使电子教学学课程变的更加合理、更加科学、更加有效。

篇3

关键词：培养方案；教学计划；滑铁卢大学机械工程专业；湖南大学车辆工程专业

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0001-04

一、引言

随着市场经济运行的不断深入，企业的技术基础、工作手段、专业化分工、工作方式、对产品的要求及制约企业发展的主要矛盾都发生了显著的变化，这种需求的变化导致企业对大学毕业生的能力需求发生巨大的变化。目前，国内外都非常重视学生能力的培养。中国机械工程学会2012年12月的机械工程教育峰会主题就是“聚焦学生能力的培养”，大连理工大学的李志义教授提出以学生能力为导向的培养方案和课堂教学改革，从克服培养方案的十个倾向、重构培养方案的十个方面及实现课堂教学的十个转变详细地讨论了研究型大学如何以学生能力为导向来构架专业培养方案及实现课堂教学的转变。华中科技大学吴昌林教授提出改革课程教学方法、营造学生自主探究的环境。推进了基于主动实践“机械设计”课程教学改革和机械设计与制作能力培养系列Project。重庆大学的陈兵奎教授将毕业要求细化到每门课程中，采用课堂讲授+自学环节+专题作业+项目设计+小组讨论+……的过程性评价和考试环节的终结性评价的综合评价手段对课程教学过程和方法进行评价，并且在制度上保证期末考试在总成绩比例中不超过40%。国外在十多年前就提出并持续发展和倡导了全新的CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation，即构思―设计―实现―运行）工程教育理念和以能力培养为目标的CDIO大纲。这些都说明以学生能力培养为导向的高校人才培养方案和课程教学改革已提上日程。笔者受国家留学基金委资助，在滑铁卢大学进行研究和访学，能够深入院系和课堂了解该校本科教学情况。又鉴于国外大多数综合性大学本科专业只有机械工程专业没有车辆工程专业，笔者对比研究滑铁卢大学机械工程专业和湖南大学车辆工程专业的培养方案和课程设置，为各高校人才培养方案和教学计划修订提供一定的可参考的经验。

二、滑铁卢大学机械工程专业培养方案

滑铁卢大学位于加拿大滑铁卢市，是一个以数学著名、以工科为主、以产学合作教育为办学特色的综合性大学。现有本科生30000人，研究生5100余名。工程院是滑铁卢大学最大的学院，机械工程专业是工程院14个专业之一，机械工程专业本科四年的学习是在四年零八个月内完成的，每年分为秋（9月到12月）、冬（1月到4月）、春（5月到8月）三个学期，每个学期为期4个月的时间，学生需要完成八个学期的学术学期和六个学期的工作学期，没有寒暑假。学术学期的课程由核心课程、通识选修课程和专业选修课程组成。

1.核心课程。包括学位31门学分核心课程和7门非学分核心课程。31门学分核心课程主要包括两大类：（1）自然科学基础核心课程6门（1门化学领域、3门数学领域、1门力学领域和1门电学领域的课程），分别是：CHE102工程化学、MATH115工程线性代数、MATH116工程微积分1、MATH118工程微积分2、PHYS115力学、GENE123电气工程。（2）专业核心课程25门，分别是：ME100机械工程导论1、ME101机械工程导论2、ME115材料结构和属性、ME201高等微积分、ME202工程统计学、ME203常微分方程、ME212动力学、ME219固体力学1、ME220固体力学2、ME230材料行为学、ME250热力学1、ME262微处理器和数字逻辑器导论、ME269机电设备和电加工、ME303高等工程数学、ME321机械运动学和动力学、ME322机械设计1、ME340机械制造、ME351流体力学1、ME353传热学1、ME354热力学2、ME360控制系统导论、ME362流体力学2、ME380机械工程课程设计、ME481机械工程项目设计1、ME482机械工程项目设计1。（3）7门非学分核心课程分别是研讨课（ME100B、ME200A、ME200B、ME300A、ME300B、ME400A、ME400B）。这些课程内容大致包括机械工程专业的课程结构和选课方法；学校、院系的组织架构和日常运转；学生社团；就业机会；安全教育；围绕核心课程的主题讨论；机械工程前沿研究讨论及学校已做的科学研究等。*课程后面括号内的编号为课程代码，以1开头的代码是大学一年级的课程，依此类推。

2.通识选修课程。需要在技术对社会的影响、工程经济学和人文社会科学三类课程中选修4门课程。分别为：（1）技术对社会的影响类课程选修1门；这类课程有：ANTH102社会与文化人类学导论、ECE390工程设计及经济学和对社会的影响、ENVS105环境管理与伦理、ERS215环境与可持续性评价、SOC232技术和社会变革等20门。（2）工程经济学类课程选修1门；MSCI 261机械工程专业规定选修工程财务管理。（3）人文社会科学类选修2门；这类课程有哲学、政治学、历史、人文、和平与冲突、人力资源管理、音乐、心理学、国际关系研究等。

3.专业选修课程。需要在六个专业方向流体力学、机械设计与固体力学、材料工程与工艺、焊接、自动化与控制、热工程选修7门课程。大三选修3门，大四选修4门。（1）流体力学方向：ME564涡轮机、ME564空气动力学、ME564工程设计、ME567计算流体动力学和消防安全工程、ME571空气污染。（2）机械设计与固体力学方向：ME423机械设计、ME435工业冶金、ME542先进的动力学与振动、ME526疲劳和断裂分析、ME538焊接的设计制造和质量控制、ME555计算机辅助设计、ME559有限元方法。（3）材料工程与工艺方向：ME435工业冶金、ME463焊接工艺、ME526疲劳和断裂分析、ME531物理冶金应用于制造、ME533金属及复合材料、ME535焊接冶金、ME538焊接的设计制造和质量控制。（4）焊接方向：ME435工业冶金、ME463焊接工艺、ME526疲劳和断裂分析、ME535焊接冶金、ME538焊接的设计制造和质量控制、ME547机器人运动学动力学和控制：（可选）。（5）自动化与控制方向：ME435工业冶金、ME538焊接的设计制造和质量控制、ME547机器人运动学动力学和控制、ME548数控机床1、ME555计算机辅助设计、ME559有限元方法、ME561流体动力控制系统。（6）热工程方向：ME452能量转移的建筑物、ME456传热学2、ME459能量转换、ME557燃烧学1、ME559有限元方法、ME567消防安全工程、ME571空气污染。滑铁卢大学机械工程专业的定位是培养机械工程师，机械工程师需要能处理任何运动的机器，如机器人、马达、泵和车辆等。在所有的工业技术领域中，机械工程师都需要从工艺和系统的角度参与设计、制造、研发和维护机械的几乎每一个阶段。机械工程师需要理解力学和热力学基本定律、力对固体和流体的影响、热在物质内传递的规律、工程材料的性能以及针对特定的功能设计机械系统的能力。从以上的课程设置可以看出，滑大机械工程专业正是从培养一个合格的机械工程师的角度来设置课程的。从数学、力学、动力学、热学、材料学、制造工艺、机械设计学、自动化和控制这些方向完成一个机械工程师应该具备的知识结构。

三、湖南大学产学合作教育的开展情况车辆工程培养方案

湖南大学起源于中国古代四大书院之一、创建于公元976年的岳麓书院，迄今已历时千余年，故又称“千年学府”。是一所理科基础坚实、工科实力雄厚、人文学科独具深厚文化背景、经济管理学科富有特色的综合性、开放式、研究型全国重点大学。现有本科生20400余人，研究生11000余人。车辆工程专业隶属于湖南大学机械与运载工程学院，形成了以汽车车身、汽车底盘、汽车安全等核心内容见长的专业教学特色；推进产学研结合，实现高水平的专业教学与高水平的科学研究相结合，注重能力导向，培养工程创新人才。湖南大学车辆工程专业的学位课程由通识课程、核心课程、选修课程及集中实践环节组成。

1.通识课程。包括通识必修和通识选修两大类：（1）通识必修课程（思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德修养与法律基础、形势与政策、中国近现代史纲要、基本原理、大学英语、计算机基本能力测试、计算机导论与程序设计、心理素质与生涯发展、体育）。（2）通识选修课程（岳麓讲坛、文学艺术领域必选一门、社会科学领域必选一门）。

2.核心课程。包括三大类：学门核心课程、学类核心课程和专业核心课程。（1）工学学门核心课程（高等数学A、线性代数A、概率论与数理统计A、普通物理A、普通物理实验A、普通化学）。（2）机械学类核心课程（机械工程图学、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、流体力学、热力学基础、电工电子学、控制工程基础、工程中的数值方法）。（3）车辆专业核心课程[汽车构造（含发动机原理）、汽车理论、汽车设计、汽车电子技术（含嵌入式系统）、汽车制造工艺]。

3.专业选修课程。包括两大类：专业限选课程和专业方向选修课程。（1）专业限选课程选修6门[汽车导论与法规（必选）、新能源汽车基础（必选）、机械振动学（必选）、有限元分析、工程优化设计、汽车NVH技术、汽车结构CAE技术、汽车碰撞CAE技术、汽车试验学]。（2）专业方向选修课程：任选一个方向修课。①车身方向（车身结构与设计、车身制造工艺学、汽车空气动力学、汽车人机工程学、车身CAD技术）。②底盘方向（汽车系统动力学与控制、汽车悬架、液压气压与电传动、汽车底盘性能仿真）。③安全方向（汽车安全技术、人体损伤生物力学、汽车安全性实验技术、智能车辆、汽车安全仿真理论与方法）。④新能源汽车方向（电动车辆原理与构造、电动车辆设计、电动汽车动力电池技术、电驱动及控制技术、电动汽车性能仿真）。

四、对比分析

滑铁卢大学机械工程专业和湖南大学车辆工程专业教学计划对比见表1：

从以上的对比可以看出，滑铁卢大学机械工程专业的课程门数和学时数都大大少于湖南大学车辆专业，尤其是通识课程部分。滑铁卢大学每门课基本上都是每周只上3小时，可以一次上完，也可以分两次上，由教师决定。每门课程的课程大纲（SYLLABUS）包括以下8个部分：（1）Contact Info（任课教师的联系方式）：列出任课教师的姓名、办公地点、电话和邮箱地址；（2）Lectures（课程讲授）：列出上课的时间地点；（3）communication（交流）：明确学生跟老师交流的平台；老师的课件、作业、实验和课程中包括的编程代码都会以邮件的形式上传到UW-Learn平台，学生通过该平台提交作业、实验报告和编程代码；（4）Labs（实验）：明确实验的地点、时间安排、学生分组安排及实验的题目；（5）Assignments（作业）：布置作业的题目、作业要求、提交作业的时间；有些课程还有Project的要求；（6）Tutorials（辅导）：按学生的姓氏的字母排序分组安排辅导及各组辅导的具体时间和辅导的内容；（7）Final Exam（期末考试）：明确考试的要求；（8）Grading（成绩构成）：明确实验、作业和期末考试所占的比例；基本上每门课程的期末考试的比例不会超过50%、实验的比例会在20%左右、作业在30%左右。滑铁卢大学本科生的课程任务很重，课后作业量很多，并且要求很严，必须在规定时间提交作业的，否则零分计算。每门课程有完善的TA（助教）制度。

湖南大学车辆工程专业大一大二大类招生，整个机械类的课程一样，夯实数学力学和机械基础，大三重在专业核心课程，大四实施方向课程，与就业和研究方向接轨，整体知识结构合理，突出了本专业的特色。从2011年开始，湖南大学要求每门课程都要在教务处课程中心建立课程网站，上传与该课程相关的所有内容。课程大纲也必须包括以上八个部分，并且开设小班讨论和助教制度，一门课尤其是核心课程实施多位老师一起上的制度，课程要求趋于合理和规范，教学质量也大幅度上升。但也暴露了一些问题，譬如助教水平参差不齐、小班讨论内容不太明确、学生课时任务繁重等等。新一版的教学计划正在针对这些问题进行修订，相信随着制度的规范和借鉴国外的经验，本科教学质量一定会更上一个台阶。

参考文献：

[1]2012国际机械工程教育峰会：汕头大学执行校长顾佩华教授做了题为《汕头大学提升学生工程能力的举措与实践》的报告.

[2]2012国际机械工程教育峰会：美国卡罗尔.坎贝尔工程研究中心执行总监Imtiaz Haque教授的报告《案例研究：为汽车行业培养工程技术人才》.

[3]2012国际机械工程教育峰会：大连理工大学副校长李志义教授做了题为《以学生能力为导向的培养方案与课堂教学改革》的报告.

[4]2012国际机械工程教育峰会：华中科技大学机械学院吴昌林教授做了题为《学生能力为导向的培养体系设计》的报告.

[5]2012国际机械工程教育峰会：重庆大学机械工程学院副院长陈兵奎教授的报告《学生能力达成与综合评价方法初探》.

[6]康全礼，陆小华，熊光晶.国际创新型工程教育模式中国化的探索与实践[J].煤炭高等教育，2009，26（4）：4-7.

[7]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学，2008，（5）：16-19.

篇4

关键词：化工装备；课程体系；工作任务；技能；背景知识

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0215-02

一、构建基于工作任务的课程体系思路

“高职化工装备技术专业综合改革”是四川省教育厅2011年高等教育质量工程立项建设项目，化工装备技术专业课程体系建设是化工装备技术专业综合改革的重要部分之一，本文介绍的课程体系已经在我院2010级开始试行。机械工程系邀请化工装备技术行业企业专家、人力资源部门负责人、生产一线技术人员和管理人员组成专业建设委员会，课题组通过市场调研，召开专业建设会议，并广泛征求教师、行业企业专家和技术人员意见，指导化工装备技术专业课程体系建设，提出了基于工作任务的核心课程体系建设的方案。通过对化工装备技术专业所对应的职业岗位进行分析，提炼出适合教学的主要49个工作任务，对岗位的工作任务进行组合，将岗位背景知识、工作过程的相同或相近知识点、技能点进行归纳分类，以化工装备为载体、化工装备维修为核心，将化工装备的构造、原理、基本故障诊断和维修等融为一体构建一门课程，遵循由简单到复杂、由单一到综合的认知规律，形成专业核心课程体系。打破传统的以学科体系为基础的课程体系。在这一课程体系中把工程力学相关理论融入到机械结构设计与装配中，化工原理、流体密封的相关知识融入到流体机械结构与维护、化工设备结构与维护等课程中，构建基于工作任务的核心课程体系。

二、化工装备技术专业核心课程体系构建

1.化工装备技术专业岗位工作任务的确定。成立由专业带头人、骨干教师、企业专家、能工巧匠、行业专家组成的专业建设委员会，指导专业建设工作。通过对典型企业调研，确定本专业职业岗位的工作任务，这些任务包括机械零件图阅读、机械零件测绘、加工、热处理，通用零部件的选择、装配与维修，液压系统维护、各种化工设备的运行、维护、安装修理，各种化工机器的运行、安装修理、设备管理等49个主要工作任务。罗列完成工作任务所需知识和能力，对工作任务进行分解、组合，以典型化工装备为载体，将化工装备的构造、原理、基本故障诊断和维修等融为一体，构建一门课程。

2.课程体系的构建方法。遵循由简单到复杂，由单一到综合的认知规律，形成基于工作任务的核心课程体系。加强实践环节，将实践进一步的具体到位，以任务驱动、项目导向法进行课程内容重组，按照理论够用为度、突出实践的原则，融合职业资格证书所需的能力内容，将工作领域的工作任务和内容转为学习领域的课程教学内容。进一步的完善，使课程体系、教学的内容更加贴近科学化，实际现实化，使形成完整的可执行的课程体系方案。

3.化工装备技术主要核心课程的构建。第一，机械制图。所对应的工作任务为零件图阅读和零部件图的绘制；所需技能和背景知识为制图的基本知识、零件的表达方法、零件图、装配图绘制与阅读。第二，互换性及技术测量。所对应的工作任务为零部件的加工，所需技能和背景知识为尺寸几何精度及测量。第三，工程材料及成型。所对应的工作任务为零部件的热处理，所需的技能和背景知识为材料的基本知识、热处理、热成型、普通机械加工方法及设备、数控加工技术及设备与特种加工技术及设备。第四，钳工操作训练。所对应的工作任务为钳工操作，按照钳工基本进行训练。第五，机械结构设计与装配。所对应的工作任务为通用零部件的选择、装配与维修。所需的技能和背景知识为常用构建、联接件、机械传动、周、轴承、弹簧等结构特点、工作原理、选型与安装。第六，液压传动。所对应的工作任务为液压系统维护，所需的技能和背景知识为液压传动的工作原理及组成、流体力学基础、液压元件、典型液压回路、传动系统、液压控制系统。第七，化工生产基础。所对应的工作任务为化工生产实习，所需的技能和背景知识为常见化工生产工艺、工作过程知识，管道、阀门的标准、结构、安装维护等。第八，化工设备结构与维护。所对应的工作任务为化工设备的保温、隔热，换热器的故障判断与维护；塔设备的运行、维护与检修；反应设备的运行、维护与检修。所需的技能和背景知识为传热学原理、换热器的结构、工作原理、运行、维护、检修知识；气体的吸收、精馏原理，塔设备的结构、工作原理、维护与检修等；反应设备工作原理，反应釜密封、搅拌类型，反应容器的结构、运行及维护检修等。第九，压力容器结构与制造。所对应的工作任务为压力容器设计与制造，所需的技能和背景知识为压力容器分类、结构、强度计算，主要零部件、压力试验和气密性实验的操作方法，压力容器制造工艺及无损检测。第十，流体机械结构与维护。所对应的工作任务为离心泵及其他类型泵的运行与维护、离心式压缩机及风机的运行与维护、活塞式压缩机运行与维护，所需的技能和背景知识为流体力学基础知识、工程热力学基础知识、流体密封与结构，泵、压缩机、风机的工作原理、结构、运行与维护、选型、检修与安装。第十一，分离机械结构与维护。所对应的工作任务为分离机械的运行、故障诊断、安装修理，所需要的技能和背景知识为介质特性、沉降、过滤、萃取、离心分离原理、分离机械原理、结构、运行、维护、检修与安装。第十二，化工机械状态监测。所对应的工作任务为化工机器振动监测与处理，所需的技能和背景知识信号处理、旋转机械故障诊断与处理。

化工装备技术专业基于工作任务的核心课程体系建设项目，已经在我院2010级开始试行，相应的校本教材已编写完成，我们将在今后的教学实践中，不断的完善和提高，根据教学的实际情况来不断的完善校本教材，根据规范的校本教材来具体实施，用以取得良好的效果，为化工行业和地方经济的发展提供高素质高技能的专门技术人才。

参考文献：

[1]姜平.试论基于工作过程的高职专业课程体系的构建[J].中国职业技术教育，2008，（34）：24-25.

[2]崔秀敏.构建以职业能力为本位的高职课程体系[J].中国成人教育，2008，（1）：100-101.

[3]魏胜宏.优化高职课程体系培养学生可持续发展能力[J].镇江高专学报，2009，（4）：70-73.

[4]唐树伶.以能力为核心的高职课程体系的构建[J].中国成人教育，2009，（15）：74-75.

篇5

关键词：紊流；边界层；水工建筑物

Abstract： The problem of turbulence is the basic problem of river dynamics， which is a recognized problem in water science. In this paper， a large number of research on turbulent boundary layer are studied and discussed.

Keywords： turbulence；boundary layer；hydraulic structure

在流体流动时，当流体流速很小时，流体会分层流动，各层之间互相独立，该流动状态称为层流；而在流速逐渐增大的过程中，流体的流线开始摆动，摆动的频率及振幅基本随流速的增加而增大，此种流况就称为过渡流；当流速增加大到一定程度时，流体的流线基本消失，流场中会出现许多小漩涡，该流动状态称为紊流。其广泛存在于我们周围的自然界及生活中，因此，对流体紊流特性的认识对研究水利工程的我们具有重要意义。近年来，随着科学技术的发展，虽然各大高校的研究学者关于紊流的研究逐渐增多，逐渐深入，已经取得了很大进步，并解决了各类工程中的许多难题，但由于紊流运动的机理及其性质的复杂性，使得还有许多问题仍尚未解决。因此，对紊流的研究仍是水利工程相关专业尚未解决的最重要的研究问题之一。

1 边界层理论

1883年雷诺通过圆管试验揭示了流体流动时的两种不同流动型态，并得出结论：雷诺数是判别流动型态的准数，并于1894年推导出雷诺方程式[1]。根据该雷诺方程式可知，若雷诺数不断增加，则粘滞性对液流作用就会不断减小，惯性对液流的作用就会不断增加。也就意味着在粘性流体流动中，惯性力和粘性力这两种力的结果决定液流的流动状态。对于雷诺数较小的情况下，粘性力远大于惯性力时，流体运动产生的是层流，而对于雷诺数较大的情况，惯性力远大于粘性力起主要作用，则流体的运动状态为紊流。普朗特根据大雷诺数流动的特点提出设想：把整个流动区域分为两个区域来研究，在管壁附近的一薄层中，由于流速梯度很大，必须考虑粘性作用，并把该薄层称为边界层；而薄层（边界层）以外的区域则可以忽略粘性作用，近似看作是理想的流动区域[2]。

2 研究方法

随着计算机在现代科技时展的普遍应用，数值模拟在紊流的研究方法中也得到重视，逐渐成为主要研究方法之一。现有的数值模拟方法主要有：直接数值模拟、大涡数值模拟及雷诺平均模拟[3]。直接数值模拟是直接采用数值计算求解流动方程，但其计算量太大，耗时耗力。目前直接数值模拟主要用来计算雷诺数较低的简单紊流运动。雷诺平均模拟在工程中被广泛应用，需对流体收集平均数据，根据数据建立模型，缺点是只能提供该紊流的平均信息。大涡数值模拟是目前最为热门的紊流数值模拟研究方法，该方法可以模拟较大雷诺数值的紊流运动和相对较为复杂的紊流运动，对空间分辨率的要求远小于直接数值模拟，并且相对比雷诺平均模拟方法可以获得更多的紊流运动的相关信息。

3 水工建筑物紊流边界层研究的现状及存在的问题

自1904年普朗特（L.Prandtl）提出边界层概念，该理论在近代流体力学史中起到重要作用。该理论广泛应用于航空、航天、航海、化学工程、水利工程以及气象学、环境科学等各个方面，并且在应用过程中使其又不断的得到了充实和提高，能够在处理实用问题时充分提供分析的理论基础。

虽然当代水利工程的科研发展速度很快，但目前相关水工建筑物中的紊流边界层问题所展开的研究依然很少，对相关试验资料的分析也还不够深入，未能形成系统的研究成果，水工建筑物中的边界层还有很多需要深入研究的问题。例如，凹曲率造成的势流区速度梯度和边界层中的流速梯度对水头损失和切应力分布等方面的影响既有区e又有联系；反弧后流速分布的均匀化以至形成所谓二次边界层都是目前尚不明确的问题[4]。还有质量力对于边界层的影响，这主要包括重力及离心力的影响问题。此外，模型模拟问题更是有待研究的重要问题。在模型量测中，在坝面水流中，要同时满足原型与模型之间外部水流的动力相似与边界层水流的动力相似，是非常困难的，要使模型水流能预演原型水流，目前还是没有很好的途径，很难做到的。所以在紊流相关的模型模拟试验中所得到的数据也与实际流体流动略有差异，存在一定的误差，从而不能更精准的分析。

参考文献

[1]王洁.各向同性紊流的试验研究及应用[D].重庆：重庆交通大学，2015.

[2]Michael ManHart.A study on turbulence modulation via an analysis of turbulence anisotropy_invariants[J].Science China，2010，53（3）：508-513.

[3]肖洋.光滑壁面明渠紊流边界层拟结构试验研究[D].南京：河海大学，2002.

篇6

关键词：发动机；排气系统；数值模拟

排气系统作为汽车中的一个重要构成部分，排气系统不单只直接影响着车辆的NVH性能，还起到对排气的催化净化作用；另一方面，排气系统作为与发动机废气直接接触部件，承受着化学腐蚀、高温作用以及交变力的影响，在这些因素的共同作用下，排气系统的耐久性、结构强度必然受到严峻的考验[1]。

用数值模拟方法可以对发动机燃烧过程进行瞬态仿真模拟，也可以对进排气系统流场进行模拟从而合理的设计和组织气流。此外，它还可以对系统的噪声，强度等相关性能进行模拟仿真。

一、数值模拟

数值模拟方法克服了实验测试和理论分析两种研究方法费时费力，要求对计算对象进行抽象和简化的弱点，在计算机上实现一个特定的计算，就好像在计算机上做一次物理实验。数值模拟可形象生动地再现流动情景，且与做实验所取得的误差很小。自20世纪70年代以来，出现了许多大型通用和专用数值模拟软件，如：ABAQUS、ANSYS、KIVA、FLUENT、FIRE、STAR-CCM+、STAR-CA、NASTRAN等。

二、数值模拟在排气系统上的应用

图1 排气系统

采用数值模拟方法研究排气系统性能的一般步骤如下：

图2 排气系统数值模拟基本步骤

（一）排气系统的气体流动分析

发动机排气系统内的气体流动过程非常复杂，是典型的非定常流动。由于排气歧管连接到排气总管上，当各个气缸间隔地排气时， 会在排气管内形成复杂的压力传播和反射流动，导致管内和气门处强烈的压力波动，影响与之相连的气缸的热力过程，影响着内燃机的经济性、动力性、排放性能等[2]。

国外， 20世纪70年代，开始大量开展对内燃机缸内气体流动的数值模拟的研究工作；到20世纪80年代，内燃机三维流动模拟的研究进入，同时内燃机的多维模拟随着计算机性能的发展以及计算数值方法、计算流体力学的发展得到很大的提高；20世纪80年代末期，对数值模拟进气道-气门-气缸的内燃机模型气缸内部的气体流动进入了[3]。现已掌握研究发动机气体流动技术，但仍需深入研究。

国内发动机缸内工作过程的数值模拟起步较晚。直到20世纪80年代中后期，国内才开始研究汽车进排气系统的多维模拟。国内吸收了国外先进的数值方法、数学模型和计算程序以后，相继开发出许多发动机数值模拟软件。例如：北京理工大学的老师们开发出的三维模拟程序RES3D-Ⅱ专门用于发动机工作过程模拟；吉林工业大学开发的程序SUN-I是用来模拟发动机缸内气流运动过程的，同济大学开发的ENGINE程序等等[3]。

（二）排气系统的振动特性分析

排气系统一端通过吊耳与车体相连，另一端与发动机相连。激励源的振动传递给排气系统，然后再通过吊耳传递给车体，车体的振动通过地板、座椅、方向盘直接传递给乘客，同时车体的振动会辐射出去，在车内产生噪声[4]。引起排气系统振动的五大主要激励源：发动机机械振动、路面随机激励、发动机气流冲击、声波激励、车体振动。

汽车振动影响乘客的乘坐舒适性，降低汽车的品质， 为此，国内外学者对此进行了多方面的研究。2000年，Eads介绍了对排气系统进行振动分析和优化的基本原理和方法，并给出了对排气系统吊挂的力学描述方法，即将吊挂看成是一根弹簧和一个与弹簧平行的阻尼器。2003年，Nefske建立了包含动力总成系统的简化排气系统的数值模型，对其进行有限元仿真，并将仿真结果与试验结果进行对比，证实了理论修改的合理性[5]。

相对于国外的研究，国内对排气系统的研究相对较晚，研究的内容也相对较浅。2005年，杨万里等，为研究乘用车排气系统振动特性，建立了排气系统数值模型，并进行模态分析，列出了部分振型图。2008年，蒋启成等，对汽车排气系统进行了模态试验分析，得到了排气系统的振型图和主要固有频率，并简要地阐述了隔离发动机振动的方法[5]。

（三）排气系统的噪声分析

排气噪声是直接影响着车辆NVH的一个重要因素。发动机排气门打开后，燃烧所产生的废气在排气管内急剧流动，受活塞往复运动和排气门开闭的影响，排气气流以脉冲形式在排气管中流动，产生了强烈的排气噪声。发动机排气噪声主要有周期性噪声、冲击噪声、气流摩擦噪声和辐射噪声[6]。

在声学理论方面，国外学者的研究要远远早于我国。1922年，美国学者Stewart，应用声学滤波理论指导抗性消声器的设计，并利用集中参数近似算法分析了部分消声元件。1975年，Yong和Crocker首次提出使用有限元法计算消声器的传递损失[7]。

国内对汽车噪声的研究较晚，直到1979年颁布执行机动车标准后才开始进行。1999 年，郑泽红等用传递矩阵法，对某款柴油机的排气消声器结构参数进行了优化设计。2006年，张乃龙等运用ANSYS软件对消声器内部流场及声场进行了有限元分析 [7]。

（四）排气系统的流固耦合分析

排气系统的运行其实是弹性固体壳体与气体流体相互作用的管道系统流固耦合过程，机械壳体在排气气流动载荷作用下会产生振动或变形，而壳体的振动或变形又反过来作用于流体运动的流场，所以研究排气系统流固耦合是很有实际意义[8]。

流固耦合是固体力学与流体力学交叉而生成的一门独立的力学分支。1999年，Chang-Myung Leed等发表了使用简化有限元模型对排气系统的结构特性研究的文章。2009年，冯凌寒利用有限元分析软件ANSYS 对五种水轮机喷嘴进行了结构静力学、流体动力学、模态以及单向流固耦合分析[8]。

（五）排气系统的疲劳耐久性分析

排气系统在交变力作用下，在排气系统的应力集中部位，将会发生疲劳损伤，当损伤累积

达到一定程度时，就会导致出现疲劳裂纹甚至断裂[1]；由于排气系统中的高温废气使得其壳体产生较大的温度分布梯度，从而产生有热应力，在长时间的作用下会使得排气系统产生有热疲劳损伤。

相较而言，国内排气系统疲劳耐久性的研究分析及技术开发明显滞后于国外同期水平。如：1999年，Atsushi Miyazaki等人对排气系统金属在高温工作条件下的疲劳寿命进行了讨论。2006年，Ralf Wohrmann采用有限元分析和试验分析相结合的方法对排气歧管进行了疲劳寿命分析，并依据分析结果对结构进行了优化。2006年，曹压提出借助CAE方法，在排气系统橡胶吊挂位置进行准确加载，可以完成对排气系统耐久性的预测；季振林，张建武等在排气系统上的研究成果为开展疲劳耐久性分析提供了条件[1]。

三、结论

（1）国内外已经使用数值模拟方法研究排气系统气体流动、振动、噪声、流固耦合、疲劳耐久性、结构强度性能，并能得到有用结果。

（2）数值模拟技术会随着计算机的发展，其模拟方式更加简单方便，数值模拟是分析排气系统性能的重要手段，也是设计研发发动机排气系统的可行方法。

参考文献

[1]沈渡，丁渭平.某车型排气系统疲劳耐久性分析[D].四川：西南交通大学，2007.

[2]焦天明，内燃机进排气系统气体流动模拟计算的现状与趋势[J].拖拉机与农用运输车.2001，（3）：11-13.

[3]张国庆，刘汉涛.内燃机进排气过程数值模拟[D].中北大学，2013.

[4] 刘敬平，邓帮林，杜标，冯仁华，许胜利. 某轿车排气系统振动分析[J].振动与冲击.30（8）：237-242.

[5]刘名. 排气系统振动特性与优化设计[D].南京：南京航空航天大学，2009.

[6]詹樟松，陈小，张小燕.应用 GT-Power 优化发动机进排气系统噪声[M].

[7]柴嵘. 汽车进排气消声器性能的数值仿真研究[D].安徽：合肥工业大学，2007.

篇7

关键词：高效空气过滤器；气流分布一致性；多孔介质；数值模拟；供风结构 文献标识码：A

中图分类号：TN015 文章编号：1009-2374（2017）08-0104-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.050

半导体制造装备的持续创新与不断改进客观上促成了半导体工业的飞速发展，满足了人们对高性能电子产品的需求。相关工艺分析资料表明，在整个工艺制造流程，光刻部分带来的工艺缺陷占50%左右，这其中超过90%的光刻缺陷来自于涂胶显影过程。这就要求匀胶显影机在设计时充分考虑机台的微环境控制。目前，普遍的做法是为匀胶显影机配置高精密恒温恒湿空调，同时在匀胶显影工艺腔室内，空调出风口将晶圆上方的空间完全覆盖，并安装超高效空气过滤器（ULPA），以保证晶圆在精密空调送出的恒温恒湿且除尘的洁净空气环境下进行涂胶和显影的工艺过程。

除了温湿度的精密要求，对空调出风的均匀性也有严格要求，避免由于出风不均匀导致的腔室内部压力不稳或风速不一致，进而影响晶圆的工艺，引入缺陷。目前，工艺腔室内的风速要求均在1m/s以下，属微风速范围，测量准确性差。如果通过先加工制造再测试验证的物理实验方式进行研发，周期较长，反复测试也浪费人力、物力和财力资源。同时，不均匀送风导致过滤器各处的通风流量差异较大，运行一段时间后流量大的位置阻力变大，影响过滤器的整体寿命，这不符合现展的低碳经济理念。

综上考虑，本文采用数值分析的方法，对匀胶显影工艺腔室内的供风结构进行流场分析，根据分析的结果对结果进行优化，以达到理想的出风一致性效果。对测试和验证给予定型结论和指导，节约修改结构和复杂测试所消耗的时间和成本，缩短设计周期。

1 问题描述

经过精密空调的处理，空气达到工艺要求的温度和穸龋经由供风管道进入匀胶显影机的供风结构再进入匀胶或显影腔室，经由腔室上方出风口的超高效过滤器将空气中的颗粒去除，最终进入腔室内部，接触晶圆及处理晶圆的化学品（光刻机或显影液等）。

在这一过程中，符合温湿度要求的气源由恒温恒湿机稳定提供，故可将数值模拟问题简化为没有热交换的冷态模型，分析调温调湿后的空气经由特定的风道结构到达高效过滤器上方，再经过高效过滤器进入腔室内部。对部分区域内的流体运动区域进行CAD建模，如图1所示。

高效过滤器是一种新型的气体过滤装置，主体滤材为超细纤维，依据气溶胶学以及凝聚式过滤机理进行研制，针对空气中悬浮的亚微米级颗粒物进行捕捉，随着技术革新和应用需求的改变，不断向低阻高效的目标发展。目前，应用于半导体设备中的超高效过滤器已更新为玻璃纤维滤料，这种材料的滤网孔径较为均匀，阻燃性好，定量偏差小。

过滤是复杂的流动过程，基于流体力学的理论，过滤属于气固两相流（空气及颗粒）在多孔介质（滤芯材料）中对流扩散及分离的过程，颗粒通过一系列扩散机理后留在滤芯中，经过一段时间后，滤芯中的颗粒累积，过滤效率与阻力随过滤时间的增加而上升。

以往的研究中，往往对过滤器进行忽略或用筛网进行等效处理，如下图中简单的模拟分析所示：忽略滤网的模拟中，出口面只有远端（左侧）出风，近端出现不同程度的出口回流，这种现象在实际使用中并未出现。远端出风位置的出风角度为倾斜状态。等效为孔板的模型中，出风角度和出风面均有所改善，但仍有出口回流的问题。由于不能准确描述气流经过滤网后的压降和转向，再加之模拟分析所需的必要简化，所得结果虽有参考价值但距离实际工况差距过大。

在同一尺度下，无法细致地描述纤维状的滤芯材料，对于腔室内流场的分析也不需要过于细致地了解滤芯内部细致的过滤过程，综上考虑，本文中将用多孔介质体来等效过滤器部分。基于多孔介质理论，结合超高效过滤器的压降曲线，在模拟分析时将过滤器处理成多孔介质模型，最大程度还原真实工况，可以更好地还原实际工况，从而更有效地预估和优化腔室的风流控制。

2 理论基础

计算流体力学（CFD）被广泛用于气流组织研究领域。CFD可以看作是在流动基本方程（质量守恒方程、能量守恒方程、动量守恒方程）的作用下对流体的数值模拟，为简化计算，现对模型做适当的简化和假设：气流为不可压缩常物性牛顿流体，稳态流动。基于以上的假设，控制方程可以简化为：

多孔介质是流体的一种。将模拟的流场中某一区域定义为多孔介质，定义该区域的压力降参数。理论上来说，所谓的多孔介质模型就是在上述的动量方程上叠加了一个动量源项，包括粘性损失和惯性损失。

3 数值模拟和优化

进一步简化模型，初步仿真只对风盒及过滤器部分进行分析，模型简化后如下图所示，受结构空间限制，进风口在长风盒的侧面，滤网位于风盒下方，滤网出风面即为模型的出口部分，进风口边界条件为速度进口，出风面的边界条件为压力出口，滤网部分设定为多孔介质，多孔介质与正常流体域空间的交界面设定为内部面，即流体可通过面，其他边框均为常规壁面边界。

观察数值模拟后的速度流线图和出口面的速度矢量图，气流在风盒层以较大速度通过且不易转向，转向主要发生在风盒的远端。从中间截面的速度云图可以看出，气流进入过滤器层之后，出现明显的减速；压力云图中，压力变化区域为风盒出风的部分，即风盒远端，进入多孔介质区域后压力明显下降，这符合过滤器降压降速的特点。

经过上述模拟可以看出，将过滤器处理成多孔介质之后，出口不再出现回流，出风端的出流方向较为一致，但出口面上，气流速度从进风端至远端不断增加，极为不均匀。整个过滤器的出风面有超过50%以上基本没有风速（小于0.05m/s），这将导致过滤器下方处理的晶圆在不同的风速环境下进行作业，从而导致晶圆的处理效果一致性差。同时，由于出风量的不一致，过滤器右侧高出风量的部分将更快的失效甚至堵住，过滤器的使用寿命由此大大缩短。

更改模型，将变截面风管的原理应用在模型中，在风盒中加入不同高度的挡板或将上层风盒改为楔形，如图9所示：

对风盒层的结构进行反复调整，最终得到相对较好的出风效果，如图10所示。气流进入风盒层后，受楔形结构影响，沿风盒长度方向在各处均发生转向，出口面的各处均有气流流出，气流方向竖直向下。出风面中部长度超过整体85%的部分风速基本一致

（0.3m/s），远端及近端仍有微小差异，整体风速变化区间为0.27～0.33m/s，已经可以满足工艺需求（偏差小于0.05m/s）。

观察中间截面的速度云图，气流进入过滤器层之后在过滤器内部各个位置发生减速，速度大小变化较小，在变化范围是0～4m/s的云图中显示为同一颜色；压力云图中，压降发生在过滤器层的各个位置，可以看到风盒形状的变化对整场的压力和速度分布作用明显。

4 结语

本文针对半导体设备中腔室内的供风结构进行研究，采用数值分析的方法，对供风结构进行流场分析，对比对过滤器进行的不同方式的等效处理，发现多孔介质方式等效过滤器的模拟结果更符合过滤器的实际特点，根据分析的结果对结构进行优化，以达到理想的出风一致性效果。

参考文献

[1] Sze S M，May G S，军宁，等.半导体制造工艺基础

[M].合肥：安徽大学出版社，2007.

[2] Quirk M，夸克，Serda J，et al.半导体制造技术

[M].北京：电子工业出版社，2004.

[3] 张越.高效空气过滤器的流场一致性研究[D].东华大

学，2013.

[4] 张杰.纤维多孔介质的阻力特性研究[D].东华大学，

2015.

[5] 王福军.计算流体动力学分析：CFD软件原理与应用

[M].北京：清华大学出版社，2004.

[6] 周俊杰，徐国权，张华俊.FLUENT工程技术与实例

分析[M].北京：中国水利水电出版社，2010.

[7] 飞，徐敏义，王飞飞.精通CFD工程仿真与案例

实战[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[8] 邓彩华，童亮，陈壁峰.多孔介质流动的直接数值模

拟[J].武汉理工大学学报，2011，35（6）.

[9] 陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）[M].北

京：中国建筑工业出版社，2008.

篇8

关键词：激光雷达；探测距离；尾流消散；应用趋势

引言

飞机尾流是飞机在飞行过程中产生的必然现象，与大气不同，飞机尾流拥有特殊的空气动力学特性与雷达特性。从空气动力学的角度来分析，飞机在飞行过程中，尾部产生的气流更加强烈，而且为不规则变化，因此飞机尾流成为了航空安全的重要影响因素。

1 民航飞机尾流的产生与消散

1.1 尾流的产生

尾流，即翼尖涡流，指的是飞机三维机翼在出现升力情况下，随着出现诱导阻力的诱因。在飞机三维机翼出现升力情况下，飞机上翼面的压强将不足机翼面，于两个飞机翼尖位置气流便会自下翼面经翼尖流往飞机上翼面，如图1所示。此外，结合懦可夫斯基升力公式，尾涡强度与尾涡相互有着下述关联性：

？祝0=Y/pVLv=NyG/pLv

该公式中，Lv=πl/4，Lv表示飞机有效翼展，l表示飞机翼展。

图1 飞机尾流的产生示意图

1.2 尾流的消散

尾流的消散机制十分繁杂，飞机尾流的消散步骤、方式受局部大气环境很大程度影响，包括大气分层效应、风的速度场、温度梯度以及大气絮流度等等[1]。现阶段，针对尾流的消散机理尚不十分明确，结合相关研究而言，飞机尾流消散通常存在以下几种方式：I.经较长一段时间之后，翼尖涡流扩散能够使得各个漩涡不断增大，造成尾流与大气相融合，引发尾流消散；II.即刻的结构变换，能够片刻使漩涡中心位置加宽，造成漩涡瓦解、破裂，引发尾流消散。

2 民航飞机尾流探传感器技术特点

2.1 激光雷达探测技术

飞机尾流的激光雷达探测技术属于一项较为成熟的探测技术。Lockheed Corporation推行SOCRATES项目，通过激光雷达探测技术对飞机尾流进行跟踪，达到了显著的机场使用率、机场安全可靠性等改善效果[2]。伦敦希思罗机场开展的激光雷达探测研究发现，飞机尾流组成有着一系列有趣之处。良好的天气环境下，激光雷达探测性能十分可观，可确切呈现出尾流空气动力学相关参数，能够给予飞机升降以有利的尾流特性依据，性能发挥距离比较远，然而在浓雾、阴雨等天气环境下，激光雷达的传播急剧衰减，性能发挥距离极大地下降，无法符合飞机尾流探测标准；另一方面，激光雷达探测技术还有着成本造价高的不足。

2.2 雷达

相较于激光雷达探测技术，雷达有着天气环境适应能力佳、成本造价经济等优势，并且同样可以确切呈现出尾流空气动力学相关参数，符合民航安全对飞机尾流动态预测、检测的标准。鉴于此，飞机尾流的雷达探测技术愈来愈得到人们的热点关注。自上世纪八十年代到今天，欧美诸多发达国家开展了一系列飞机尾流探测研究检测尾流雷达发射率，相关飞机尾流雷达探测研究[3]，如表1所示。自多普勒谱雷达相关研究角度出发，尾流构成成分包括两个相对旋转的两个漩涡，尾流速率能够视为两个旋向不同的涡旋重叠，公式为：

v2（r）=v（r-r2）-v（r-r1）

其中，v（r）指的是尾涡剖面切向速率模型，r1、r2指的是涡旋中心，方程经矢量叠加一定地呈现了涡旋的动力学状态[3]。设定飞机航速为70m/s情况下，通过单位长度尾流之中径向速率vd所具备的体积呈现多普勒谱S（vd），单位为m3/s，统计手段获取单涡、双涡多普勒谱公式与单涡所得结果基本一致，公式均可表示为：

S（vd）≈？祝20/8π3d，v0≤|Vd|≤V1

其中，？祝20指的是尾流涡环值。V0=？祝0/2πBa指的是尾流多普勒最小速率值，经计算，单涡、双涡标准差均在3m/s范围。

3 民航飞机尾流探测研究现状

3.1 尾流雷达探测技术的问题与趋势

自尾流雷达探测技术研究方向而言，截止目前，它的理论研究仍旧鲜有成果。机尾流探测实验研究之中，大部分研究集中于光大、雷达等探测技术上，且尾流雷达探测技术愈来愈得到行业的热点关注。

3.2 尾流探测技术的理论体系

现阶段国际上关于尾流探测技术的相关研究所集中在民航领域，故此类研究所研究的主要方向为近程尾流相关探测实验。相关面向反隐身实践需要的远程尾流探测技术的理论体系，国际上还没有十分明确的研究方向。在我国，相关人员在进行尾流探测、尾流目标特性相关研究的一并时间，首次进行了更进一步的尾流探测技术理论体系研究，初步构建出尾流雷达回波框架，开发出Hough变换、GLRT及LMP等一系列尾流探测技术，同时研究了不同常规天气环境下的尾流探测距离[5]。这一系列尾流探测技术的理论体系研究，极大地对雷达目标检测理论进行了丰富，但仍没有构筑出全面系统的尾流检测理论体系，还有待进一步展开研究。

4 民航飞机尾流探测技术的应用趋势

随着社会经济的急速进步，为航空运输也发展创造了有利契机，机场运输越来越繁忙，客流量越来越大，飞机尾流所引发的飞机安全隐患及尾流对机场吞吐量的制约等问题，愈来愈得到行业专家人士的热点关注。迄今为止，世界上已存在一些机场已经配备有自身的飞机尾流探测雷达[6]。由此能够遇见，在不久的将来，各大机场将陆陆续续配备尾流探测设备，尾流探测将成为民航领域的一项十分重要的应用。

5 结束语

综上所述，飞机尾流探测技术研究是一项十分复杂的系统工程，要花费大量的人力、物力，为了实现飞机尾流探测技术研究的有效性，相关人员要全面认识飞机尾流的特殊目标特性，研制特有的飞机尾流检测、跟踪算法，并且应当权衡一系列工艺、实践应用等需求，积极为人类社会发展做贡献。

参考文献

[1]戴幻尧，狄东宁，乔会东，等.飞机尾流探测技术研究进展及应用前景[J].科技导报，2013，31（31）：68-69.

[2]Luckner R，Hohne C，Fuhrmann M. Hazard criteria for wake vortex encounters during approach[J].Aerospace Science and Technology，2004，8（8）：673-687.

[3]徐群玉，宁焕生，陈唯实，等.气象雷达在民航安全中的应用研究[J].电子学报，2010，38（9）：2147-2151.

[4]扈罗全，王雪松，李健兵，等.随机射线方法分析飞机尾流的电磁散射特性[J].中国电子科学研究院学报，2007，2（5）：498-502.

[5]Li J B，Wang X S，Wang T. Modeling the dielectric constant distribution of wake voritices[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，2011，47（2）：820-831.

篇9

1 化工科技促使温童气体排放量藏少

我们所谓的温室气体，主要指的就是二氧化碳。无论是以往的科技革命和工业革命之前的生产，还是现阶段科技含量高，日趋现代化、国际化的社会化大生产，这些工厂每年要向大气排放数万甚至数十万吨的二氧化碳。这些二氧化碳气体的排放，成为了造成全球性的温室效应的罪魁祸首。而在应对气候变化的法律法规出台之前的相当长的一段时期内，造成这一现象的那些工厂却不用为温室效应负担任何一点费用现在这一状况已经得到了明显的改善，许多化工企业正积极的开发和利用新的科学技术，来达到减少二氧化碳排放量的目的。甚至有一些企业将二氧化碳作为化工产品生产过程中的一种原材料来使用。例如，有的化工企业将其他化工产品的生产过程中所产生的二氧化碳气体作为一种原材料来生产尿素。仅这一种工艺，就可以使该企业的每年的二氧化碳气体排放量减少数十万吨。

2 化学工程技术使可持续发展战略任务逐步向前推进

传统的化工生产，给我们的生活创造了非常丰富的物质基础和能源。其在对人类历史的发展进步的工程中所做的贡献是不不忽略的。但是昵，又由于化工产品生产的原材料和生产过后的残余物中，存在着大量的有毒有害物质，这些物质又造成了很多环境污染问题以及生态平衡的失调。这样，就又阻碍了社会经济的继续发展。新世纪，面对严峻的环境污染所提出的挑战，可持续发展战略这种道路的选择，成为了历史的必然。实现社会经济的可持续发展，已经成为了我国的一项基本的国策。作为社会经济的重要组成部分的化学工业，在这一基本国策的指导之下，最行之有效的实现可持续发展战略的方法便是绿色化学的开发和利用。绿色化学，不单单是指那些对环境产生的有害影响小甚至没有有害影响的化学生产过程，更重要的是包括那些行之有效的且作用明显的价格平民化的化学化工技术的研究以及应用。绿色化学的生产过程只产生非常少量的废物处理，或者不产生废物处理。其最主要的特点便是在生产的过程中，最大程度地充分利用资源，使原材料转化为产品，尽量不产生污染。有利于化学化工产业的发展以及可持续发展战略这一道路的切实执行。

3 化学工程技术的新热点

3.1 化学超临界反应技术

超临界的化学反应技术是指反应过程中的温度和压力都在临界点之上，这样的状态往往是液体和气体之间。这样形式的存在被广泛运用到生物化工、食品、医药等领域，已经显示出很好的效益，发展前景很好，但近年来的探究和发展阶段仍处于初级，待进一步深入研究。

3.2 绿色化学研究技术

绿色化学由于能够有效避免对环境的污染，近年来备受推崇。绿色化学就是指利用化学反应技术来充分利用资源、减少污染物的产生来起到对环境的保护。比如，它可以对产生污染物的相关溶剂和废料进行处理，利用原子技术或高选择性的化学反应生产处对环境有利的产品，这不仅能够增加经济效益而且带来可观的社会效益。

3.3 分离技术的新研究

首先，分离技术强调对生产设备的强化，其次是生产技术。总结来说就是将设备更新，将生产率提高的技术都属于化学分离技术的结果。古老的分离技术方法是利用各种材料沸点不同将其分离然后做研究。随着科学技术的发展和各领域研究合作分工改变为分离技术新发展提供了广阔的前景。比如近年来，在力学的传递以及多相流方面，采用信息技术发生分离，还有分子的模拟就很大的提高了预测热力学平衡的水平，对分子的人为设计加速了分离等等。因此进一步研究高效的分离技术有着深远的意义。

4 传热过程新的研究发展方向

4.1 传热学中细微尺度的研究进展

细微尺度是指从时间尺度和空间尺度进行更细微的研究的热学范畴，如今它在热学中已经形成了一个分支，具有广阔的发展前景。当一个物体的尺寸远大于其载体时，这样的情况会存在，但是由于尺寸的更加细微，原来的假设影响因素也会发生相应变化。目前纳米技术已经取得显著的成绩，很多领域都是围绕传热学中的细微尺度技术进行研究的，近年来取得了高集成电路、多空介质流等新成果，产生了巨大的经济效益。

4.2 传热设备的研究进展

近些年来，利用翘片来强化传热，管外的翘片强化传热原理包括有前缘效应和非稳定性扰动以及减薄边界层等几种。常用的片是冲缝片和百叶窗。将来对此的研究应该将分布参数和场地模拟相结合，来优化传热装置结构的参数，实现管翘式的传热针设计。

4.3 与计算机技术的相结合

计算机技术的不断进步是化学中大量的技术问题能够得到有效的解决。同时节约了大量的人力物力财力，也增加了数据和相关机械的精密度。计算机的主要贡献表现在计算流体力学、数值传热力学、采用计算机技术进行统计、计算有利于将数据更直观的表现出来，表现形式更加多样，能够有效分析大量实验数据。

4.4 与材料科学和信息工程相结合

科学的进步和新技术的研究涌现就为化学工程的研究提出了新的机遇。如何形成优质的服务体系和完整地理论作为研发支撑成为化学工程面临的问题。所以它必将进入一个新的发展阶段，在发展中应注重与多学科的交叉，更多的研究应该包括信息和化学应用、生物与化学以及能源环境与化学相结合的学科，这都为化学工程的发展提供了新的研究方向。由于信息技术不断深入各个行业，为此通过信息技术可以将大量的信息收集、整理进行数据统计分析，得出的结论可以为化学工程发展研究提供新的方向。

篇10

摘要：经济物理学是一门新兴的综合性的边缘叉学科，随着现代经济的发展，交叉性学科越来越受到国内外物理学家、经济学家的关注和研究兴趣，经济物理学综合了经济学和物理学的特点和优势，既包含了物理学科的严密性又涵盖了金融学的实际性，这样将两方面结合起来有利于解决实际问题。本文在研究物理学和金融学的基本概念基础之上，就经济物理学的概念、内涵和发展过程展开论述，简单的介绍经济物理学的研究内容，几个重要的理论模型及发展趋势，对解决金融市场的问题，探索经济发展规律、规避一定的金融风险有着重要的参考和实际意义。

关键词：经济物理学；金融系统；应用

经济物理学的内涵主要是将物理学的实证和实验的经验、理论的、实践的方法，例如统计学、动力学、流体力学、量子力学等应用于经济学和金融学，这样就创造出一个新的学科--金融物理学。简言之，经济物理的研究有两个目的，一是研究经济或金融系统中的物理问题，把金融市场看到是一个物理分析系统，其中的影响因素的动态变化看作是可以量化分析的数据，通过分析数据、建立模型，力图寻找和阐释其中的“物理”规律。二是运用物理学的思想和方法去解决市场中的经济或金融问题。在第一部的基础上，通过分析的数据发现金融市场存在的问题，然后利用物理分析的方法，找出最大的影响因素和次要因素，从而发现联系，发挥着解释金融现象，揭示规律和问题的作用。经济物理学的主要研究方向有三个：一是对金融市场的数据如股票价格进行分析研究以发现其中蕴含的规律；二是可以用来分析一个公司的经营状况达到预测一个国家的GDP指数。三是可以用来建立实验数据和模型，寻找普遍性规律以帮助其他案例作为参考。

一、经济物理学的产生

第一个提出“经济物理学”概念的人是美国波士顿大学物理学教授H．EugeneStanley。1996年，在匈牙利首都布达佩斯召开了首届国际经济物理学专题研讨会：EconophysicsWorkshop，全世界很多优秀的物理学家、经济学家和金融学家共同参与了此次会议，从此经济物理学以一门学科的身份正式诞生。为了说明经济物理学的实质，首先要探究一下他的发展进程。他的产生式外部和内部原因综合作用的结果。就外部原因而言，二十世纪的经济学往往通过数学数据加以解释，只能通过数学的研究方法和手段解释经济现象，但是出现了大量的观察事实与研究结果不一致的情况，由此对许多通过数学理论解释经济现象的方法提出了质疑；另一方面，物理学是属于科学的规范，他的主要形式是推理分析，实验数据证明检测结果，通过处理实验数据和构建理论模型才能得出简论，再与假设的结果作比对。一般来说，做实验时常常需要收集的大量数据，为统计分析提供了可能和可靠性，以帮助经济物理学家类比分析，找出规律，解释现象，预测未来。

二、经济物理学的主要研究内容

第一，探索经济运行中一些相关变量的统计规律，主要包括收益率、波动率、变量、价差等，探索其中具有代表性的普遍适用性的规律以总结经验为类似的情况提出分析方法和解决措施。第二，对宏观市场的模型建立和对未来经济运行规律的预测，这一部分主要针对的是实证研究。第三，对金融市场的微观状态进行模型建立，主要包括逾渗模型、伊辛模型等，模型是建立在大量的实验和实证基础之上的，所以具有一定的参考价值。

三、经济物理学理论模型

深入研究实际问题可以探讨其中的数学物理问题，发现其中蕴藏的规律和机理，实质是将过程系统化，简单化，抽象出普遍性的规律。经济物理学模型有以下几种具有代表性的分类：第一类是基本面交易者和噪声交易者博弈理论模型。基本面交易者认为市场价格遵循价值规律，市场价格虽然一直在基础价格周围上下波动，但是最后仍然会回归到基础价格；与之不同的是噪声交易者，他们偏向于技术和图形，所以也称之为技术交易者或者图形交易者，通常利用技术或者图形分析市场行情，预测未来的走向和趋势。第二类是逾渗模型。物理学家Cont和Bouchaud提出了这个模型，所以将之命名为CB模型，此理论只考虑内部因素的影响，忽略外部因素的作用，认为最根本的是交易者之间的相互影响发挥作用，由于交易者之间的相互影响就会产生一个个的簇，每个簇内的交易者采取相同的交易策略，这一集体是同步的、静态的。再此基础上发展了一个新的模型，即EZ模型，其进步之处在于此模型不受限制，并且可以通过演化方程并解析求解，完全利用数学和物理学分析方法解决问题。第三类，自旋模型。经济市场中存在着买和卖两种状态，认为市场价格由N个市场参与者的买和卖的行为决定。而模型仿造了这一变量，类似于一维磁铁由N个向上或者向下的自旋组成。这个模型假定市场参与者分为极少的知情者和绝大多的跟风者，跟风者会模仿大多数人的行为而更改自己的行为从而影响整个市场状态。第四类，少数者博弈理论模型。1997年，瑞士华人张翼成提出这个理论模型，它的提出完全是根据实际问题引发的，人们的实际生活离不开社会群体，一旦决策者多了就会产生利益分配问题，如果决策人的选择是少数人的选择，那么决策人就将获益；否则就会遭受损失。简单的说，少数者博弈问题就是在不考虑道德因素的前提下，决策人如何决策的问题。少数者博弈理论模型主要研究针对在有限资源的条件下，在复杂的竞争系统里如何决策问题的博弈模型，它源于经济学家阿瑟（W.B.Arthur）提出的“酒吧问题”，并由华人张翼成以博弈论的形式提出。他是研究金融市场的规律，是研究经济个体之间关系的有力武器，经济个体之间的关系是既相互竞争又相互协作的复杂关系。

四、结语

金融市场是一个复杂的非线性动力系统，其中包含着复杂的理论和实证研究，将物理学、数学等学科的方法应用于经济学的研究已经成为边缘性学科的发展趋势和学术界的用三年就方向，不同学科之间的交叉、碰撞、融合发展是时代的进步和学术发展的新思路，能够在新的时代背景和发展中提供新的理论支持。经济物理学的产生和应用对宏观经济发展、个人理财，公司组织与管理等有着重大的理论价值和现实意义。

参考文献：

[1]王有贵，郭良鹏.经济研究中的物理学[J].物理.2010(02)