“两性一度”指向下流体力学荣誉课程建设探索

文章根据“两性一度”标准,确定了流体力学荣誉课程在教学大纲重塑、教学方法创新、师资队伍建设、学生选拔和考核要求等方面的目标和原则,提出了以问题驱动为抓手、以基本概念为支点、以学习产出为导向、以虚拟仿真实践教学为拓展的荣誉课程特色。以连续方程四种形式及其与不同流动模型之间的关系为重点内容,以虚拟仿真平台中计算流体力学技术案例和现代流体测量技术进展综合性作业为典型,指出了“高阶性、创新性和挑战度”三标准在课程教学内容、虚拟教学平台和学生学习产出中的要求体现,相关探索可为工科流体力学荣誉课程及其他力学荣誉课程建设提供参考。

新工科背景下西藏院校高等流体力学课程探索与实践

高等流体力学是水利工程类专业硕士研究生的一门重要的专业基础课。该文基于新工科的内涵,以西藏农牧学院的高等流体力学课程为例,结合西藏水利工程专业学生实际,从教学的指导思想、教学设计、教学内容、教学方法和教学环节等方面探索由“教”为中心向“学”为主体转换的途径。分别以“虚拟仿真在课程中的应用”“水力学实验室建设”“课程思政教育”为例,提出适合西藏的课程改革思路。通过加强教学中的实践环节,将理论学习与生产实际联系起来,并构建育人效果评价体系,形成完整的高等流体力学课程思政教学方案,为西藏其他高校的课程改革提供参考。

新工科背景下港航专业实践教学中的思政教育探究

“新工科”是在新经济、新产业背景下应运而生的教育新模式,在理论和实践教学过程中促进学生全面发展,将学生社会责任感、历史使命感、工程意识、实践能力、创新精神和工匠精神的培育渗透到高校工科教育各个方面,坚持把培养社会主义建设者和接班人作为高校工科教育的重要使命。作为工科教育重要组成部分,实践教学与理论教学共同承担着思政育人的责任和义务。高校工作者必须准确把握实践教学的特点和教书育人的规律,在实践课程中兼顾传授知识和价值引领两个教学职能。针对港航专业实践教学环节中课程思政的建设现状和存在问题,同济大学港口航道与海岸工程专业在新工科建设要求指导下,对专业实践教学环节中的基础必修类课程和进阶类课程进行了思政总体设计,解读了港航专业培养方案中蕴涵的课程思政内涵,细化和提炼了实践教学环节中的思政元素,构建了实践教学中的思政教学体系和多层次育人效果量化评价体系。结合培养计划和新工科立德树人根本任务,对具体案例展开分析与讨论,对港航专业实践教学中课程思政体系建设具有重要意义。

区域降水时序特征变化综合分析

降水是水循环过程中的关键要素,选用合适的降水时序特征分析方法,才能更好地从计算结果中准确找出目标地区降水量的变化趋势、突变年份及循环周期。对降水时序特征分析中常用的计算方法进行分类总结,通过分析不同方法的特点及适用条件,阐述了将数理统计方法引入降水分析的合理性,并以武汉市1951-2017年的逐日降水资料为分析基础,选取了Mann-Kendall检验法、线性回归法、5 a滑动平均、累积距平法、Morlet小波分析、经验模态分解等分析方法进行计算。通过对计算结果深入分析,找出了武汉市降水的变化趋势、降水量发生突变的时段和降水量的变化周期。结果表明:武汉市多年降水量呈显著的上升趋势;受气候变化、人类活动等多种因素影响,降水量在1954年、1980年、1998年、2010年前后多个时间段均发生明显突变;近67 a降水序列中出现了50 a和10 a两个降水量变化的主周期。分析产生降水变化的原因,考虑到西太平洋副热带高压的影响,武汉市降水集中在夏季且降水量的年际变化较为剧烈;同时认为城市化进程也在很大程度上干预了武汉市的降水情况,使区域降水总量及降水强度有所提升;预计未来武汉市降水量将继续保持稳定的上升趋势,夏季强降水事件发生的概率将会提升。计算结果印证了上述算法的可靠性,可为其他地区降水量时序特征分析方法选取提供参考。

论连续性方程的推导及几种形式转换的方法

连续性方程是流体力学中的一个重要基本方程,在教学过程中往往侧重于其在工程中的应用而忽视了基本概念和物理意义。本文提出了一种系统性的教学方法,对连续性方程的相关基本概念进行串联整合,将雷诺输运定理应用到不同的流动模型来推导出四种不同形式的连续性方程,并通过演算证明它们可以相互转换,本质上是同一个方程。该教学方法能帮助学生加深对流体动力学基本公式物理意义的理解,构建起研究流体力学的基本思路。

葛洲坝下游中华鲟产卵河段的流场计算与分析

由于葛洲坝工程的修建,中华鲟的洄游路线被阻断了,使中华鲟产卵场由过去的屏山至木洞800 km江段压缩至现在的葛洲坝下游不足5 km江段。中华鲟也由水产资源演变成一级保护动物。运用水动力学的N-S方程和k-ε紊流数值模型,结合计算水气两相流的方法VOF(volume of fluid),采用控制体积法离散计算区域,对葛洲坝下游中华鲟产卵河段的流场进行了计算。并结合中华鲟的生态特性,分析其产卵繁殖对流场特性的要求,以期在三峡水库下游河道整治中注意保护其产卵场地。

葛洲坝下游中华鲟产卵场流场计算和分析

针对中华鲟面临的不良生态环境和正面临濒危的状况,运用水动力学的N-S方程和k-ε紊流数值模型,结合计算水气两相流的方法VOF(volume of finite),采用控制体积法离散计算区域,通过建立葛洲坝下游中华鲟产卵场的生态水动力学模型,来模拟葛洲坝下游不足5 km江段的三维水流特征.并结合中华鲟的生态水力学特性(对流场改变的敏感性和选择性),分析中华鲟产卵繁殖的流场特性,以期为三峡水库优化调度提供理论依据和技术参数.

大坝非恒定泄水中的超饱和气体模型研究

基于气体向气泡界面和水体表面传质的机理,针对大坝下游溶解气体过饱和的数值模拟,分析大坝非恒定泄水过程中流量的改变对过饱和气体浓度的影响.引入溶解气体对流扩散输运方程,建立三维紊流两相流模型,用于模拟气泡在水体中的运动和溶解.选用美国麦克纳里大坝非恒定泄水进行过饱和气体模拟预测,并与实测值进行比较,结果表明,所建立模型的可靠性及其相关应用有效.

疫情防控下港口航道与海岸工程专业在线教学的实践与思考

2020年初,新冠肺炎疫情全球爆发。在教育部“停课不停教,停课不停学”的要求下,在线教学受到了前所未有的关注。如何保障在线教学的质量,确保学生的学习效果,是疫情期间的教学难点。本文以同济大学港航专业为例,对在线教学的平台选取、组织安排、考核方式及质量管理等方面进行了积极的探索,提出了“平台选择重效果、教学组织重培训、学生考核重过程、实践环节重引导”的线上教学质量保障体系,同时,在实践教学的基础上总结了在线教学所面临的困难并找到对应的解决方案,以期为今后港航专业的在线教学提供参考。

溢洪道挑流坎对消力池内过饱和气体的影响分析

消力池中过饱和气体的浓度通常与包括溢洪道射流流态在内的多种影响因素有关。为了得到溢洪道射流流态与溢洪道结构之间的关系,在采用室内物理模型试验分析各种溢洪道流态的基础上,基于气体向气泡界面和水体表面传质的机理,通过建立三维两相流数学模型,模拟分析了不同溢洪道结构对消力池内饱和气体的影响。结果表明,溢洪道挑流坎可大幅降低消力池中的过饱和气体浓度。

“一带一路”倡议指导下的航道工程课程链思政建设探索

随着共建"丝绸之路经济带"和"21世纪海上丝绸之路"倡议的提出,"一带一路"已成为我国高层次、全方位长期性的国家发展战略。作为"一带一路"建设的优先领域之一,港航建设迎来难得的发展机遇。航道是港航工程中重要的基础设施,航道的合理开发和利用对我国"一带一路"建设有着十分重要的意义。同济大学港口航道与海岸工程专业以航道工程课程链为例,从思政建设研究出发,组建思政教师团队,科学提炼课程链中的思政元素,将思想政治教育贯穿于课堂实践教学全过程,取得了良好的教育教学效果。

基于OBE理念的港口航道与海岸工程专业课程思政设计与实践--以航道工程学课程为例

党的十八大报告首次提出“把立德树人作为教育的根本任务”,因此高等教育必须坚持与新时代同向同行,坚持把服务中华民族伟大复兴作为教育的重要使命,从人才培养、课程建设、高校治理等角度深刻认识并全面推进课程思政建设。针对专业课程思政的建设现状和存在的问题,同济大学港口航道与海岸工程专业在产出导向教育(OBE)理念指导下,对专业课程思政进行了顶层设计,通过梳理和凝练专业课思政理念,将思政元素融入培养目标、毕业要求和课程大纲修订及教学实践中。以专业核心课程航道工程学为例,结合新时代、新发展、新思想等话题展开案例研讨与交流,树立榜样人物、讲好中国故事,激发学生的责任感、使命感与荣誉感,引导学生不断提升专业素养,帮助学生树立远大理想信念。

虚拟仿真技术在港航专业实践教学改革中的应用

港口认识实习是港口航道与海岸工程专业实践教学的重要组成部分,在开展专业引导、激发学生专业热情方面发挥着重要作用。针对当前港口认识实习中线下实习安排紧凑、学生往往无法对港区进行自由探索等问题,建设了港口认识实习虚拟仿真系统,将线下实习的内容转移到线上平台,二者虚实结合,互为补充。系统利用Unity3D搭建平台框架,结合SPH流体建模技术和高精度渲染技术,真实还原港区实地全貌,充分给予学生自主学习的自由度,着重培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,在互动学习的过程中激发学生的主观能动性,进而引导学生建立专业志趣,助推新时代背景下复合型港航专业人才培养。

沼蛤的生态水力学特性研究

我国南方地区的取水工程常受一种贝类———沼蛤的困扰,沼蛤在一些引水设施,如取水泵站、输水管道、电站冷凝系统、水厂集水井、沉淀池等水域大量繁殖、附着,堵塞过水通道,它们排出的粪便会对周围水体产生二次污染。同时沼蛤的生长,尤其是大量生长,会消耗水体中的溶解氧,使水质进一步恶化,从而带来严重经济损失和环境危害。生态水力学的近年发展起来的新兴学科,属流体力学、生物学、生态学、环境科学与工程科学的交叉学科,主要研究水中生命体的扩散输移规律及其属力学范畴的控制技术。采用河流动力学的方法对沼蛤生态水力学特性进行研究,分别对沼蛤的几何形状特征、对温度、水深和水流改变的敏感性等方面进行研究。

港航专业面向产出的达成情况评价机制探索及效果分析

以学生为中心的工程教育认证的根本目的是促进或提升“教育产出”。为适应新时代新水利背景下水利科技人才培养需求,同济大学港口航道与海岸工程专业从培养方案修订着手,通过修订培养目标、分解毕业要求指标点,以及持续改进课程体系等方法贯彻OBE理念,实现从培养“学科导向型”人才到“工程导向型”人才的转变,从培养专业技术人才到培养兼具专业能力、职业素养、社会责任的复合型人才转变,以期达到水利工程师国际认证的实质等效。与此同时,建立了课程达成情况及毕业要求达成情况评价机制、培养目标合理性评价机制,并结合机制运行情况进行了实例分析,实现了对本专业本科生培养质量的全方位、中长期跟踪评价与持续改进。

无螺灌溉取水装置中的钉螺沉降机理

重点介绍了利用数值计算和 PIV技术对压力水槽中的射流流场速度分布进行测量 。

疫情影响下的工程流体力学在线教学探索与实践——以同济大学为例

文章探讨同济大学课程教学团队以新冠肺炎疫情下开展在线教学实践为契机,融入课程思政建设,依托已有优质在线平台协同开展工程流体力学课程教学,明确了该课程在线教学的目标任务,深入开展学习过程考核,研发了在线实验教学平台,探索了多元化考核方式,激发了学生主动学习的兴趣,做到了在线教学与线下教学实质等效。

虚拟仿真技术在航道工程课程教学中的应用

结合工程认证教学要求,从航道工程学教学现状出发,挖掘航道工程学教学存在的可优化之处。将BIM与VR虚拟仿真技术与航道工程学课程设计教学需求相结合,设计了教学认知、船闸设计、作业提交3个系统模块功能与实现流程,实现了基于BIM与VR技术的船闸课程设计虚拟仿真教学系统。该虚拟仿真系统具有场景化和沉浸感,可用于指导港航专业本科生的工程设计实践教学,为实际工程设计教学提供了新的教学改革思路与方法。

一种液压升降展台的设计

根据升降展台对可靠性、平稳性、噪声、定位精度等方面的具体要求 ,设计了一种结构简单的液压升降展台 .

无螺灌溉取水技术中压力水槽内的流场分析

血吸虫病是流行于我国长江流域的寄生虫病,钉螺是血吸虫的中间宿主,控制钉螺是控制血吸虫病扩散的最直接有效的方法。利用k ε双方程模型、封闭的紊流Navier stokes方程组和有限体积法建立的数学模型对压力水槽中的射流流场结构进行计算并得出其流场特性,同时采用PIV技术对流场结构进行了测量。基于无螺灌溉取水装置中的钉螺沉降水力特性,分析了钉螺在压力水槽中沉降机理而不能随水流进入灌区的原因。