将CFD技术融入船舶与海洋工程专业基础教学的设想

将 CFD 技术融入船舶与海洋工程专业基础教学的设想摘要：随着计算机技术的不断进步，计算流体力学技术（CFD）飞速进展，在 CFD 技术浪潮下，许多科研人员对 CFD 技术开展讨论，CFD 技术已成为船舶工业的重要组成部分。在此背景下，文章提出将 CFD 技术融入船舶与海洋工程专业基础类课程，加深学生对船舶与海洋工程专业基础知识的理解，激发学生对本专业的学习兴趣，培育学生的动手能力和创新能力。关键词：船舶与海洋工程;教学;计算流体力学技术;专业基础课程一、计算流体力学（CFD）技术二、将 CFD 技术融入船舶与海洋工程专业教学的思路CFD 虽属于一种边缘学科，但其在数学领域和计算机领域均具有强大的生命力，没有任何一项技术能够取代 CFD。在现实工作中，任何运动都遵循一定的自然规律，因此，利用 CFD 技术对流体力学进行讨论时，也要遵循一定的自然规律。常用的自然规律包括：能量守恒定律、质量守恒定律、动量守恒定律等。此外，外界因素容易干扰流体的运动，并且流体运动会因此发生一系列的变化，CFD 技术的出现克服了外界因素对流体运动的干扰。CFD 技术的基础是数学计算和流体力学，首先通过先进的科学计算机程序对数据进行讨论分析，然后根据讨论结果建立离散型数字模型，最后通过对离散型数学模型的分析来达到计算的目的。[2]1.CFD 在“船舶流体力学”课程中的应用实例。“船舶流体力学”是船舶与海洋工程专业的一门专业基础课程。学习船舶流体力学的前提条件是掌握高等数学、张量分析和力学等基础学科知识，学生在高中阶段并未涉及前两者，本科阶段仅涉及到后者的静力学部分，而对于更加难以理解的动力学部分，并未学习过，这使得船舶流体力学几乎成为船舶与海洋工程专业最难的一门专业课。在一般情况下，学生学习完这门课程以后，只能达到会做题或考试的程度，而对问题背后的物理机理几乎不理解。例如，如何用亥姆赫兹速度分解定理描述流体微团的运动，平动、线变形运动、角变形运动、旋转分别对应什么样的流体微团运动现象，如何用数学方式将这些分解后的运动清楚表达出来等问题。若想理解这些抽象的概念，学生需要在头脑中对其进行形象加工，还有另外一种方法把抽象的問题形象化地表达出来，加深对物理问题本质属性的理解。例如，在学习波浪理论时，最开始介绍的是波浪满足的边界条件，其中最重要的是自由液面边界条件，自由液面边界条件包括运动学边界条件和动力学条件，运动学边界条件本质上是在势流理论范...