流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

Abstract: in the test of fire control facilities, "fire pump lift check method", is one of the long-standing testing personnel problem, this paper proposes a method of calculation is simple, scientific to solve the problem.

中圖分類號(hào)：TV136+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

消火栓系統(tǒng)的充實(shí)水柱，在建筑消防設(shè)施中是個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，（《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 500457.4.6.2條 消火栓的水槍充實(shí)水柱應(yīng)通過(guò)水力計(jì)算確定，且建筑高度不超過(guò)100m的高層建筑不應(yīng)小于10m；建筑高度超過(guò)100m的高層建筑不應(yīng)小于13m?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016 8.4.3條 水槍的充實(shí)水柱應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，甲、乙類廠房、層數(shù)超過(guò)6層的公共建筑和層數(shù)超過(guò)4層的廠房（倉(cāng)庫(kù)），不應(yīng)小于10.0m；高層廠房（倉(cāng)庫(kù)）、高架倉(cāng)庫(kù)和體積大于25000m3的商店、體育館、影劇院、會(huì)堂、展覽建筑，車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)建筑等，不應(yīng)小于13.0m；其它建筑，不宜小于7.0m；）。而充實(shí)水柱能否滿足要求，最直接的技術(shù)要求，就是消防水泵揚(yáng)程能否滿足要求。

然而消防設(shè)施檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)消防水泵的揚(yáng)程的校核，長(zhǎng)期缺乏統(tǒng)一、科學(xué)、簡(jiǎn)便的測(cè)量方法，常見(jiàn)的檢測(cè)方法具體如下：

一、水頭損失計(jì)算與水泵銘牌核對(duì)法：建筑消火栓系統(tǒng)管網(wǎng)復(fù)雜，通過(guò)水頭損失的水力計(jì)算往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而且設(shè)計(jì)圖的管網(wǎng)與實(shí)際施工竣工現(xiàn)場(chǎng)有較大出入，僅僅對(duì)設(shè)計(jì)圖而非實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，從而校核水泵揚(yáng)程，這是違反現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)施檢測(cè)的基本計(jì)量認(rèn)證原則的。即使通過(guò)繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)勘查計(jì)算，得出了系統(tǒng)水頭損失的值，與水泵的銘牌揚(yáng)程的核對(duì)結(jié)果也不能作為檢測(cè)結(jié)果的判定依據(jù)。因?yàn)槲覀儫o(wú)從得知水泵銘牌揚(yáng)程和水泵的實(shí)際揚(yáng)程是否一致。僅僅核對(duì)水泵銘牌這一方式也是違反現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)施檢測(cè)的基本計(jì)量認(rèn)證原則的

二、設(shè)計(jì)流量下實(shí)測(cè)法：開(kāi)啟最不利點(diǎn)多個(gè)消火栓栓口，啟動(dòng)水泵，測(cè)量在設(shè)計(jì)流量下，每個(gè)消火栓的充實(shí)水柱是否能同時(shí)滿足規(guī)范要求。理論上該方法是最直觀有效的，但是在實(shí)際檢測(cè)中有很大困難：

通常在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)我們很難有條件進(jìn)行同時(shí)多個(gè)的最不利點(diǎn)消火栓放水試驗(yàn)（絕大多數(shù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)條件限制，只能動(dòng)用一只屋頂試驗(yàn)消火栓來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。）

即使能開(kāi)啟多個(gè)消火栓進(jìn)行噴水，現(xiàn)場(chǎng)也往往很難滿足每個(gè)消火栓都有條件對(duì)充實(shí)水柱的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，往往只有屋頂試驗(yàn)消火栓具備充實(shí)水柱的測(cè)量條件。

為此，我們急需一種試驗(yàn)較為簡(jiǎn)便、并且較為科學(xué)的計(jì)算方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)消防檢測(cè)機(jī)構(gòu)在項(xiàng)目檢測(cè)時(shí)對(duì)消防水泵揚(yáng)程的校核。

首先讓我們先來(lái)看看“流體動(dòng)力學(xué)”?！傲黧w動(dòng)力學(xué)”是研究流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及在工程上的實(shí)際應(yīng)用。介紹“流體動(dòng)力學(xué)”，首先得介紹恒定流能量方程式：

Z1＋P1／＋a1V12／2g = Z2＋P2／＋a2V22／2g＋hw （2－1）

a —— 動(dòng)能修正系數(shù)，工程上近似地取a=1.0；

V —— 斷面流體流速；

g —— 重力加速度，取9.8N/kg。

hw —— 指單位重量流體從一斷面流至另一斷面，因克服各種阻力所引起的能量損失，稱單位能量損失。

該方程式又稱為伯努利方程式，這一方程式不僅在整個(gè)工程流體力學(xué)中具有理論指導(dǎo)意義，而且在工程實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。

若兩斷面間有水泵、風(fēng)機(jī)等流體機(jī)械輸入機(jī)械能時(shí)，能量方程式應(yīng)改為

Z1＋P1／＋a1V12／2g＋H = Z2＋P2／＋a2V22／2g＋hw （2－2）

式中，H表示單位重量流體獲得的能量。也就是本文重點(diǎn)要推算的“揚(yáng)程”。

從物理學(xué)的觀點(diǎn)看，能量方程式中的各項(xiàng)，表示流體的某種單位能量，其單位為焦耳/牛頓（J/N） 或者米(m)。

Z單位位能，指單位重量液體從某基準(zhǔn)面所具有的位置勢(shì)能。

P/單位壓能，指單位重量流體所具有的壓力勢(shì)能。

aV2/2g是指單位重量流體所具有的動(dòng)能，簡(jiǎn)稱單位動(dòng)能。

下圖是舉例某高層建筑，對(duì)該建筑的消火栓水泵揚(yáng)程進(jìn)行檢測(cè)。

如圖某高層建筑，消火栓用水量為20l/s，在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，開(kāi)啟消火栓泵及一個(gè)試驗(yàn)用消火栓（接上水槍、水帶。水槍口直徑19mm），實(shí)測(cè)充實(shí)水柱為16m。

所示A點(diǎn)為水池液面，B點(diǎn)為水槍出水口處。

由伯努利方程我們可得以下等式：

ZA＋PA／＋aAVA2／2g＋H = ZB＋PB／＋aBVB2／2g＋hw

ZA——為（-0.5m）。

PA——水池直通大氣，為0。

VA——水池面積較大，相應(yīng)斷面流速極小，可忽略不計(jì)。

H——水泵在某流量的揚(yáng)程。

ZB——為33.0m。

PB——水槍出口處的壓強(qiáng)，與PA相同直通大氣，為0.0。

VB——出口處斷面流速，可根據(jù)充實(shí)水柱長(zhǎng)度通過(guò)下表查詢并計(jì)算得出。（該表是消火栓充實(shí)水柱和流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。）

由表可知水槍充實(shí)水柱為16m時(shí)流量為6.2 l/s = 22.32m3/h = 0.0062m3/s。

則VB=Q／S=0.0062m3/s÷(D／2)2=21.87m/s

hw—水由斷面A至斷面B的阻力損失，待求。

因此當(dāng)該水泵流量為22.32m3/h時(shí)，查水泵性能曲線圖可得水泵揚(yáng)程為 H = 72m。

將以上數(shù)據(jù)代入等式：

（-0.5m）＋0＋0＋72m = 33.0m＋0＋21.87m/s÷2g＋hw

解得hw=14.1m，即當(dāng)最不利點(diǎn)流量為22.32m3/h時(shí)，該系統(tǒng)的管路總損失為14.1m。

管路總損失等于各管段的沿程水頭損失與各管件（如閥門(mén)、彎頭等）的局部損失的總和。即hw = hf＋hj

式中hf = ·L／d·V2／2g

hj = ·V2／2g

通過(guò)簡(jiǎn)化方程式，可得

hw = ·L／d·V2／2g＋·V2／2g

= （·L／d＋）·V2／2g

= a·（V2/2g）

式中，a為簡(jiǎn)化后對(duì)于（V2/2g）阻力系數(shù)。

而該水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為20l/s，設(shè)計(jì)同時(shí)使用水槍數(shù)4只（每只流量5l/s計(jì)），我們可以忽略增加開(kāi)啟的消火栓對(duì)整個(gè)管網(wǎng)阻力系數(shù)的影響，即阻力系數(shù)a不變，即可求出在20l/s流量下系統(tǒng)的阻力損失hw 。

因hw = a·（V2／2g）

a = hw ·（2g／V2）

又因a1 = a2

所以可得等式：

hw1·（2g/V12）=hw2·（2g/V22）（2—3）

hw—已求得為14.1 m.

V1—即B=21.87m/s。

V2—開(kāi)啟四只消火栓，20l/s流量下消火栓出口流速。

V2 = Q／4S=0.02m3/s÷4××(D/2)2

=17.64m/s

將以上數(shù)據(jù)代入等式（2-3）得：

1×（2g／21.872）=hw2（28／17.642）

hw2 = 14.1×（17.64／21.87）2

= 9.17 m

上述計(jì)算表明，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)流量下的阻力損失hw2 = 9.17 m

再將以上數(shù)據(jù)代入式（2-2），即可求得水泵在20l/s，流量下的設(shè)計(jì)揚(yáng)程：

ZA＋PA／＋aAVA2／2g＋H = ZB＋PB／＋aBVB2／2g＋hw

(-0.5m)＋0＋0＋H = 33.0＋0＋（7.64m/s）2/2g＋9.17m

H = 58.55 m

即消火栓泵的技術(shù)要求為: 揚(yáng)程應(yīng)58.55 m

以上計(jì)算雖然較為繁瑣，但是它能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的手段測(cè)試并計(jì)算得出該系統(tǒng)總的阻力系數(shù)，避免了實(shí)際檢測(cè)中不論該系統(tǒng)管網(wǎng)的復(fù)雜程度，一律將局部阻力作簡(jiǎn)單估計(jì)的這一不科學(xué)作法，從而保證了消防檢測(cè)的公正性與科學(xué)性！

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50045—95（2005年版），高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]．

第2篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞： 食堂火災(zāi)；FDS；Pathfinder；人員疏散

中圖分類號(hào)：X932 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）05-0300-02

0 引言

近年來(lái)，高校學(xué)生食堂火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，但一直都沒(méi)有引起社會(huì)的足夠重視，其中的原因可能是因?yàn)榇蠖鄶?shù)火災(zāi)發(fā)生之后處理及時(shí)，并沒(méi)有造成人員傷亡的發(fā)生。但因?yàn)槭程檬侨肆髁繕O大的區(qū)域，發(fā)生火災(zāi)后動(dòng)則上千人的大疏散，這樣不僅嚴(yán)重影響了學(xué)校師生的生活秩序、造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，而且容易引起學(xué)生恐慌，萬(wàn)一處理不及時(shí)且人員疏散工作不到位，則易發(fā)生踩踏等事故，最終的損失不可估量?；诖?，筆者認(rèn)為對(duì)學(xué)生食堂火災(zāi)及人員疏散進(jìn)行研究是很有必要的。目前，國(guó)內(nèi)外用得較為廣泛的火災(zāi)和人員逃生模擬軟件是FDS（Fire Dynamics Simulator）和Pathfinder，例如，徐艷秋等[1]利用FDS軟件研究火場(chǎng)下的人員疏散模型，分析了不同的人員特點(diǎn)對(duì)疏散效率的影響。樂(lè)增等[2]利用FDS與Pathfinder對(duì)學(xué)生宿舍火災(zāi)與人員疏散進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了宿舍發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣運(yùn)動(dòng)、溫度的分布和能見(jiàn)度的變化規(guī)律，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)消防工作具有一定的指導(dǎo)作用。根據(jù)筆者在知網(wǎng)上查詢的文獻(xiàn)顯示，在學(xué)?；馂?zāi)研究中，主要是針對(duì)學(xué)生宿舍，圖書(shū)館等區(qū)域的研究，而對(duì)學(xué)生食堂火災(zāi)的研究還鮮有文章提及。所以，筆者在查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合火災(zāi)模擬軟件FDS和人員逃生軟件Pathfinder，建立學(xué)生食堂數(shù)值模擬模型，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，以期為高校學(xué)生食堂的消防防火管理方案提供理論參考。

1 FDS與Pathfinder簡(jiǎn)介

FDS（Fire Dynamics Simulator）是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局開(kāi)發(fā)的火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬工具，是計(jì)算流體力學(xué)的一種模型，模擬火的能量驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)。該軟件把設(shè)定空間分成多個(gè)小的三維矩形控制體或計(jì)算單元，計(jì)算每個(gè)單元內(nèi)氣體密度，速度，溫度，壓力和組分濃度用質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒的偏微分方程來(lái)近似有限差分，通過(guò)對(duì)同一網(wǎng)格使用有限體積技術(shù)來(lái)計(jì)算熱輻射、流體流動(dòng)中存在湍流現(xiàn)象，追蹤預(yù)測(cè)火災(zāi)氣體的產(chǎn)生和移動(dòng)，并結(jié)合家具、墻壁、地板和頂棚的材料特性來(lái)計(jì)算火災(zāi)的增長(zhǎng)和蔓延。

Pathfinder是由美國(guó)Thunderhead engineering公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)基于人員進(jìn)出和運(yùn)動(dòng)的模擬器。它提供了圖形用戶界面的模擬設(shè)計(jì)和執(zhí)行，以及三維可視化工具的分析結(jié)果。該運(yùn)動(dòng)的環(huán)境是一個(gè)完整的三維三角網(wǎng)格設(shè)計(jì)，以配合實(shí)際層面的建設(shè)模式。Pathfinder可以導(dǎo)入FDS模型，F(xiàn)DS在模擬火災(zāi)的同時(shí)，可以在相同時(shí)間內(nèi)模擬人員疏散。這樣既直觀，又有可靠的數(shù)據(jù)，還可以分析出人員疏散的最佳時(shí)間，減少人員傷亡。

2 火災(zāi)與人員疏散模型建立

2.1 FDS火災(zāi)模型建立 筆者以某高校學(xué)生食堂為對(duì)象，建立FDS火災(zāi)模型。該學(xué)生食堂為三層建筑，層間距為5m，食堂的第一層的平面布置圖如圖1所示。該學(xué)生食堂的每一層布置相似，為了在方便建立模型，又不影響模擬結(jié)果的條件下，筆者在原食堂CAD圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，圖中的C區(qū)域是食堂的主餐廳，為學(xué)生、老師的集中用餐區(qū)，中間部分為取飯?zhí)帲珹區(qū)域?yàn)閺N房（主要研究對(duì)象），D區(qū)域?yàn)榇娣攀巢牡牡胤?。除此以外，圖中的中上部為食堂的主樓梯，右下部為食堂的側(cè)樓梯，B區(qū)域?yàn)槭程玫拇箝T(mén)。

在建立完幾何模型后，再進(jìn)行火源的設(shè)置。為模擬出食堂火災(zāi)最嚴(yán)重的情景，筆者將火源設(shè)置在食堂一層的廚房操作間中，這樣設(shè)置的原因如下：①在筆者查閱的近幾年食堂火災(zāi)的新聞中，幾乎都是廚房著火。②廚房的可燃物最多，操作間的廚師稍有不慎都有可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。③目前高校的學(xué)生食堂中，大量存在著私人承包的現(xiàn)象，而這些私人營(yíng)業(yè)者往往安全意識(shí)不足，且管理上缺乏制度的約束，這將會(huì)讓火災(zāi)發(fā)生的可能性大大增加。

2.2 Pathfinder人員疏散模型建立 建立完FDS火災(zāi)模型后，由于FDS與Pathfinder所建立的模型可以相互導(dǎo)入。所以，只要將建立完成的火災(zāi)模型導(dǎo)入到Pathfinder中即可，對(duì)多余的摭擋物進(jìn)行刪除處理后得到人員疏散的幾何模型。然后對(duì)幾何模型中各區(qū)域進(jìn)行相關(guān)人員密度的設(shè)置，該參數(shù)可以采用Pathfinder軟件中的推薦密度進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于餐廳區(qū)域的人員密度采用1.39m2/人，其它區(qū)域采用5.57m2/人。

在Pathfinder軟件中人的行為模式有兩種：Steering模式和SFPE模式。SEPF模型是一個(gè)流動(dòng)模型，它的前進(jìn)速度由每個(gè)房間的人員密度決定并且通過(guò)門(mén)的流體是由門(mén)寬控制的。而Steering指導(dǎo)模式是使用路徑規(guī)劃指導(dǎo)機(jī)制碰撞處理相結(jié)合控制人員運(yùn)動(dòng)的，因而Steering模式更能準(zhǔn)確反應(yīng)人員逃生的具體情況。

3 模擬結(jié)果及分析

3.1 FDS火災(zāi)模擬結(jié)果 在火災(zāi)模擬過(guò)程中，往往需要對(duì)煙氣高度、能見(jiàn)度、溫度等參數(shù)進(jìn)行著點(diǎn)分析比較。而且有研究表明，在火災(zāi)中有2/3以上的死亡者是由煙氣所致[3]，因此對(duì)煙氣進(jìn)行分析將是研究的重點(diǎn)。圖2為模擬所得一樓到三樓的煙氣高度的曲線圖形。

3.2 人員疏散模擬結(jié)果 在Pathfinder中設(shè)定模擬時(shí)間為650s，并且默認(rèn)人們對(duì)所有的出口都是熟知的，速度區(qū)間設(shè)置為1.13m/s～1.26m/s，得到的模擬結(jié)果如圖3所示。

3.3 模擬結(jié)果分析 結(jié)合FDS與Pathfinder的模擬結(jié)果可以看出：煙氣層的高度為決定有效安全疏散時(shí)間的最關(guān)鍵的因素。210s時(shí)，二樓樓梯口的煙氣層高度已經(jīng)達(dá)到使逃生人員無(wú)法繼續(xù)逃生的臨界值1.5m。所以有效安全疏散時(shí)間為210s，這意味著，所有逃生人員需要在210s之內(nèi)逃離食堂的第二層；在人員疏散過(guò)程中，每層樓的主樓梯口與側(cè)樓梯口均容易出現(xiàn)“成拱”現(xiàn)象，人與人之間相互擠壓，萬(wàn)一疏散指揮不利造成“拱塌”，則會(huì)出現(xiàn)踩踏事件，嚴(yán)重影響到師生的生命財(cái)產(chǎn)安全；通過(guò)模擬還發(fā)現(xiàn)，在火災(zāi)最嚴(yán)重的情況下，由Pathfinder模擬出的需要安全疏散時(shí)間（613s）遠(yuǎn)大于有效安全疏散時(shí)間（210s），因此，對(duì)該食堂的火災(zāi)報(bào)警、噴淋設(shè)施進(jìn)行合理重新設(shè)置是非常有必要的，同時(shí)加裝防火樓梯也將大大縮短人員的逃生時(shí)間。

4 結(jié)論

筆者通過(guò)對(duì)某高校的學(xué)生食堂進(jìn)行火災(zāi)的數(shù)值模擬分析，可以發(fā)現(xiàn)：①該模型能有效模擬食堂火災(zāi)的實(shí)際情況，能為學(xué)生食堂的消防安全工作提供有力的數(shù)據(jù)支持。②煙氣層高度為影響人員疏散的最為關(guān)鍵的因素，因此，如果在火災(zāi)情景下減少煙氣對(duì)人員逃生的影響，有效的爭(zhēng)取到逃生時(shí)間，將是下一步研究工作的重點(diǎn)。③私人承包現(xiàn)象在大多數(shù)高校食堂中普遍存在，要解決食堂火災(zāi)的問(wèn)題，就必須從人員的管理上著手，完善私人承包制度，增強(qiáng)人員消防安全意識(shí)，規(guī)范食堂日常管理才是根本的解決

之道。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐艷秋，王振東.基于Pathfinder和FDS的火場(chǎng)下人員疏散研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012，8（2）：50-54.

第3篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：流體輸配管網(wǎng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

Innovative attempt of improved pipenet for fluid supply in experimental teaching

Liu Weijun， Hu Weiping， Wu Jie

Shanghai university of engineering science， Shanghai， 201620， China

Abstract： In order to enhance learning effect in pipenet for fluid supply and college students' ability training， give full scope to experimental teaching， an innovative attempt is accomplished by teachers and students. The demountable comprehensive experimental platform of simulating domestic water supply and drainage system is developed and its experimental plan is presented. The design experiment can also prove to fully arouse their interest in learning， mobilize stuff and make full play of creation capability. The new practice condition may be suited to train and exercise feasiblely the students' ability of creative thinking， design and practice. It has been found that this experimental teaching model is manageable， highly popular with students， and has good application result.

Key words： pipenet for fluid supply； experimental teaching； experimental device

流體輸配管網(wǎng)是建筑設(shè)備與環(huán)境、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程等專業(yè)的重要學(xué)科基礎(chǔ)課程，也是從事能源動(dòng)力及環(huán)保行業(yè)的人員必須學(xué)習(xí)的課程之一。 它集中闡述通風(fēng)空調(diào)、采暖供熱、城市燃?xì)?、建筑給排水、消防工程、工廠動(dòng)力等典型工程中各種流體管網(wǎng)的基本原理、計(jì)算分析方法、設(shè)備選型與設(shè)計(jì)及調(diào)控方法。

針對(duì)流體輸配管網(wǎng)的課程研究更多集中在教學(xué)方式[1]、教學(xué)體系[2]、課程教學(xué)（包括內(nèi)容、模式、考核等）[3]以及計(jì)算機(jī)編程技術(shù)在流體輸配管網(wǎng)中的應(yīng)用[4]等方面。在本課程傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，存在重視理論教學(xué)，輕視實(shí)踐教學(xué)的問(wèn)題?！傲黧w阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)”“水泵性能實(shí)驗(yàn)”“管網(wǎng)性能實(shí)驗(yàn)”是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)在流體力學(xué)、流體輸配管網(wǎng)、供熱工程課程教學(xué)中常做的實(shí)驗(yàn)[5]，但是這些實(shí)驗(yàn)多為演示和體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，不但數(shù)量少，而且學(xué)生很難得到能力鍛煉。近幾年，少數(shù)大學(xué)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嘗試創(chuàng)新，如中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在流體輸配管網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)研制和開(kāi)設(shè)方面有所突破[6，7]。實(shí)際上，學(xué)生上流體輸配管網(wǎng)理論課之前對(duì)工程流體輸配沒(méi)有概念，對(duì)課程內(nèi)容缺乏感性認(rèn)識(shí)和興趣，理論教學(xué)過(guò)程中結(jié)合工程實(shí)際也較少，更談不上實(shí)踐動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力的訓(xùn)練與提高了，所以很有必要提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，開(kāi)發(fā)更多能提高能力的實(shí)驗(yàn)，以促進(jìn)流體輸配管網(wǎng)教學(xué)效果和學(xué)生相關(guān)能力的提高。

筆者對(duì)流體輸配管網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)做出了一些嘗試，開(kāi)發(fā)出生活給排水可拆裝綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由學(xué)生參考設(shè)計(jì)，并按自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行組裝和實(shí)驗(yàn)，克服傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生只看不練、只想不做的狀況，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)基理論的理解和應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)，達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

1 系統(tǒng)創(chuàng)新構(gòu)想

1.1 理論性

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以流體輸配管網(wǎng)的理論知識(shí)為基礎(chǔ)，其中著重體現(xiàn)“流體輸配管網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)”“泵與風(fēng)機(jī)”“單相流體輸配管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算”與“泵、風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配”4個(gè)方面的知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用。學(xué)生在設(shè)計(jì)生活給排水可拆裝綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)所提供實(shí)驗(yàn)組件的不斷熟悉與研究，尋求解決問(wèn)題的方法，進(jìn)而有助于學(xué)生深入體會(huì)流體輸配管網(wǎng)的相關(guān)理論和方法的實(shí)用性。同時(shí)，學(xué)生對(duì)于管網(wǎng)設(shè)計(jì)所涉及的理論計(jì)算及計(jì)算公式將有進(jìn)一步的理解，而不是浮于表面的“死記硬背”。

1.2 實(shí)踐性

流體輸配管網(wǎng)是一門(mén)理論與實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，由于課程教學(xué)課時(shí)少（48學(xué)時(shí)），如果僅僅靠課堂教學(xué)難以獲得好的教學(xué)效果，必須將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)宗旨就是可以充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力尤其是動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可拆裝性就是具體體現(xiàn)。在系統(tǒng)的拆裝過(guò)程中，學(xué)生會(huì)面臨很多實(shí)際問(wèn)題，而在解決這些問(wèn)題時(shí)，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)理解得更加透徹，更體現(xiàn)所學(xué)寬泛知識(shí)的隨機(jī)應(yīng)用。同時(shí)，學(xué)生動(dòng)手能力也將得到鍛煉。

1.3 思維發(fā)散性

書(shū)本上的理論是死的，而實(shí)際的問(wèn)題卻是千變?nèi)f化的，如何運(yùn)用死板的理論知識(shí)解決實(shí)際的問(wèn)題，發(fā)散性思維是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（即驗(yàn)證某個(gè)理論或公式的正確性）和探究性實(shí)驗(yàn)（即按照既定的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是打破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的狹隘性，拓寬學(xué)生思路，提高思維的發(fā)散性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中，可以自由發(fā)揮想象，利用現(xiàn)有的工具與配件進(jìn)行裝配，只要最終組裝完成的給排水系統(tǒng)能正常工作與實(shí)驗(yàn)即可。

1.4 可操作性

由于本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施要由學(xué)生多次重復(fù)完成，所以在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成的零部件設(shè)計(jì)以及材料選擇上都要符合耐久性、通用性和易于拆卸的準(zhǔn)則。同時(shí)，為了確保學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也要考慮到種種安全措施，如所有尖角都需打磨成圓角、插座需遠(yuǎn)離水源等。

2 典型拆裝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體構(gòu)成

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以流體輸配管網(wǎng)以及給排水工程所涉及的實(shí)際裝置為參考依據(jù)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體構(gòu)成示意圖如圖1所示，組裝好的一種典型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)照片如圖2所示。其主要包括以下部件：熱源（熱水器）、高位水箱、循環(huán)泵、排放水箱、閥門(mén)、水龍頭、廚盆、支架、連接管道（包括金屬軟管、膠管、PVC管、塑料管）及電源插座等。

圖1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體構(gòu)成示意圖

圖2 典型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)照片

2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與選擇

（1）支架。為一體式結(jié)構(gòu)，為整個(gè)系統(tǒng)的支撐與固定，在支架的設(shè)計(jì)過(guò)程中，須要滿足功能性需求同時(shí)兼顧力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，最終由40×40角鐵焊接搭建而成。

（2）熱水器。選擇普遍應(yīng)用的家庭用電熱水器，既能體現(xiàn)熱源作用，又能滿足熱水供應(yīng)，同時(shí)更加貼近真實(shí)生活中的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。

（3）高位水箱。為了盡可能滿足系統(tǒng)需求水量，其設(shè)計(jì)容量為60 L（帶有液位計(jì)），設(shè)有排水、給水和溢流管接頭，為了防銹選用不銹鋼304材料。

（4）循環(huán)水泵。它可以用于系統(tǒng)的水循環(huán)或者增加給水壓力等，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要連接于系統(tǒng)的不同位置。

（5）排放水箱。由于排放水箱位于支架的底部，根據(jù)支架的設(shè)計(jì)尺寸選擇亞克力浴缸更為合適，既貼近應(yīng)用實(shí)際又方便維護(hù)。

（6）廚盆。作為排水末端設(shè)備，選擇整套不銹鋼廚盆，配有可拆卸落水配件及塑料軟管，容易實(shí)現(xiàn)排水“水封”實(shí)驗(yàn)，方便實(shí)驗(yàn)臺(tái)維護(hù)。

（7）閥門(mén)和水龍頭。作為系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與安全拆裝配件，選擇便于拆裝的角閥。為了模擬給水用水端部設(shè)備，配置與廚盆相配的廚房水龍頭和與熱水器相配的花灑噴頭。

（8）連接管道及變換接頭。由實(shí)驗(yàn)室水龍頭給上位水箱供水可通過(guò)硅膠管連接實(shí)現(xiàn)；排水立管提供PVC硬管；給水與排水管道均可由金屬軟管實(shí)現(xiàn)連接；另外配備多個(gè)銅制彎頭、三通等變化連接件，以備管路連接變化所用。

2.3 實(shí)驗(yàn)原理、方法與實(shí)施

2.3.1 實(shí)驗(yàn)原理

包括給水和排水實(shí)驗(yàn)原理：要實(shí)現(xiàn)給終端設(shè)備供水，管道內(nèi)的水必須在壓力作用下克服流動(dòng)阻力，而壓力來(lái)源通常為重力壓頭、水泵產(chǎn)生的壓頭或其他介質(zhì)傳遞的壓頭（壓氣罐）。本實(shí)驗(yàn)熱水器給水可以采用重力水箱和水箱結(jié)合循環(huán)增壓泵兩種方式，廚盆水龍頭給水是靠水箱重力實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中涉及排水均為重力作用，即實(shí)現(xiàn)排污水從高處流向低處。水箱溢水排出和廚盆廢水排出均經(jīng)過(guò)同一個(gè)立管排到排放水箱中，而其排水由塑料軟管接入室內(nèi)地漏。此外，廚盆排水能夠體現(xiàn)水封作用。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主導(dǎo)，教師輔助指導(dǎo)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和要求，精心設(shè)計(jì)，互助合作完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建與測(cè)試，最終完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)與分析報(bào)告。實(shí)驗(yàn)分五個(gè)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)預(yù)約與熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境及器材完善設(shè)計(jì)系統(tǒng)與方案具體裝配與調(diào)試及實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

2.3.3 實(shí)施步驟

第一步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)主題和具體要求以及所能提供的配件與工具，預(yù)先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方案。第二步，預(yù)約熟悉實(shí)驗(yàn)時(shí)間，在教師指導(dǎo)下，按時(shí)到實(shí)驗(yàn)室熟悉實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況，包括準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)安裝用配件和工具。第三步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)熟悉情況修繕原設(shè)計(jì)方案，并做好實(shí)驗(yàn)小組具體人員分工合作準(zhǔn)備。第四步，按自己所設(shè)計(jì)方案，到實(shí)驗(yàn)室正式搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。第五步，指導(dǎo)教師檢查系統(tǒng)是否符合實(shí)驗(yàn)測(cè)試及安全性要求。第六步，按預(yù)先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行具體測(cè)試，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。第七步，拆卸已搭建系統(tǒng)，使部件和工具及實(shí)驗(yàn)環(huán)境恢復(fù)原狀。第八步，課后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)總結(jié)與分析報(bào)告并上交指導(dǎo)教師。

3 結(jié)束語(yǔ)

在師生共同努力下開(kāi)發(fā)出的生活給排水可拆裝綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以形象模擬家庭給排水系統(tǒng)，既使參與學(xué)生得到多方面能力培養(yǎng)與鍛煉，同時(shí)又為后續(xù)學(xué)生學(xué)習(xí)流體輸配管網(wǎng)創(chuàng)建了自主實(shí)驗(yàn)條件，并提出一整套實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法。本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)嘗試以學(xué)生興趣和學(xué)識(shí)應(yīng)用為主導(dǎo)，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，切實(shí)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)和鍛煉大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、設(shè)計(jì)與動(dòng)手能力。實(shí)踐證明，本實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式深受學(xué)生歡迎，并取得了良好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

[關(guān)鍵詞]升溫曲線 鋼構(gòu)件

中圖分類號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）03-0153-02

鋼結(jié)構(gòu)憑借其自重輕、整體性能好、變形能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)在倉(cāng)庫(kù)、廠房、大空間以及超高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用。但鋼的耐火性能差，因而設(shè)計(jì)者要特別注意鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的升溫問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)在不同的升溫計(jì)算方式下得到的結(jié)果不一樣，本文主要討論了幾種不同的空氣升溫計(jì)算方法，分別計(jì)算不同升溫曲線下空氣的升溫以及鋼構(gòu)件的升溫過(guò)程，并將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到各計(jì)算方式的適用性。

一、火場(chǎng)溫度計(jì)算方法

（一）標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線

（三）區(qū)域模型

區(qū)域模型是將著火房間劃分為幾個(gè)區(qū)，目前采用最多的是雙區(qū)域模型，假定兩個(gè)部分之間的分界線高度在各處均是一致的，上部為熱氣層區(qū)，下部為冷氣層區(qū)。通過(guò)數(shù)值模擬的方法來(lái)得到火災(zāi)時(shí)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)建筑內(nèi)的溫度以及煙氣分布情況。該模型既具有一定的準(zhǔn)確性有具有良好的經(jīng)濟(jì)性，受到廣泛的應(yīng)用，但其未考慮豎向煙氣層的溫度梯度分布。

目前采用的模型有：美國(guó)NIST開(kāi)發(fā)的用于計(jì)算門(mén)窗關(guān)閉的單個(gè)房間內(nèi)熱煙氣層溫度和高度的模型ASET；哈佛大學(xué)Emmons和Mitler等開(kāi)發(fā)的單室區(qū)域模型HARVARD-V，美國(guó)NIST在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了FIRST模型，它可以計(jì)算在用戶設(shè)定的引燃條件或設(shè)定的火源條件下，單個(gè)房間內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展情況；人們普遍關(guān)注較高的是CFAST模型，它是由早期的FAST模型發(fā)展而來(lái)，并融合了NIST開(kāi)發(fā)的另一個(gè)火災(zāi)模型CCFM中先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法，從而將CFAST模型和火災(zāi)探測(cè)模型DERECT、人員承受極限模型TENEB及人員疏散模型EXIT組合起來(lái)，形成功能更健全的HAZARD1模型。

（四）場(chǎng)模型

場(chǎng)模型又稱計(jì)算流體力學(xué)模型（CFD），將空間劃分為一系列的網(wǎng)格，從各種能量守恒方程出發(fā)，通過(guò)數(shù)值方法求解得出火場(chǎng)各時(shí)刻各個(gè)空間點(diǎn)的溫度分布。場(chǎng)模型能計(jì)算出更小空間單位或著火空間內(nèi)某一點(diǎn)的火災(zāi)特性參數(shù)，故其分析結(jié)果更為準(zhǔn)確。但場(chǎng)模型的計(jì)算數(shù)學(xué)方程十分馱櫻計(jì)算量大，需要使用具有良好的性能和機(jī)能的大型計(jì)算機(jī)。

JASMINE模型是由英國(guó)火災(zāi)研究站（Fire Research Station，F(xiàn)RS）在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型PHOENICS的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，專門(mén)用于火災(zāi)過(guò)程場(chǎng)模擬計(jì)算的模型。FDS（Fire Dynamics Simulator）是美國(guó)NIST開(kāi)發(fā)的采用數(shù)值方法求解一組描述熱驅(qū)動(dòng)的低速流動(dòng)的Navier-Stokes方程，重點(diǎn)計(jì)算火災(zāi)中的煙氣流動(dòng)和熱傳遞過(guò)程。其他還有BFSM模型、COMPF2模型、DETACT-QS模型、ASCOS模型、FASBUS模型等等。上文提到的大空間火災(zāi)經(jīng)驗(yàn)升溫公式就是基于場(chǎng)模型模擬而得到的經(jīng)驗(yàn)公式。

二、鋼構(gòu)件升溫計(jì)算公式

三、對(duì)比計(jì)算

分別采用三種標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線和大空間的升溫經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式計(jì)算火場(chǎng)空氣升溫、有保護(hù)鋼構(gòu)件升溫和無(wú)保護(hù)鋼構(gòu)件升溫。其中，使用大空間經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式時(shí)分別取火源功率為1MW和20MW，計(jì)算火源中心正上方的溫度。計(jì)算結(jié)果可知當(dāng)鋼構(gòu)件沒(méi)有防火保護(hù)時(shí)，其升溫稍滯后于空氣升溫，但最終將與空氣溫度趨于一致；當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)有防火保護(hù)時(shí)，將逐漸緩慢升溫。

表1列出了5種火場(chǎng)溫度計(jì)算方法下不同時(shí)間時(shí)有保護(hù)鋼構(gòu)件與空氣的溫度，鋼構(gòu)件截面形狀系數(shù)，其中溫度折減值是在導(dǎo)熱系數(shù)為0.1，25mm保護(hù)層厚度下鋼構(gòu)件、空氣的溫差與空氣溫度的比值，即。

從表1中我們能得到，在火災(zāi)發(fā)生后15min時(shí)，除了火源功率較小的1MW大空間火災(zāi)外，在其他火場(chǎng)升溫計(jì)算條件下保護(hù)層對(duì)鋼構(gòu)件的保護(hù)能力基本一致，大約在91%左右。隨著火災(zāi)時(shí)間的推移，熱量逐漸向鋼構(gòu)件及其保護(hù)層傳遞，保護(hù)層的保護(hù)抵抗能力下降，鋼構(gòu)件溫度升高，在ISO834、ASTM-E119、20MW大空間升溫條件下的保護(hù)層保護(hù)能力相近，約為53%。而對(duì)于由烴類火災(zāi)升溫曲線計(jì)算得到的較高火場(chǎng)溫度下的保護(hù)層的保護(hù)能力略低，為48%；當(dāng)采用火源功率較小的1MW大空間火場(chǎng)升溫公式計(jì)算時(shí)，火場(chǎng)溫度較低，保護(hù)層的保護(hù)能力也略低，為46%。由此我們可以得出，在不同的火災(zāi)升溫曲線下，通過(guò)計(jì)算得到所需的鋼構(gòu)件的保護(hù)層厚度是不一樣的。特別是大空間火災(zāi)的鋼構(gòu)件升溫，由于火場(chǎng)溫度計(jì)算受多種因素影響，進(jìn)而影響鋼構(gòu)件的溫度值，大空間火災(zāi)在不同情況下鋼構(gòu)件的升溫與標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線計(jì)算得到的值差別較大，故在使用升溫曲線計(jì)算火場(chǎng)溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取對(duì)應(yīng)的升溫曲線，再根據(jù)式（2.1）～（2.5）來(lái)確定鋼構(gòu)件的溫度。

四、結(jié)論

通過(guò)計(jì)算分析可知，不同的火災(zāi)升溫曲線計(jì)算得到的火場(chǎng)溫度不同，進(jìn)而影響鋼構(gòu)件的溫度，最終會(huì)影響鋼構(gòu)件的保護(hù)層厚度。選取正確的火場(chǎng)升溫曲線對(duì)于準(zhǔn)確確定鋼構(gòu)件的保護(hù)層厚度，確保建筑的耐火性能，節(jié)約材料成本等具有重要意義。本文介紹的幾種火場(chǎng)溫度計(jì)算方法各有利弊，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況選取最優(yōu)的計(jì)算方法來(lái)確定火場(chǎng)溫度：

（1）標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線適用于易于發(fā)生轟然的室內(nèi)火災(zāi)，計(jì)算簡(jiǎn)單，對(duì)火場(chǎng)溫度值沒(méi)有精確要求時(shí)可以使用。其中ISO834、ASTM-E119適用于一般室內(nèi)火災(zāi)，烴類火災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線適用于由烴類可燃物引發(fā)的室內(nèi)火災(zāi)；

（2）大空間經(jīng)驗(yàn)升溫公式適用于占地面積較大或凈空高度較高的大空間火災(zāi)；

（3）當(dāng)需要通過(guò)確定室內(nèi)空間各點(diǎn)的溫度分布來(lái)確定鋼構(gòu)件的溫度時(shí)，可以采用區(qū)域模型或者場(chǎng)模型軟件模擬計(jì)算。

參考文獻(xiàn)

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第5篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】雜質(zhì)顆粒；水滑動(dòng)軸承；承載能力

在自然環(huán)境日趨遭受?chē)?yán)重污染的現(xiàn)狀下， 由于水技術(shù)具有無(wú)污染、摩擦因數(shù)低、經(jīng)濟(jì)節(jié)約等特殊優(yōu)點(diǎn)， 世界各國(guó)對(duì)水技術(shù)進(jìn)行了大量的應(yīng)用研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。最近十年來(lái)隨著新型材料的發(fā)展和加工技術(shù)的進(jìn)步， 克服了在早期水軸承中存在的諸如易腐蝕、易磨損、泄漏大、效率低等缺點(diǎn)， 水軸承開(kāi)始廣泛地進(jìn)入食品、造紙、紡織、醫(yī)療、消防、冶金、采礦、原子能動(dòng)力廠、海洋開(kāi)發(fā)等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

滑動(dòng)軸承在工作工程中常會(huì)出現(xiàn)一些微小雜質(zhì)顆?；烊虢橘|(zhì)而形成液固兩相流， 這一現(xiàn)象在實(shí)際應(yīng)用中往往是不可避免。這種液固兩相流對(duì)水滑動(dòng)軸承承載能力這一重要設(shè)計(jì)指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生一定的影響， 因此， 對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行研究是十分必要的。本文作者根據(jù)多相流數(shù)值計(jì)算理論， 分析雜質(zhì)的含量以及顆粒直徑對(duì)水滑動(dòng)軸承壓力場(chǎng)分布以及承載能力的影響。

1.介質(zhì)中雜質(zhì)的來(lái)源

1.1 系統(tǒng)中存在的潛伏雜質(zhì)

機(jī)械零件在鑄造、機(jī)加工、清洗、裝配、包裝運(yùn)輸過(guò)程中都會(huì)殘留微量的型砂、切屑、毛刺、淬火

鹽、灰塵、銹斑等， 一些大型的系統(tǒng)元件， 如水箱等均含有此類雜質(zhì)； 在系統(tǒng)的組裝過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一些雜質(zhì)， 如磨屑、鐵銹、焊渣等， 甚至在管接頭擰緊的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一些顆粒污染物。在機(jī)械系統(tǒng)尚末運(yùn)行之前， 這些雜質(zhì)就已經(jīng)潛伏在系統(tǒng)中。

1.2 從系統(tǒng)外部侵入的雜質(zhì)

在機(jī)器的使用管理與維修、更換元件時(shí)， 雜質(zhì)也會(huì)侵入系統(tǒng)。有些機(jī)械工作條件惡劣， 巖塵以及沙粒都會(huì)通過(guò)注水口、透氣口、軸端密封等處進(jìn)入系統(tǒng)。此類雜質(zhì)的主要種類為巖塵、沙粒、泥漿等。

1.3 由系統(tǒng)內(nèi)部生成的雜質(zhì)

主要是由于滑動(dòng)軸承在工作過(guò)程中發(fā)生摩擦磨損及表面疲勞和劃傷， 滑動(dòng)軸承表面公差配合不當(dāng)， 元件內(nèi)部的機(jī)械干擾、腐蝕、氣蝕， 液體在高壓高速下的沖蝕作用等原因造成的各種固體顆粒物。此類雜質(zhì)的主要種類為滑動(dòng)軸承材料顆粒， 如： 金屬顆粒、橡膠顆粒、塑料顆粒等。

2.多相流流體理論

由于有固體顆?；烊肓俗鳛榻橘|(zhì)的水中， 因此水由單相流體變?yōu)槎嘞嗔黧w， 單純的流體就變?yōu)榱藦?fù)雜的液-固兩相流體， 固體顆粒的存在會(huì)在一定程度上影響水的物化特性以及性能， 使其表現(xiàn)出一些與純水所不同的性質(zhì)。多相流是一種復(fù)雜的物理現(xiàn)象， 隨著計(jì)算流體力學(xué)理論研究的深入和計(jì)算能力的提高為深入了解多相流動(dòng)提供了基礎(chǔ)，對(duì)多相流進(jìn)行數(shù)值模擬已經(jīng)迅速發(fā)展成為了一種極其重要和有效的研究手段。目前應(yīng)用最多的多相流數(shù)值計(jì)算方法有歐拉-歐拉方法和歐拉-拉格朗日方法。

2.1 歐拉-歐拉方法

歐拉法著眼于空間的點(diǎn)， 基本思想是考察空間每一個(gè)點(diǎn)上的物理量及其變化。在歐拉法中， 不同相被處理成互相貫穿的連續(xù)介質(zhì)。各相的體積比率是時(shí)間和空間的連續(xù)函數(shù)， 其體積分比率之和等于1。從各相的守恒方程可以推導(dǎo)出一組方程， 這些方程對(duì)于所有的相都具有類似的形式。從實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以建立一些特定的關(guān)系， 從而能使上述方程封閉。對(duì)于小顆粒流則可以通過(guò)應(yīng)用分子運(yùn)動(dòng)論的理論使方程封閉。

2.2 歐拉-拉格朗日方法

拉格朗日法著眼于流體的質(zhì)點(diǎn)， 基本思想是跟蹤每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)全過(guò)程， 記錄每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在每一時(shí)刻、每一位置的各個(gè)物理量及其變化。主體相是利用歐拉法計(jì)算， 而離散顆粒則是利用拉格朗日法進(jìn)行粒子跟蹤， 這就是所謂的歐拉-拉格朗日模型。將主體相作為連續(xù)相， 直接求解時(shí)均 Nav ier -Stokes方程； 將稀疏相視為離散顆粒， 通過(guò)計(jì)算流場(chǎng)中大量的粒子、氣泡或是液滴的運(yùn)動(dòng)得到的。此模型雖然計(jì)算量龐大， 但是相對(duì)歐拉模型來(lái)講， 精確度要更高一些。離散相模型能更準(zhǔn)確地模擬氣-固兩相流動(dòng)和一些粒子負(fù)載流以及用于跟蹤固體顆粒、氣泡、液滴在連續(xù)相中運(yùn)動(dòng)軌跡。該模型的一個(gè)基本假設(shè)是， 作為離散的第二相的體積比率應(yīng)很低， 一般需要離散相含量不超過(guò) 15%。由于雜質(zhì)在介質(zhì)中含量一般不會(huì)超過(guò) 10%，故選用歐拉-拉格朗日方法來(lái)計(jì)算。并且考慮到作者所研究的固液密度有較大差異， 且兩相間無(wú)質(zhì)量交換， 因此對(duì)于連續(xù)相的計(jì)算選擇改進(jìn)的 k - ε分散湍流模型。

在湍流多相流動(dòng)中， 動(dòng)量交換項(xiàng)包含了固相瞬態(tài)分布和湍流流體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系， 能夠考慮到由湍流流體運(yùn)動(dòng)輸送的固相分布。在歐拉-拉格朗日模型中描述離散相 （雜質(zhì)顆粒） 的運(yùn)動(dòng)軌跡是靠作用在顆粒上的力的方程所得到的。單個(gè)顆粒在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的力有曳力、壓力梯度力、附加質(zhì)量力、Basset力、Saf fman升力和M agnus力、重力等。但在作者所研究的液固兩相流動(dòng)中， 由于顆粒粒徑較小、含量較低， 顆粒所受的流體曳力是最主要的， 其他力在量級(jí)上與之相比非常小， 因此將其忽略不計(jì)。

3 .分析

3.1 雜質(zhì)含量對(duì)性能的影響

在一定范圍內(nèi)， 隨著雜質(zhì)含量的增加， 水膜的壓力值增大， 尤其是靠近楔形滑塊水膜入口處的壓力值明顯增加， 壓力梯度變小。但總體的壓力分布規(guī)律基本不受雜質(zhì)含量變化的影響。水滑動(dòng)軸承的承載能力隨滑塊速度的增大而增加； 隨水中雜質(zhì)含量的增大， 滑動(dòng)軸承的承載能力隨滑塊速度加大的增幅愈加明顯： 當(dāng)速度為 5 m / s時(shí)， 水中雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的滑動(dòng)軸承的承載能力基本與水中無(wú)雜質(zhì)的滑動(dòng)軸承承載能力相近； 而當(dāng)速度為 50 m / s時(shí)， 水中雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的滑動(dòng)軸承承載力則達(dá)到水中無(wú)雜質(zhì)時(shí)滑動(dòng)軸承承載能力的 2倍左右?？梢?jiàn)介質(zhì)中雜質(zhì)含量的增加在一定程度上可以比較明顯地提高滑動(dòng)軸承的承載能力。這一數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與以往學(xué)者的多相流理論研究結(jié)果是相符的， 一些學(xué)者的實(shí)驗(yàn)也表明在水中添加一定含量的固體介質(zhì)可以提高水滑動(dòng)軸承的承載能力。雖然水中雜質(zhì)含量的增加可以提高軸承的承載能力， 可是在一般工況條件下， 水中雜質(zhì)并非為提高滑動(dòng)軸承承載能力而專門(mén)添加的顆粒， 大多是混入水中的巖塵顆粒以及沙石顆粒， 其顆粒形狀大小不一并且有的顆粒有尖角。根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明： 隨著水中雜質(zhì)含量的增加， 滑動(dòng)軸承的磨損量會(huì)大幅增加， 從而將較大程度地降低滑動(dòng)軸承的使用壽命， 而這也正是在實(shí)際工作中應(yīng)該盡量避免發(fā)生的現(xiàn)象。

3.2 雜質(zhì)粒徑對(duì)性能的影響

雜質(zhì)顆粒直徑的變化對(duì)于膜的壓力分布以及滑動(dòng)軸承承載能力的影響都十分有限，基本上可以忽略不計(jì)。

而當(dāng)水中混入的雜質(zhì)顆粒直徑大于軸承的最小水膜厚度時(shí)， 由于顆粒粒徑大于水膜的厚度， 因此顆粒與滑動(dòng)軸承的兩個(gè)表面均發(fā)生直接接觸， 將直接承擔(dān)部分滑動(dòng)軸承載荷。此時(shí)的計(jì)算已經(jīng)不能采用簡(jiǎn)單的多相流理論， 而要綜合考慮顆粒和滑動(dòng)軸承表面的彈性變形。雜質(zhì)顆粒直徑大于最小水膜厚度時(shí)， 會(huì)加大滑動(dòng)軸承的磨損， 這種情況也是要盡量避免的。鑒于以上的分析， 可以設(shè)定系統(tǒng)過(guò)濾網(wǎng)的最大過(guò)濾直徑不能超過(guò)膜最小厚度。

4.結(jié)論

4.1隨著水中雜質(zhì)含量的增加， 水滑動(dòng)軸承的水膜壓力增大， 但水膜壓力的分布規(guī)律基本不受雜質(zhì)含量變化的影響。

4.2隨著水中雜質(zhì)顆粒含量的增加， 水滑動(dòng)軸承的承載能力也相應(yīng)增加； 隨滑塊速度的增加，

第6篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

一、理論力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)，也稱為經(jīng)典力學(xué)。理論力學(xué)通常分為兩大部分：牛頓力學(xué)和分析力學(xué)。其中，牛頓力學(xué)是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)，從分析物體受力情況入手，探討物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律；分析力學(xué)是以達(dá)朗伯原理為基礎(chǔ)，分析物體的能量情況，由此探討物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律。大部分工科專業(yè)都會(huì)接觸較多的機(jī)械運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，所以理論力學(xué)是工科院校的技術(shù)基礎(chǔ)課。又因?yàn)槔碚摿W(xué)研究的是最普遍最基本的規(guī)律，所以也是一系列后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)，很多課程如“材料力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“彈性力學(xué)”“流體力學(xué)”“振動(dòng)理論”“斷裂力學(xué)”都以理論力學(xué)的內(nèi)容為基礎(chǔ)?？梢?jiàn)，理論力學(xué)是大學(xué)工科專業(yè)學(xué)生的必修課，在課程建設(shè)中占有重要地位。目前大多數(shù)理論力學(xué)教學(xué)采取傳統(tǒng)的教學(xué)模式。開(kāi)學(xué)初，教師會(huì)根據(jù)教學(xué)大綱制定教學(xué)計(jì)劃，然后按照教學(xué)計(jì)劃中的教學(xué)進(jìn)度給學(xué)生上課。上課的時(shí)間是固定的，這使得教師很難根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自主和拓展教學(xué)。而且在高校倡導(dǎo)縮減課時(shí)的大背景下，理論力學(xué)課時(shí)有限，對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)要求高的專業(yè)如土木工程、機(jī)械工程等設(shè)置為72學(xué)時(shí)，而對(duì)于力學(xué)基礎(chǔ)要求不高的專業(yè)如消防和安全專業(yè)為64學(xué)時(shí)，這還包括4~6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)。在這樣的條件下，教師在課堂上會(huì)用大部分時(shí)間講解基本概念、基本原理以及公式推導(dǎo)，很難有時(shí)間進(jìn)行課堂測(cè)試和練習(xí)。教師為了完成課時(shí)進(jìn)度，會(huì)忽略學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)和掌握的效果。

二、探究式教學(xué)方法理論背景和實(shí)施

探究性教學(xué)方法開(kāi)展由問(wèn)題開(kāi)始，采用探索性學(xué)習(xí)方式，發(fā)揮了學(xué)生的自主性，具有合作交流的特征；探索性教學(xué)要遵循適度、引發(fā)興趣以及可操作原則；探索性教學(xué)通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)情境、提出問(wèn)題，學(xué)生分析問(wèn)題、提出猜想、驗(yàn)證猜想、分析總結(jié)等環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)施。由此可見(jiàn)，探究性學(xué)習(xí)是一種積極的學(xué)習(xí)過(guò)程。翻轉(zhuǎn)課堂是近年來(lái)教育界關(guān)注的熱點(diǎn)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程中，教師提前制作學(xué)習(xí)任務(wù)的微視頻，讓學(xué)生在課前學(xué)習(xí)微視頻課程，課內(nèi)師生通過(guò)交流方式完成解惑和知識(shí)內(nèi)化的過(guò)程。這種模式激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，有效改善了灌輸式教育的弊端。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，微視頻設(shè)計(jì)和制作是一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。微視頻要求短小精悍，長(zhǎng)度在3~30分鐘為宜，方便學(xué)生利用移動(dòng)終端如手機(jī)、平板電腦在碎片式的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。教學(xué)微視頻的內(nèi)容必須是完整的，集中解決一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，層次結(jié)構(gòu)清晰，循序漸進(jìn)。微視頻要生動(dòng)形象，圖文并茂便于理解和記憶，長(zhǎng)短適中，抓住學(xué)習(xí)者的注意力。可以借鑒網(wǎng)絡(luò)科普微視頻制作的優(yōu)點(diǎn)，如畫(huà)面簡(jiǎn)潔而靈動(dòng)、知識(shí)點(diǎn)集中，但又要兼顧教學(xué)視頻的嚴(yán)謹(jǐn)和避免過(guò)多的娛樂(lè)性。

三、理論力學(xué)適合探究式教學(xué)方法的設(shè)計(jì)流程

理論力學(xué)不同于數(shù)學(xué)課，研究實(shí)際問(wèn)題，關(guān)注物理意義；又不同于物理課，研究既定性又定量，會(huì)有大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)。探究式教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)可以是與生活息息相關(guān)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件問(wèn)題，這容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。理論力學(xué)這門(mén)課程內(nèi)容多而抽象，為了在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生完成教學(xué)大綱所規(guī)定的內(nèi)容，并充分利用課下時(shí)間進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)和題目的強(qiáng)化，所以借鑒探究式學(xué)習(xí)方法的新理念，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)新模式，借助微視頻新媒體手段，具體的教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。理論力學(xué)探究式教學(xué)流程中，課前教師圍繞課程重點(diǎn)和難點(diǎn)，選擇一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合例題，按照前述微視頻制作的注意事項(xiàng)準(zhǔn)備能吸引學(xué)生注意力的教學(xué)微視頻。微視頻并下達(dá)課前任務(wù)書(shū)，同時(shí)將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，小組成員完成微視頻的學(xué)習(xí)并查閱相關(guān)資料，通過(guò)QQ、微信等聊天工具進(jìn)行交流，共同完成任務(wù)書(shū)中的學(xué)習(xí)任務(wù)。在這一過(guò)程中，小組組長(zhǎng)負(fù)責(zé)監(jiān)督，教師根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況給予考核評(píng)分。課堂上主要由教師和學(xué)生互動(dòng)完成教學(xué)任務(wù)，首先教師會(huì)針對(duì)微視頻中所涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提問(wèn)，了解學(xué)生掌握情況。再在課堂上播放微視頻，并針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和提醒，然后與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的舉一反三題目進(jìn)行隨堂測(cè)試，教師走下講臺(tái)做巡回指導(dǎo)。在這一過(guò)程中，教師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)和講解。在這一輪中似乎并沒(méi)有節(jié)約課堂時(shí)間，但實(shí)際上由于學(xué)生主動(dòng)參與，對(duì)問(wèn)題反復(fù)認(rèn)識(shí)和消化，使得課堂講授變得容易和順暢，會(huì)節(jié)約課堂講授時(shí)間。課后，學(xué)生要完成作業(yè)，并把問(wèn)題反饋給教師，教師對(duì)學(xué)習(xí)效果做進(jìn)一步評(píng)價(jià)，學(xué)生如果還存在疑問(wèn)，可以進(jìn)行單獨(dú)答疑，如果發(fā)現(xiàn)整體學(xué)習(xí)效果不好，還要返回課堂重新幫助學(xué)生解惑。

四、理論力學(xué)探究式教學(xué)方法案例

現(xiàn)結(jié)合一個(gè)教學(xué)案例來(lái)說(shuō)明理論力學(xué)探究式教學(xué)方法的實(shí)施。點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中速度合成定理這部分內(nèi)容是教學(xué)難點(diǎn)。本案例中假設(shè)已經(jīng)講過(guò)了點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中相關(guān)概念和定理，討論過(guò)簡(jiǎn)單的例題。為了表述一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)，在微視頻中首先把速度合成定理相關(guān)概念和定理交代清楚，如動(dòng)點(diǎn)動(dòng)系選取，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、牽連運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)速度、相對(duì)速度、牽連速度概念、速度合成定理。注意微視頻制作過(guò)程中充分利用生活實(shí)例使概念和公理通俗易懂。微視頻中的單元包括：①引入單旋翼式直升機(jī)例子如圖2（P73），分析螺旋槳上M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)：在地面上看M點(diǎn)作螺旋線運(yùn)動(dòng)，在飛機(jī)上看M點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，機(jī)身相對(duì)地面直線平移。②要弄清“一點(diǎn)二系三運(yùn)動(dòng)”，“一點(diǎn)”即動(dòng)點(diǎn)，此例中選M點(diǎn)；二系所指固結(jié)于地面上的靜坐標(biāo)系“Oxy”，固結(jié)于相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)物體上的動(dòng)坐標(biāo)系O’x’y’，如機(jī)艙。三運(yùn)動(dòng)包括絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于靜系的運(yùn)動(dòng)，如：P點(diǎn)相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)系的運(yùn)動(dòng)，如：P點(diǎn)相對(duì)機(jī)機(jī)身的運(yùn)動(dòng)；牽連運(yùn)動(dòng)，即動(dòng)系相對(duì)于靜系的運(yùn)動(dòng)，如：飛機(jī)相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)。③將實(shí)例上升為理論模型。微視頻中通過(guò)動(dòng)畫(huà)顯示理論模型并配以解說(shuō)來(lái)說(shuō)明模型中各個(gè)量的物理量含義。用解析法推導(dǎo)和說(shuō)明三大速度，并推導(dǎo)點(diǎn)的速度合成定理。④然后通過(guò)一道例題來(lái)生動(dòng)的說(shuō)明動(dòng)點(diǎn)動(dòng)系如何選取以及速度合成定理的應(yīng)用。例題可選如圖3所示機(jī)構(gòu)的經(jīng)典題目分析，但是要注意深入淺出的講解，讓學(xué)生容易理解。采取探究式的教學(xué)模式，由于微視頻的制作中所挑選的例題具有一定的代表性，能很好地反映知識(shí)點(diǎn)難度，并且微視頻是一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以通過(guò)自學(xué)來(lái)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在這一過(guò)程中學(xué)生會(huì)充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的積極性，提高對(duì)知識(shí)的掌握度，并大量的節(jié)省課堂時(shí)間，改善學(xué)習(xí)效果。

作者:李英杰 左建平 張 芳 劉德軍 單位:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：給排水工程；OBE；培養(yǎng)模式；工程素質(zhì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）34-0157-02

給排水工程是工科學(xué)科中的一種，旨在培養(yǎng)適應(yīng)市政、環(huán)保、建筑等行業(yè)給排水工程技術(shù)生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的，掌握從事給排水工程設(shè)計(jì)、施工、水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理、水環(huán)境及水污染監(jiān)測(cè)分析等職業(yè)崗位實(shí)際工作的基本能力和基本技能，具有必備的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的高素質(zhì)技能型專門(mén)人才[1]。2015年4月16日國(guó)務(wù)院印發(fā)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（俗稱“水十條”）[2]，對(duì)水污染防治提出了階段性治理目標(biāo)。同時(shí)，大量新型建筑體系出現(xiàn)，對(duì)給排水設(shè)計(jì)提出了更多更高的要求。本文借鑒OBE工程教育理念，研究本專業(yè)改革與創(chuàng)新，更好的培養(yǎng)能適應(yīng)新形勢(shì)、具備一定職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)技能，能夠迅速適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作的給排水專業(yè)高級(jí)工程技術(shù)型人才。

一、OBE工程教育模式概述

成果導(dǎo)向的教育模式（Outcomes-based Education，縮寫(xiě)為OBE）最早出現(xiàn)于美國(guó)和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革，后應(yīng)用于工程教育領(lǐng)域，是以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來(lái)組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式，由學(xué)習(xí)成果驅(qū)動(dòng)整個(gè)課程活動(dòng)和學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出評(píng)價(jià)[3]。成果導(dǎo)向教育理念與傳統(tǒng)教育理念的最大區(qū)別，是要求教育者對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力水平先進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后通過(guò)各種合適的教育手段和結(jié)構(gòu)來(lái)保證學(xué)生達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》（2010-2020年）提出了“重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型復(fù)合型人才培養(yǎng)規(guī)?！钡牟渴鸷鸵螅?013年6月，我國(guó)被接納為工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的國(guó)際互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》簽約成員。這都說(shuō)明，在工程教育領(lǐng)域引入成果導(dǎo)向教育理念具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、OBE理念下的給排水工程教學(xué)改革

1.成果導(dǎo)向的給排水專業(yè)學(xué)習(xí)成果確定。給排水專業(yè)主要分為市政給排水與建筑給排水兩個(gè)大方向，包括給水處理廠、給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)、建筑給水排水工程和污水處理廠的設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)方面。在成果導(dǎo)向教育理念下，教育者需要完成的核心目標(biāo)就是讓學(xué)生取得該專業(yè)所要求的能力和水平。中國(guó)工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)畢業(yè)生提出了十條要求，結(jié)合給排水專業(yè)性質(zhì)，可將要求總結(jié)如下：掌握流體力學(xué)、工程制圖、水處理微生物、水泵與水泵站、工程力學(xué)、工程測(cè)量學(xué)等基礎(chǔ)工程學(xué)科的基本理論；掌握給水工程、給水排水管網(wǎng)工程、建筑給水排水工程、排水工程的基本原理和設(shè)計(jì)方法；掌握市政工程招投標(biāo)的基本知識(shí)和技術(shù)方法；了解水科學(xué)與技術(shù)的前沿理論和發(fā)展動(dòng)態(tài)；具備環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水環(huán)境監(jiān)測(cè)和分析、環(huán)境規(guī)劃管理的初步能力。

2.成果導(dǎo)向的給排水專業(yè)課程體系構(gòu)建。學(xué)習(xí)成果代表了一種能力結(jié)構(gòu)，這種能力主要通過(guò)課程體系構(gòu)建來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，課程體系構(gòu)建對(duì)達(dá)成學(xué)習(xí)成果尤為重要。能力結(jié)構(gòu)與課程體系結(jié)構(gòu)應(yīng)有一種清晰的映射關(guān)系，能力結(jié)構(gòu)中的每一種能力要有明確的課程來(lái)支撐，換句話說(shuō)，課程體系的每門(mén)課程要對(duì)實(shí)現(xiàn)能力結(jié)構(gòu)有確定的貢獻(xiàn)。按照給排水職業(yè)能力培養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，對(duì)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，將崗位職業(yè)技能要求與課程授課內(nèi)容進(jìn)行融合，如下頁(yè)表1所示。

3.成果導(dǎo)向的給排水專業(yè)教學(xué)策略制定。課堂教學(xué)是使學(xué)生能夠達(dá)到畢業(yè)要求、達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的教育模式中，教育者往往以教材為主線傳授學(xué)生知識(shí)，但是隨著給排水行業(yè)的快速發(fā)展，行業(yè)規(guī)范在不斷的修訂完善，如建筑消防部分，2015年就同時(shí)廢止了《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50016-2006）和《高層民用建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50045-95），啟用新的《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50016-2014）和《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014），新規(guī)范對(duì)建筑防火要求進(jìn)行了多出修訂，但大多數(shù)教材并沒(méi)有及時(shí)更新，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容滯后于市場(chǎng)的需求，不能盡快適應(yīng)工作崗位的需要。因此教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該不拘泥于教材，而應(yīng)該通過(guò)各種新型教學(xué)手段，如動(dòng)畫(huà)視頻演示、大量引入實(shí)際工程案例等方法，從實(shí)際應(yīng)用的角度著重培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。例如，在《建筑給水排水工程》這一門(mén)課程中，可以采用動(dòng)畫(huà)視頻的方式讓學(xué)生直觀了解彎頭、三通、四通、分水器等管件的連接方式，可以結(jié)合實(shí)際工程圖紙講解建筑給排水各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

4.成果導(dǎo)向的給排水專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)安排。給排水專業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。目前的教育模式中，課程設(shè)計(jì)質(zhì)量尚能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但是課外實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題、水廠安全問(wèn)題、實(shí)習(xí)周期問(wèn)題等，往往達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。因此建議采用集中和分散相結(jié)合的方式，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)教師統(tǒng)一聯(lián)系安排實(shí)習(xí)地點(diǎn)，畢業(yè)實(shí)習(xí)則有學(xué)生自主聯(lián)系實(shí)習(xí)單位，并盡量將實(shí)習(xí)內(nèi)容與自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題相結(jié)合，以利于學(xué)生更快的融入工程實(shí)踐。

此外，還可以通過(guò)開(kāi)展科研訓(xùn)練的辦法培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料、了解行業(yè)前沿動(dòng)態(tài)的能力，同時(shí)提高科研、創(chuàng)新和動(dòng)手能力。專業(yè)教師還應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生積極申請(qǐng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目以及校級(jí)本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目；學(xué)生也可以直接參與專業(yè)教師的在研課題。武漢輕工大學(xué)給排水專業(yè)本科生近年來(lái)多名本科學(xué)生參與教師立項(xiàng)課題，內(nèi)容涉及垃圾填埋場(chǎng)滲濾液性質(zhì)分析及無(wú)害化處理、污泥減量及穩(wěn)定處理等。學(xué)生通過(guò)參與整體項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的全過(guò)程，不僅拓寬了給排水工程領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)，而且有助于培養(yǎng)自身的工程設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

5.成果導(dǎo)向的給排水專業(yè)學(xué)習(xí)成果評(píng)估。成果導(dǎo)向教育理念不過(guò)分關(guān)注教師的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，而是將焦點(diǎn)放在評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果上。因此，對(duì)學(xué)習(xí)成果的評(píng)估不宜采用期末考試卷面成績(jī)一刀切的方式，而應(yīng)該采用多元和梯次的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)某一門(mén)課程，在不同時(shí)間對(duì)已經(jīng)完成的學(xué)習(xí)成果，分別進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)，并和設(shè)定的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行對(duì)比，找出不足。

三、結(jié)論

采用OBE成果導(dǎo)向教育理念培養(yǎng)給排水專業(yè)人才，是實(shí)現(xiàn)由“內(nèi)容為本”向“學(xué)生為本”的根本轉(zhuǎn)變，教學(xué)目標(biāo)先于教學(xué)內(nèi)容而存在。在OBE模式中，學(xué)生可以清晰地預(yù)見(jiàn)學(xué)習(xí)成果，即需要掌握哪些方面基本知識(shí)點(diǎn)和技能。OBE不限定教師采取什么樣的教育方法和教育內(nèi)容，這為教師充分地展現(xiàn)教育藝術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)提供了廣闊空間。學(xué)校可以開(kāi)展階段性的學(xué)習(xí)產(chǎn)出評(píng)估，及時(shí)檢查與預(yù)期目標(biāo)之間的差距，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果即使調(diào)整教學(xué)結(jié)構(gòu)和資源配置，提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)教育部.普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄[Z].2015.

第8篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)，節(jié)能減排設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

近年來(lái)的社會(huì)發(fā)展中，伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題之間的矛盾日益尖銳，成為影響城市化發(fā)展和人們生活水平的主要因素。截至目前，在城市化發(fā)展之中，由于建筑能耗造成的能源耗費(fèi)現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，已成為整個(gè)社會(huì)發(fā)展中能源浪費(fèi)的核心結(jié)構(gòu)。領(lǐng)因此，在目前的建筑工程項(xiàng)目中，節(jié)能減排為主的新型空調(diào)系統(tǒng)逐漸受到人們的重視，也成為建筑工程中備受關(guān)注的環(huán)節(jié)。

1．暖通空調(diào)系統(tǒng)組成和主要特點(diǎn)

1.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)組成

暖通空調(diào)主要指的是集采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)裝置和相關(guān)系統(tǒng)為一體的綜合性空調(diào)設(shè)備。這種設(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中其涉及范圍非常廣泛，其包含有物理學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械學(xué)、熱力學(xué)等多個(gè)不同的工作領(lǐng)域，因此來(lái)說(shuō)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的工作，也是多個(gè)不同的工作體系和環(huán)節(jié)。

1.2 特點(diǎn)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用中，其最大的特點(diǎn)在于能夠創(chuàng)造出一個(gè)舒適、宜人、優(yōu)雅的室內(nèi)環(huán)境，而一般的空調(diào)系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中最多只是解決室內(nèi)環(huán)境的冷暖問(wèn)題，而很少進(jìn)行空氣處理。

2.現(xiàn)階段暖通空調(diào)工程中存在問(wèn)題

在現(xiàn)階段的規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，暖通空調(diào)工程要滿足社會(huì)人們的生活、生產(chǎn)需求。與我國(guó)氣候條件較為相似的發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)每平方米建筑物的采暖的能源消耗量達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的 2~3 倍，還不能達(dá)到這些發(fā)達(dá)國(guó)家所提供的建筑環(huán)境舒適度。 分析這里面的原因，主要包括下面兩點(diǎn)：其一是暖通設(shè)計(jì)人員沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行基本原則，沒(méi)有按照因地制宜的原則有效地作出合理的設(shè)計(jì)；其二是與暖通空調(diào)相匹配的供熱排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)在施工中也存在較多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。施工是實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)工程功能的重要環(huán)節(jié)。 現(xiàn)階段由于管理制度不完善，相關(guān)從業(yè)人員沒(méi)有優(yōu)秀的職業(yè)素養(yǎng)。 導(dǎo)致在暖通空調(diào)工程施工過(guò)程中，施工企業(yè)為了追求更多的利潤(rùn)而在材料上以次充好，盲目追趕工期，造成工程存在較多的質(zhì)量隱患。

除了設(shè)計(jì)和施工階段導(dǎo)致的暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗過(guò)大外，運(yùn)行管理階段也是影響其能耗的一大環(huán)節(jié)。管理人員需要結(jié)合建筑物的采暖空調(diào)負(fù)荷的狀態(tài)、相關(guān)設(shè)備的使用狀況以及室內(nèi)外環(huán)節(jié)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。 施工企業(yè)還需要重視暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用中的維護(hù)工作，需要確保殘余暖通工程維護(hù)的工作人員具備一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，懂得根據(jù)建筑物室內(nèi)外溫度變化情況來(lái)調(diào)節(jié)暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，盡量降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗量。

3.暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)

建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排的設(shè)計(jì)， 需要在系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的基礎(chǔ)上，控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的投資成本、運(yùn)行成本達(dá)到節(jié)能減排的目的。因此，暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)人員需要緊密聯(lián)系工程實(shí)際，結(jié)合有關(guān)的節(jié)能減排設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采取必要的優(yōu)化措施，發(fā)揮不同給排水、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施，達(dá)到節(jié)能減排的最終目的。

3.2 設(shè)計(jì)的基本原則

暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)企業(yè)要嚴(yán)格要求有關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑暖通空調(diào)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)建筑物的冷熱負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算并提出相應(yīng)的節(jié)能措施。 確定暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員要與建設(shè)方進(jìn)行深入溝通，并充分了解工程現(xiàn)場(chǎng)情況，根據(jù)建筑物的負(fù)荷情況和建筑功能要求、 當(dāng)?shù)氐哪茉刺攸c(diǎn)和氣候特征綜合考慮，合理地進(jìn)行管道設(shè)備的布置，保證暖通空調(diào)工程施工過(guò)程中，與結(jié)構(gòu)土建、建筑裝飾、水電、消防等專業(yè)人員進(jìn)行配合與協(xié)調(diào)，保證暖通空調(diào)工程的節(jié)能減排目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

3.3 節(jié)能減排優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本策略

3.3.1 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑物的空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)釋放大量的熱量，有效地轉(zhuǎn)移這些熱量， 從而保證建筑物空調(diào)系統(tǒng)正常溫度地運(yùn)行時(shí)一個(gè)重要的過(guò)程。隨著城市建筑物的高度和建筑面積日益增大，建筑物產(chǎn)生的余熱也日益增加。因此在建筑物中使用水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以解決建筑物空調(diào)散熱的問(wèn)題， 并且該系統(tǒng)的運(yùn)行成本相比較傳統(tǒng)空調(diào)會(huì)大幅度降低。 空調(diào)系統(tǒng)末端宜采用新風(fēng)換氣機(jī)組的形式，通過(guò)新風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)之前與回風(fēng)有效熱量交換的方式，達(dá)到降低耗電的目的。

3.3.2 空調(diào)水系統(tǒng)

空調(diào)睡系統(tǒng)中的開(kāi)式系統(tǒng)在設(shè)備運(yùn)行時(shí)的水泵揚(yáng)程容易消耗較大的能量，設(shè)計(jì)時(shí)采用閉式的水循環(huán)系統(tǒng)可以降低能耗。 這是因?yàn)殚_(kāi)式水循環(huán)系統(tǒng)中的冷、熱水使用同一個(gè)管路形成回路，因此冷熱交替過(guò)程中消耗較多的能量?？照{(diào)的回路布置與空調(diào)運(yùn)行成本具有較大的關(guān)系，如果空調(diào)水系統(tǒng)較為龐大，其較大回路阻力導(dǎo)致不同回路間負(fù)荷差距較大，造成較多能耗的產(chǎn)生，因此應(yīng)使用變頻泵系統(tǒng)。 此外，還可以在空調(diào)冷熱源側(cè)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)有不同負(fù)荷級(jí)別的水泵進(jìn)行水循環(huán)，可以進(jìn)一步降低能耗。 另外，大型建筑的空調(diào)管路較長(zhǎng)，所以冷熱量損失也將必然增加。設(shè)計(jì)施工過(guò)程中空調(diào)管路的保溫必須嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以避免不必要的損失。

3.3.3 空調(diào)冷熱源

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷熱源宜采用集中設(shè)置的冷(熱)水機(jī)組或換熱設(shè)備。 當(dāng)前各種機(jī)組、設(shè)備品種繁多，電制冷機(jī)組、溴化鋰吸收式制冷機(jī)組、冰蓄冷空調(diào)機(jī)組及水地源熱泵空調(diào)機(jī)組等各具特色，由于機(jī)組或設(shè)備的選擇受占地面積、使用特征、當(dāng)?shù)啬茉捶N類、投資和運(yùn)行費(fèi)用、環(huán)保規(guī)定等多種因素的影響和制約，設(shè)計(jì)人員只有在充分做好上述因素的調(diào)研后，客觀全面地對(duì)冷熱源方案進(jìn)行綜合論證，才能真正達(dá)到節(jié)能、使用效果的雙贏目的。

4.暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

4.1 提高建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗是建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的一部分能耗，提高建筑物的保溫性能，可以有效地降低暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行所帶來(lái)的損耗。 因此需要結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能進(jìn)行改善，可以在一定程度上控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

4.2 冰蓄冷系統(tǒng)應(yīng)用

我國(guó)不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r存在較大的不平衡性，因此各地區(qū)的用電高峰、低谷時(shí)段也具有較大的差異性，因此容易產(chǎn)生不同的用電高峰時(shí)段出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張，而用電低谷階段又發(fā)生能源過(guò)剩的現(xiàn)象，容易造成較大能源浪費(fèi)。 針對(duì)這種情況可以應(yīng)用蓄冷系統(tǒng)將用電高峰時(shí)段所產(chǎn)生的電量制作成冰， 從而可以在用電低谷階段進(jìn)行釋放，緩解建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的用電消耗。

4.3 變頻系統(tǒng)的應(yīng)用

暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中， 通常是不會(huì)產(chǎn)生全負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)象，因?yàn)橄到y(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，其所處的外部環(huán)境也在隨時(shí)發(fā)生變化，所以其負(fù)荷也會(huì)隨著環(huán)境的變化而產(chǎn)生一定的變化。 同時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行條件是保證穩(wěn)定的額定功率， 一旦額定功率發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生全負(fù)荷輸出的現(xiàn)象，這時(shí)就會(huì)造成能源的浪費(fèi)。 如果能夠運(yùn)用變頻技術(shù)將其額定功率的變化控制在科學(xué)的范圍內(nèi)，空調(diào)系統(tǒng)本身就不會(huì)由于額定功率的改變而形成全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這樣就達(dá)到了節(jié)能的目的。 因此，變頻技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的使用時(shí)空調(diào)節(jié)能要求的必然結(jié)果，使用變頻技術(shù)不僅可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中的一些不足進(jìn)行改善，同時(shí)還可以在一定程度上降低耗能，節(jié)約空調(diào)運(yùn)行的費(fèi)用。

結(jié)語(yǔ)

暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排設(shè)計(jì)，需要綜合考慮工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、 施工以及后期運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中的能耗控制，在確保建筑物功能的實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，建設(shè)能源消耗，從而最終實(shí)現(xiàn)建筑能耗的降低的目標(biāo)，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：流體力學(xué)在消防中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：水資源；污水循環(huán)利用；城市污水

1 水資源的短缺現(xiàn)狀

天津是我國(guó)嚴(yán)重缺水城市之一,它的特殊地理位置決定了汛期因水而憂、非汛期又因無(wú)水而愁.根據(jù)中央對(duì)天津的新定位、新要求,在可持續(xù)發(fā)展治水思路指導(dǎo)下,采取以南水北調(diào)和引灤入津水為主、本地水和引黃濟(jì)津水及海水、中水、微咸水、雨洪水等非常規(guī)水為輔多水源的統(tǒng)一優(yōu)化配置等對(duì)策,不僅可以保證中心城區(qū)用水安全,而且還滿足了服務(wù)濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放的要求.

2 城市污水如何更好的循環(huán)利用

污水的回用關(guān)鍵還是取決于適合該地區(qū)的特點(diǎn)，有效地進(jìn)行回收利用.例如日本創(chuàng)造了中水管道系統(tǒng)，在建筑群內(nèi)設(shè)雙管供水系統(tǒng)，利用再生污水沖刷廁所、作冷卻水、澆花園和草地、沖洗馬路和汽車(chē)或作景觀、消防用水，獲得了顯著成效。以色列則是一個(gè)水資源極度貧乏的國(guó)家，因此污水已經(jīng)成為該國(guó)重要的水資源之一。該國(guó)將污水回用以法律的形式給予保障，如法律規(guī)定在緊靠地中海的濱海地區(qū)，若污水沒(méi)有充分利用就不允許使用海水淡化水。污水資源給以色列帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益，不僅實(shí)現(xiàn)了全國(guó)糧食自給，而且還將棉花、花生等出口到了歐洲。

我們可以借鑒其他國(guó)家的模式，再根據(jù)自身的特點(diǎn)把城市污水排放之后，進(jìn)入各系統(tǒng)污水處理廠進(jìn)行處理。根據(jù)對(duì)于處理后的不同需要，在原有設(shè)施的基礎(chǔ)之上，增設(shè)不同的處理工藝對(duì)污水進(jìn)行處理。以天津紀(jì)莊子污水處理廠為例，設(shè)立專門(mén)的管理機(jī)構(gòu)對(duì)回用水的安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，嚴(yán)格控制回用水的輸出水質(zhì)，回用水可根據(jù)處理程度部分用于農(nóng)業(yè)灌溉，部分用于工業(yè)，城市設(shè)施（包括景觀用水）以及地下水回灌。天津市位于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的中心，是近代工業(yè)的發(fā)源地，近代北方最我國(guó)北方的海運(yùn)與工業(yè)中心。天津市可考慮將污水經(jīng)有效處理之后，盡量用于工業(yè)用水，可以對(duì)水資源更加合理有效地利用。除此之外，經(jīng)凈化之后的回用水也可以應(yīng)用于市政建設(shè)，綠化園林，天津背靠燕山，東臨渤海，地處海河流域下游，流域內(nèi)密布的河流呈扇形分布，是各主要行洪河道的共同入海尾間，兼具防洪、防潮、防澇的三重任務(wù)。再以天津市紀(jì)莊子污水處理廠為例，2004年以來(lái)，該廠已累計(jì)處理污水近19億立方米，大大減輕了天津市污水污染的程度，也為農(nóng)田灌溉提供了可靠的水資源，改善了渤海灣一帶海域環(huán)境質(zhì)量，取得了良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

3 要實(shí)現(xiàn)污水的回收再利用，首先要保證對(duì)污水的處理程度

最新發(fā)明的“SPR高濁度污水凈化系統(tǒng)”（美國(guó)發(fā)明專利）將污水的“一級(jí)處理”和“三級(jí)處理”程序合并設(shè)計(jì)在一個(gè)SPR污水凈化器罐體內(nèi)，在30分鐘流程里快速完成。它容許直接吸入懸浮物（濁度）高達(dá)500毫克/升至5000毫克/升的高濁度污水，處理后出水的懸浮物（濁度）低于3毫克/升（度）；它容許直接吸入CODcr為200毫克/升至800毫克/升的高濃度有機(jī)污水，處理后出水CODcr可降為40毫克/升以下。只需用相當(dāng)于常規(guī)的一、二級(jí)污水處理廠的工程投資和低于常規(guī)二級(jí)處理的運(yùn)行費(fèi)用，就能夠獲得三級(jí)處理水平的效果，實(shí)現(xiàn)城市污水的再生和回用。 SPR污水處理系統(tǒng)首先采用化學(xué)方法使溶解狀態(tài)的污染物從真溶除毒物、除病原體等處理單元過(guò)程；如果直接作為城市飲用以外的生活用水，例如洗衣、清掃、沖洗廁所、噴灑街道和綠化地帶等用水, 液狀態(tài)下析出，形成具有固相界面的膠?；蛭⑿腋☆w粒；選用高效而又經(jīng)濟(jì)的吸附劑將有機(jī)污染物、色度等從污水中分離出來(lái)；然后采用微觀物理吸附法將污水中各種膠粒和懸浮顆粒凝聚成大塊密實(shí)的絮體；再依靠旋流和過(guò)濾水力學(xué)等流體力學(xué)原理，在自行設(shè)計(jì)的SPR高濁度污水凈化器內(nèi)使絮體與水快速分離；清水經(jīng)過(guò)罐體內(nèi)自我形成的致密的懸浮泥層過(guò)濾之后，達(dá)到三級(jí)處理的水準(zhǔn)，出水實(shí)現(xiàn)回用；污泥則在濃縮室內(nèi)高度濃縮，定期靠壓力排出，由于污泥含水率低，且脫水性能良好，可以直接送入機(jī)械脫水裝置，經(jīng)脫水之后的污泥餅亦可以用來(lái)制造人行道地磚，免除了二次污染。

根據(jù)三級(jí)處理出水的具體去向和用途，其處理流程和組成單元有所不同。如果為防止受納水體富營(yíng)養(yǎng)化，則采用除磷和除氮的處理單元過(guò)程；如果為保護(hù)下游飲用水源或浴場(chǎng)不受污染，則應(yīng)采用除磷、除氮、其出水水質(zhì)要求接近于飲用水標(biāo)準(zhǔn),則要采用更多的處理單元過(guò)程。污水的三級(jí)處理廠與相應(yīng)的輸配水管道結(jié)合起來(lái)便形成城市的中水道系統(tǒng)。天津還為此專門(mén)出臺(tái)了關(guān)于住宅使用中水的規(guī)定，城市規(guī)劃面積5萬(wàn)平方米以上的新建住宅小區(qū)，規(guī)劃人口在1萬(wàn)人以上的住宅小區(qū)都要使用中水，配有中水管道。目前天津一些小區(qū)都使用中水來(lái)替換自來(lái)水用于景觀用水，以及澆灌綠地。

4 城市污水再生利用存在的問(wèn)題及對(duì)策

問(wèn)題1:目前尚未建立城市污水再生利用規(guī)劃指標(biāo)體系。在城市建設(shè)總體規(guī)劃中，雖然進(jìn)行了城市的供水及排水規(guī)劃，但在水資源的綜合利用方面缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，尤其是城市污水再生利用規(guī)劃，這勢(shì)必會(huì)造成重復(fù)建設(shè)和決策失誤。

對(duì)策:城市污水再生利用應(yīng)納入城市總體規(guī)劃以及城市水資源合理分配與開(kāi)發(fā)利用計(jì)劃，在綜合平衡、科學(xué)論證的基礎(chǔ)上，針對(duì)城市實(shí)際情況進(jìn)行總體規(guī)劃，確定其應(yīng)有的位置和作用。在再生水水質(zhì)、使用用途、處理程度、處理流程、輸水方式的選擇上，要綜合平衡、遠(yuǎn)近結(jié)合，既要滿足功能要求和用水水質(zhì)需求，又要因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理。過(guò)高的目標(biāo)與要求，將可能適得其反。

問(wèn)題2:城市污水的收集與處理是城市污水再生利用的重要前提條件，目前城市污水管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后于城市發(fā)展，二級(jí)生物處理率不到15%。

對(duì)策:強(qiáng)化城市污水管網(wǎng)與污水處理工程設(shè)施的建設(shè)是推動(dòng)城市污水再生利用的關(guān)鍵。不少地方政府對(duì)污水再生利用的認(rèn)識(shí)不夠，在缺水時(shí)優(yōu)先考慮的是調(diào)水，而且絕大多數(shù)城市污水處理廠的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與建設(shè)目標(biāo)是達(dá)標(biāo)排放，往往沒(méi)有考慮污水的大規(guī)模再生利用。因此，今后城市污水處理廠的建設(shè)，既要滿足區(qū)域水污染控制要求與相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，也要考慮城市污水的再生利用需求。在某些地區(qū)，可以通過(guò)開(kāi)展城市污水再生利用工作來(lái)促進(jìn)污水收集與處理工程的建設(shè)與完善。

問(wèn)題3:城市污水再生利用事業(yè)的發(fā)展必須依靠科技進(jìn)步，從始至終都要有新技術(shù)、高技術(shù)的保證和支持。目前城市污水再生利用技術(shù)和設(shè)備的開(kāi)發(fā)難以滿足快速增長(zhǎng)的再生利用工程建設(shè)和運(yùn)行管理的需求.

對(duì)策:今后城市污水再生利用的技術(shù)發(fā)展應(yīng)著重于已有技術(shù)的集成化、綜合整合、產(chǎn)業(yè)化和工程化，需要對(duì)已有技術(shù)不斷改進(jìn)和更新，加強(qiáng)新工藝、新流程、新技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用，并注重示范性工程的研究和建設(shè)。通過(guò)工程化和生產(chǎn)性測(cè)試，著重解決城市污水再生利用于農(nóng)業(yè)、生態(tài)、市政和工業(yè)中的水質(zhì)凈化技術(shù)、水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)、水質(zhì)保障技術(shù)、安全用水技術(shù)、工程技術(shù)、運(yùn)行管理技術(shù)和成套技術(shù)設(shè)備問(wèn)題。

5結(jié)語(yǔ)

水是一種可再生的自然資源，城市污水的再生利用是節(jié)約及合理利用水資源的有效途徑；同時(shí)，城市作為一個(gè)特殊的“人類社會(huì)系統(tǒng)”，從“清潔生產(chǎn)”的角度看，城市污水的再生利用也是防治水環(huán)境污染及促進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方面，城市污水處理和再生水的利用是水資源良性社會(huì)循環(huán)的重要保障措施。隨著城市水資源的日益緊缺，城市污水的再生利用更有著非常深遠(yuǎn)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。