高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)課件2

時(shí)間反復(fù)無常，鼓著翅膀飛逝高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)時(shí)間反復(fù)無常，鼓著翅膀飛逝高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)報(bào)告人:駱建軍北京交通大學(xué)隧道及地下工程試驗(yàn)研究中心20146-161、定義■高速鐵路:一般定義為列車運(yùn)行速度在200km/h及以上的鐵路干線■高速鐵路是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要多種學(xué)科的技術(shù)支持。許多在低速時(shí)可以忽略的現(xiàn)象,在高速時(shí)卻變得非常重要。例如高速列車與空氣的相互作用就是個(gè)突出的例子2014-6-16現(xiàn)代教學(xué)提倡“以人為本”，倡導(dǎo)“自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式”，在這一教學(xué)理念下我們要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多樣化的教學(xué)情境，以此激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的濃厚興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到探究活動(dòng)中來?！陡咧袛?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)：“應(yīng)注意創(chuàng)設(shè)情境，從具體的實(shí)例出發(fā)，展現(xiàn)數(shù)學(xué)發(fā)生、發(fā)展過程，使學(xué)生能夠從中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，經(jīng)歷數(shù)學(xué)的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造過程，了解知識(shí)的來龍去脈。”那么，教師在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)如何創(chuàng)設(shè)有效的教學(xué)情境呢？筆者結(jié)合長期的教學(xué)實(shí)踐認(rèn)為數(shù)學(xué)教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)主要有如下幾種。一、創(chuàng)設(shè)故事情境，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的參與意識(shí)數(shù)學(xué)具有較強(qiáng)的邏輯性與系統(tǒng)性，具有抽象枯燥的特點(diǎn)，這是學(xué)生不喜歡數(shù)學(xué)的主要原因。而故事有著動(dòng)人的情節(jié)、鮮明的人物，因而得到學(xué)生的一致喜歡。我們可以收集更多與數(shù)學(xué)家有關(guān)的、發(fā)現(xiàn)真理的數(shù)學(xué)故事，賦予枯燥的數(shù)學(xué)知識(shí)以“靈魂”，這樣能夠激起學(xué)生更大的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生在聽故事的輕松愉悅、注意力高度集中的狀態(tài)下進(jìn)入學(xué)習(xí)新知的最佳思維狀態(tài)，把學(xué)生對故事的關(guān)注引發(fā)到對數(shù)學(xué)知識(shí)的主動(dòng)研究上來。這就要求廣大的數(shù)學(xué)教師要做一個(gè)有心人，多渠道地收集相關(guān)的趣味故事，同時(shí)要加強(qiáng)各學(xué)科的聯(lián)系，為學(xué)生營造愉悅的教學(xué)氛圍，吸引學(xué)生的注意力。如在學(xué)習(xí)“等差數(shù)列的和”時(shí)，教師可為學(xué)生講述數(shù)學(xué)天才高斯在上小學(xué)時(shí)巧解1+2+3+4+…+100=？的故事。學(xué)生被故事深深地吸引，自然會(huì)對高斯是如何又快又準(zhǔn)地算出結(jié)果產(chǎn)生濃厚的興趣，在好奇心的刺激下學(xué)生會(huì)以積極的求學(xué)態(tài)度主動(dòng)地投入到新知的學(xué)習(xí)中來。二、創(chuàng)設(shè)操作情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性長期以來，我們已經(jīng)習(xí)慣了教師講學(xué)生聽，教師問學(xué)生答的教學(xué)模式，即使學(xué)生主動(dòng)地參與到了探究性學(xué)習(xí)中來，也只是動(dòng)腦思考通過小組討論、師生互動(dòng)來完成學(xué)習(xí)過程。新課程改革提出要讓學(xué)生在做中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)操作情境，讓學(xué)生有更多動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生做數(shù)學(xué)，這樣可以激發(fā)學(xué)生參與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主觀意識(shí)，使學(xué)生積極動(dòng)手的同時(shí)主動(dòng)思考，使學(xué)生的思維得以激活，手與腦得到協(xié)調(diào)發(fā)展，利于學(xué)生實(shí)踐能力與數(shù)學(xué)思維能力的培養(yǎng)。因此，在教學(xué)中我們要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多的操作情境，真正做到讓學(xué)生在做中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)的理解、掌握和內(nèi)化。如在學(xué)習(xí)橢圓的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，我讓學(xué)生事先準(zhǔn)備好兩個(gè)鐵釘，一根指定長度的繩子，然后將兩個(gè)鐵釘固定，使得兩個(gè)鐵釘間的距離分別大于、等于、小于繩子的距離，然后將繩子用鉛筆挑起，轉(zhuǎn)動(dòng)鉛筆，研究鉛筆所劃過的軌跡的形狀。這樣學(xué)生在親自動(dòng)手操作中對所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，通過主動(dòng)探究對橢圓的概念與性質(zhì)有了更深的理解，取得了事半功倍的教學(xué)效果。三、創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)當(dāng)學(xué)生無法運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決問題時(shí)，富有探索性與藝術(shù)性的問題，能使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心與求知欲，在問題的驅(qū)動(dòng)下學(xué)生會(huì)積極主動(dòng)地參與到探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中來，以期順利地解決問題，消除心中的困惑。針對這一特點(diǎn)，我們要善于在教學(xué)的重難點(diǎn)、新舊知識(shí)的聯(lián)結(jié)處設(shè)計(jì)問題，使學(xué)生置身于問題情境中，從而使學(xué)生進(jìn)入求知的憤悱狀態(tài)，充分調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)儲(chǔ)備主動(dòng)思考、積極思維，發(fā)揮學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，使自身的學(xué)習(xí)潛能得以挖掘，創(chuàng)新意識(shí)得以培養(yǎng)。問題情境的創(chuàng)設(shè)要做到以下幾點(diǎn)：一是準(zhǔn)確性。教師要注意數(shù)學(xué)語言的專業(yè)性與科學(xué)性，切忌問題本身不嚴(yán)謹(jǐn)。二是層次性。學(xué)生間存在一定的差異，對于同一內(nèi)容本身的學(xué)習(xí)方式等會(huì)存在不同，因此，教師在提問時(shí)要充分考慮到問題的層次性，要做到因材施教，調(diào)動(dòng)全體學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，做到教學(xué)面向全體學(xué)生，促進(jìn)全體學(xué)生全程參與全面發(fā)展。三是探索性。過于復(fù)雜與過于簡單的問題都無法將學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)推向高潮，只會(huì)打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，只有富有探索性的問題才能使學(xué)生充分參與，主動(dòng)思考，才能促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的全面提高。四、創(chuàng)設(shè)生活情境，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)提煉與應(yīng)用意識(shí)知識(shí)來源于生活，同時(shí)又服務(wù)于生活。我們的生活中處處都有數(shù)學(xué)的影子。教師可將抽象深?yuàn)W的數(shù)學(xué)知識(shí)與學(xué)生豐富的生活相聯(lián)系，以學(xué)生的生活來引入新知的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生用所學(xué)知識(shí)來解釋生活現(xiàn)象、解決生活問題，更能激起學(xué)生強(qiáng)烈的參與動(dòng)機(jī)，提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性；讓學(xué)生充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣，感受到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的實(shí)用性，體會(huì)數(shù)學(xué)的價(jià)值。在實(shí)際教學(xué)中，教師要做好兩方面的工作：一是讓生活走進(jìn)數(shù)學(xué)，以教學(xué)為平臺(tái)，在生活中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。教師可以學(xué)生熟悉的生活事物來導(dǎo)入新知的學(xué)習(xí)，拉近學(xué)生與枯燥抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)的距離，使學(xué)生對數(shù)學(xué)產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)熱情，充分體會(huì)到數(shù)學(xué)來源于生活，使得學(xué)生借助已有的生活經(jīng)驗(yàn)來更好地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。二是讓數(shù)學(xué)走進(jìn)生活，延伸課外，通過研究性學(xué)習(xí)體驗(yàn)數(shù)學(xué)。學(xué)以致用是教學(xué)的最終目標(biāo)，教師不僅要讓學(xué)生學(xué)到更多的書本知識(shí)，而且還要讓學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用，來幫助解決生活中的問題，為生活服務(wù)，讓學(xué)生充分體會(huì)到數(shù)學(xué)的實(shí)用性，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。教無定法，貴在得法。教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)需要教師結(jié)合本地區(qū)學(xué)生的實(shí)際學(xué)情，充分考慮到教情，來為學(xué)生創(chuàng)設(shè)能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究的教學(xué)情境，這樣的教學(xué)情境才是成功的，才是我們所不斷追求的。我堅(jiān)信，只要我們順應(yīng)教育發(fā)展形勢，以新課程改革的理念來指導(dǎo)我們的教學(xué)行為，以提高學(xué)生的整體素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，勤于實(shí)踐，勇于開拓，就一定能開創(chuàng)數(shù)學(xué)教學(xué)的新局面。（責(zé)編高偉）《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》是農(nóng)科學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，其既有類似數(shù)學(xué)課程的邏輯性，又有與生物學(xué)科結(jié)合的適用性，這門課程對一般農(nóng)科學(xué)生來說有些難度。在以往的教學(xué)中，教師主要是采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)方法。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，多媒體技術(shù)這一新的教學(xué)手段的應(yīng)用越來越廣泛，但是在使用過程中，也存在為了使用多媒體而使用多媒體的現(xiàn)象，有時(shí)甚至違背教學(xué)規(guī)律，學(xué)生對多媒體教學(xué)也有不同的感受和認(rèn)識(shí)[1，2]。在《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教學(xué)過程中多媒體使用效果如何，學(xué)生對多媒體教學(xué)方法的接受情況，本文就《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教學(xué)過程中的問題對學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，在這次調(diào)查中調(diào)查到342名學(xué)生，以了解學(xué)生對這門課程教學(xué)方法、教學(xué)手段等認(rèn)可程度，以期為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的多媒體教學(xué)提供幫助。一、《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》多媒體教學(xué)對知識(shí)掌握的影響多數(shù)同學(xué)認(rèn)為多媒體教學(xué)使同學(xué)對重難點(diǎn)把握和理解不好。在調(diào)查過程中發(fā)有13.12%的學(xué)生認(rèn)為通過多媒體教學(xué)對重點(diǎn)和難點(diǎn)不容易理解，55.74%的同學(xué)認(rèn)為只能達(dá)到一般程度，1.64%的同學(xué)認(rèn)為能夠把握和理解，29.51%的學(xué)生認(rèn)為還比較容易理解和掌握。83.33%的同學(xué)認(rèn)為能夠在多媒體教學(xué)中記住重點(diǎn)部分，有6.7%的同學(xué)覺得記不下來，少數(shù)同學(xué)會(huì)不想記。在這個(gè)教學(xué)過程中學(xué)生認(rèn)為老師應(yīng)該將重點(diǎn)和難點(diǎn)在黑板上進(jìn)行板書講解。采用多媒體輔助教學(xué)，34.48%的同學(xué)認(rèn)為復(fù)習(xí)時(shí)間會(huì)增加，51.72%的同學(xué)會(huì)認(rèn)為不變，其余部分同學(xué)認(rèn)為會(huì)減少。采用多媒體教學(xué)后學(xué)生認(rèn)為課后完成作業(yè)和傳統(tǒng)教學(xué)方式相比差不多（65.57%），少數(shù)認(rèn)為較難21.31%，一部分認(rèn)為13.11%較快且容易。二、《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》多媒體教學(xué)對信息量的影響在《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》多媒體課堂上學(xué)生多數(shù)認(rèn)為獲得的信息量增加（47.54%），有助于思路拓展。多數(shù)同學(xué)希望多媒體的內(nèi)容不完全是書本上的，希望老師補(bǔ)充新的例題等（62.30%），34.42%的同學(xué)希望是書本上的。但是在《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》多媒體教學(xué)中，學(xué)生認(rèn)為目前的主要問題是課件內(nèi)容相對比較單一，數(shù)據(jù)羅列，較少給學(xué)生思考的時(shí)間。在教學(xué)過程中應(yīng)該利用多媒體節(jié)約傳統(tǒng)板書中的例題板書時(shí)間，適當(dāng)增加學(xué)生思考時(shí)間，適當(dāng)增加例題讓學(xué)生運(yùn)算，通過運(yùn)算增加對知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用。三、《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》多媒體教學(xué)對學(xué)生思維及注意力的影響在多媒體教學(xué)的課堂，學(xué)生認(rèn)為注意力不容易集中，很集中的只有2.9%，注意力較集中的有33.33%，一般的占57.97%，注意力較分散同學(xué)占5.8%。采取多媒體方式教學(xué)，所學(xué)知識(shí)的記憶情況有所改善的同學(xué)占22.86%，60%的人認(rèn)為沒有太大影響，17.15%的同學(xué)認(rèn)為應(yīng)用多媒體使記憶力下降。四、《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》多媒體課件對教學(xué)質(zhì)量的影響學(xué)生多數(shù)（96.72%）認(rèn)可生物統(tǒng)計(jì)學(xué)采用板書與多媒體結(jié)合，學(xué)生認(rèn)為該課程僅依靠板書或多媒體教學(xué)均不能夠取得比較好的教學(xué)效果，要將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)板書有機(jī)結(jié)合才能有較好的教學(xué)效果，在多媒體教學(xué)中適當(dāng)穿插板書的做法對知識(shí)的理解有很大的幫助（80.33%）。實(shí)踐證明，教學(xué)方法的選擇對于提高教學(xué)質(zhì)量具有十分重要的意義[3]。恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，是順利地完成教學(xué)任務(wù)，保證教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)過程中，有些必須通過多媒體才能進(jìn)行程序的演示和部分難以板書的內(nèi)容，比如大型數(shù)據(jù)模型等放在多媒體課件中，而部分有助于學(xué)生理解的原理及推導(dǎo)等過程應(yīng)該在板書過程中逐步展現(xiàn)出來，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生思維，讓學(xué)生跟著教師的思路不斷前行，有利于理解生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也有助于學(xué)生記憶。所以，在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)過程中一定要注意教師的主體地位，在課堂中實(shí)時(shí)適量地應(yīng)用多媒體，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)中的邏輯過程將多媒體與板書有機(jī)結(jié)合，既有助于節(jié)約某些數(shù)據(jù)板書的時(shí)間，又有助于學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)教學(xué)效果。高速鐵路隧道空氣動(dòng)力學(xué)報(bào)告人:駱建軍北京交通大學(xué)隧道及地下工程試驗(yàn)研究中心20146-161、定義■高速鐵路:一般定義為列車運(yùn)行速度在200km/h及以上的鐵路干線■高速鐵路是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要多種學(xué)科的技術(shù)支持。許多在低速時(shí)可以忽略的現(xiàn)象,在高速時(shí)卻變得非常重要。例如高速列車與空氣的相互作用就是個(gè)突出的例子2014-6-16■隧道空氣動(dòng)力學(xué):是指高速列車通過隧道時(shí),所誘發(fā)的系列與空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)的物理現(xiàn)象而逐步形成的一門分支學(xué)科。高速鐵路空氣動(dòng)力學(xué)問題可以分為明線空氣動(dòng)力學(xué)和隧道空氣動(dòng)力學(xué)問題兩大部分兩者的區(qū)別:明線:列車氣動(dòng)阻力;橫向風(fēng)下列車氣動(dòng)特性;列車表面壓力分布;列車空氣繞流隧道與隧道通風(fēng)問題的區(qū)別2014-6-162、問題的提出什么是隧道空氣動(dòng)力學(xué)問題?最常見的最容易感覺的:耳膜不適;列車風(fēng)■最早出現(xiàn)出現(xiàn)在1964年10月1日日本東海道新干線高速鐵路隧道(速度為210km/h,阻塞比為60.5~63.4m2)隧道空氣動(dòng)力學(xué)包括下列幾個(gè)方面2014-6-16隧道空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)問題滑流及列車風(fēng)隧道洞口微氣壓波(聲爆)隧道隧道內(nèi)熱環(huán)境,通風(fēng)運(yùn)營及防火壓力波動(dòng),隧道內(nèi)人體舒適性,隧道凈空斷面設(shè)計(jì)參數(shù)的確定隧道列車“活塞風(fēng)”對隧道內(nèi)工作人員及設(shè)備安全性的影響空氣阻力、運(yùn)行速度、運(yùn)行能耗乘客人體舒適性、列車內(nèi)環(huán)境(壓力變化及空調(diào)通風(fēng))、列車外表面列車壓力變化氣動(dòng)噪音車頭、車尾的空氣動(dòng)力特性2014-6-163、產(chǎn)生隧道空氣動(dòng)力學(xué)問題的根本原因產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)問題的原因比較多,但最根本的原因就是列車速度過高,隧道凈空斷面面積比較小造成的■國內(nèi)外的研究表明:隧道內(nèi)最大壓力變化值與列車的速度的平方成正比,與阻塞比的冪指數(shù)成正比,這個(gè)冪指數(shù)的取值范圍在1.3±0.26之間2014-6-16隧道空氣動(dòng)力學(xué)的特性隧道內(nèi)空氣流動(dòng)物理特征(1)當(dāng)列車駛?cè)胨淼浪查g,由于空氣的壓縮性及列車壁和隧道壁限制了空氣側(cè)向流和向上流的空間,使緊貼車頭前的空氣受到壓縮并隨列車向前流動(dòng),造成列車前方的空氣壓力突然升高,產(chǎn)生壓縮波。被列車排擠的另部分空氣則通過環(huán)狀空間向列車后方流動(dòng)。隨著列車的進(jìn)一步駛?cè)胨淼?環(huán)狀空間長度逐步增大,使車前隧道空間的空氣壓力繼續(xù)升高,即壓縮波的強(qiáng)度繼續(xù)增大,直到列車全部進(jìn)入隧道為止。該波以聲速向前傳播。波前方的空氣流速為零,而波后方的空氣以一定的流速隨著列車向前流動(dòng)。壓縮波傳播到出口后部分以膨脹波形式反射回來,另一部分以微氣壓波形式傳出隧道出入口隧道出曰列車壓縮波微氣壓漢壓縮波與微壓波形成機(jī)理2014-6-16(2)當(dāng)列車尾端進(jìn)入隧道后,由于車尾產(chǎn)生的負(fù)壓低于大氣壓力,原先經(jīng)過環(huán)狀空間流到隧道入口外的空氣改變流向,流入列車后方的隧道空間,而且隧道外的空氣也流入該空間。由于經(jīng)環(huán)狀空間流入車后隧道空間的空氣流量小于列車所排擠開的空氣流量,于是在列車尾端形成了低于洞口外大氣壓的壓力,即產(chǎn)生膨脹波,該波沿隧道以聲速向出口方向傳播。傳播到出口端后,大部分以壓縮波形式反射回來,沿隧道長度方向向進(jìn)口端傳播2014-6-163)由于壁面摩擦不斷消耗波的能量,以及波在隧道兩端和列車兩端處多次反射和傳遞使得壓縮波和膨脹波相互重疊,所以壓縮波和膨脹波的強(qiáng)度逐漸衰減。同旳各種傳遞波和反射波