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流體力學心得體會范文1
主題班會是中學班級教育活動的重要形式之一,一般是班主任根據教育教學要求及班級的實際情況確立并圍繞主題開展的一種班會活動。不過,當前中學的主題班會開展效率總體并不高,這和傳統的“關注問題”及灌輸說教的模式有很大的關系,這種傳統模式用在心理健康教育上其實效性則存在更大的問題。積極心理學一改傳統心理學研究心理問題的傾向,轉而關注人的積極品質和積極情緒體驗,這為心理健康教育提供了不一樣的目標視域,即將中學生心理能力的養成及可持續提升作為心理健康教育的目標[1]。積極心理學從個體自身的實踐、個體認知的改變以及個體對自身的評價等方面來探討如何發掘人的潛能、調動人的積極因素,使個體保持積極向上的心理狀態[2]。“心流”作為積極心理學理論的重要部分,對提高中學心理健康教育主題班會的實效性具有彌足珍貴的啟示。
一、心流理論概述
我們在從事某項活動時,有時候會達到一種高度專注以致于廢寢忘食的狀態,美國的積極心理學家米哈里·契克森米哈賴最早關注這種現象,并把這樣獨特的心理體驗稱為“心流’,并以“最優體驗心理學”命名心流理論。米哈里·契克森米哈賴在其代表作《心流——最優體驗心理學》中有一段生動的語言來描述“心流”:它像是一名水手,握緊鼓滿風帆的纜索,任憑海風吹拂發際,感覺船只破浪前行的喜悅——此時帆、船、風、海四者,在水手的血管中產生了一種和諧的共鳴。他進而把心流體驗的要素分成八項:工作是可完成的、全神貫注、明確的目標、即時的反饋、自然投入并樂在其中、自由控制、忘我狀態、時間感改變[3]。在后期積極心理學手冊中,米哈里·契克森米哈賴則認為心流的特征包括:對當前活動的瞬間高度集中注意力;行為與意識的融合;自我意識的喪失;對行為的控制感,即對于當前的處境能夠適當、有效地應對,知道下一步該如何反應;暫時的時間感扭曲,典型的是時間比平常快很多;體驗活動的內在意義,最終的目標是活動持續的動力。
在米哈里·契克森米哈賴的心流理論基礎上,很多人對心流的特征或要素也進行了研究。例如諾瓦克(Novak)和霍夫曼(Hoffman)將心流的特征歸納為前提、特性和經驗的結果等三個群組,而陳(Chen)等人則認為這是心流產生的三個階段:事前、經驗和效果階段[4]。見下表:
此外,國內一些研究者也重點關注心流體驗的所有構成要素中最為關鍵的部分,如有學者認為,心流是一種高度投入某項活動時全神貫注的積極情緒體驗,當人們所從事的活動具有三個特點,即目標明確、即時反饋、技能-挑戰相平衡時,容易出現心流體驗 [5]。實際上,我們可以看出,盡管有所差異,但實際上對心流的內涵和構成要素大體上是一致的,且都認為心流作為積極心理學中的一個重要概念,包含著豐富的理論內涵和實踐啟示。
二、心流體驗對中學心理健康教育主題班會的意義
心理健康教育主題班會課是一種成長性團體心理輔導形式,而真正有效的團體心理輔導絕不僅僅是觀念的簡單“植入”,因此靠灌輸和說教是很難起實效的,更重要的是通過各種活動促使學生在理解和體驗過程中不知不覺地認同并內化。這種體驗式主題班會遠比傳統式班會班主任唱“獨角戲”有效得多。體驗式主題班會即是在學校教育教學環境下,根據一定的教育目的,由老師、學生共同設計活動,用團體活動的方式來組織班會,學生在活動中參與體驗,交流分享,感悟提升的一種主題班會形式[6]。而融入心流體驗不僅能讓學生專注于班會活動之中,而且能在活動體驗中認識自己、發展自己。
(一)提高主題班會的實效
心流體驗是一種自然地專注于活動的一種狀態,因此主題班會活動如果可以讓學生體驗到這種心流,其實效性則可以得到大大地提高。因為心理學常識告訴我們,當外部事物符合我們的主觀需要時,就會引起我們積極肯定的情緒感受;反之則會引起消極否定的情緒感受,而不同的感受對我們所進行活動的效率其作用是不相同的。心流作為一種自然投入且樂在其中的體驗狀態,其所激發的如水手起航,破浪前行的那種喜悅情緒和情感,是可以大大增強活動的效果的。
Fredrickson(1998)相信積極情緒必定具備異于消極情緒的適應意義,據此她提出“認知—行為儲備”(thought-action repertoire)的概念,意即認知與行為的整合系統。Fredrickson主張,與消極情緒窄化認知—行為儲備的即時相對范圍相反,積極情緒則對認知—行為儲備具有擴展功能,使得個體的認知與行為系統更為開放、靈活,這會導致積極情緒的不斷累積、螺旋上升,在這一過程中個體持久的發展資源得以建構,此即積極情緒的擴展建構理論[7]。所以當教師多多采用體驗式主題班會的形式,在活動中創設情境促使學生產生心流體驗時,就可以有效提高主題班會的實效性。
(二)提高學生的參與積極性
一般來說,人性都是趨樂避苦的,正如邊沁在其代表作《道德與立法的原理緒論》一書中所指出的:“自然把人類置于兩位主公——快樂和痛苦——的主宰之下。只有它們才指示我們應當干什么,決定我們將要干什么。是非標準,因果聯系,俱由其定奪。”[8]因此中學教師在設計和實施心理健康教育主題班會活動時,應該努力創設情境讓學生在真正體驗快樂的基礎上培養積極情感,強化積極行為。而作為積極心理學的一部分,心流正是一種積極快樂情緒情感下的一種最優體驗,在體驗式主題班會中盡力設計能讓學生產生心流體驗的班會活動,可以營造出輕松愉快的氛圍,讓學生在其中保持積極快樂的情緒,因此可以有效提高學生參與的積極性。
在應試教育的背景下,中學生的學業壓力和心理壓力較重,休息時間也相對匱乏。在主題班會課中創設心流體驗可以讓學生“喪失時間感”、日常生活的憂慮和沮喪也能暫時地一掃而空。因為這種體驗式主題班會可以讓學生在共同參與的形式下感受到自己的主體地位;好玩、有趣的活動可以讓學生自愿參與其中,且在其中有所鍛煉和提升。米哈里·契克森米哈賴曾對青少年進行了一個為期4年的心流研究后發現,在參加學校活動中,那些積極投入并有更多心流體驗的青少年更少體驗到焦慮,他認為持續的心流體驗不僅能提高學生對活動的內在興趣,還表現為對積極情緒的遞增效應[9]。體驗式主題班會以學生為主體,形式新穎,對中學生來說本來就極具吸引力,要是能將心流理論融入體驗式主題班會,不僅能幫助學生減少焦慮、放松自己,還能讓學生從中有所感、有所悟,其參與主題班會的積極性自然就提高了。
(三)培養學生的積極人格
積極心理學對人格的研究秉承了它的一貫做法,主張人格心理學研究不僅要研究人格形成的消極因素,更要致力于研究人格形成的積極因素,特別是研究人類積極的現實能力和潛在能力在人格發展中的作用,也即研究積極人格,而增進個體的積極體驗是培養積極人格的最有效途徑[10]。心流理論又是積極心理學重要研究領域,也注重人在心流體驗產生時所產生的快樂充實的感受。體驗式心理健康教育主題班會課以活動為班會主要形式,讓學生作為班會主體,能夠做到讓學生參與活動之中,但是不一定能夠讓學生產生積極體驗。所以將心流理論與體驗式主題班會結合起來,就能讓體驗式主題班會“形神兼具”:不僅學生在其中有所體驗,而且都是積極體驗。這樣就能夠更好地利用班會時間調動學生積極情緒體驗、幫助學生發現自己的潛力和價值,從而一步步建立自信,培養學生的積極人格。
三、 中學主題班會活動中創設心流體驗的策略
(一)活動具有適度的挑戰性
根據馬西米尼和卡里的研究可得出,在挑戰和技能都處于“高”的水平時,我們會比較容易產生心流體驗,會比平時更專心,具有掌控、幸福、有力、積極、投入、創造、自由、興奮、開放、清晰、滿足等感覺[11]。所以我們在設計班會活動時,必須選擇有挑戰性且又有一定技能性的活動,這樣才能充分調動學生的積極性、激發學生的興趣,讓全體學生都參與到班會活動中并產生心流體驗,從而提高班會活動的參與度,達到全體學生都能夠通過班會活動中有所觸動和感悟的效果。
不過,另一方面,挑戰要適度,米哈里·契克森米哈賴的心流體驗構成要素中第一條就是“工作是可以完成的”。也就是說,一定的挑戰性可以激發我們的專注力和創造性,從而容易產生心流,但如果挑戰過大,超過我們可以完成的限度,則反倒適得其反。根據心理學中的耶克斯-多德森定律,在完成難度適中的任務時,中等的動機水平活動效率最高;過于復雜和困難的任務反倒降低動機水平,工作效率也會下降。
(二)活動應有一定的結構性
不是所有合適挑戰性的活動都能產生心流體驗,有些時候還要求活動具有一定的結構性特征,即“活動應該具有確定的目標、明確的規則和相應的評價標準,也就是說活動要具有可操作性和可評判性”[12]。在中學的心理健康教育主題班會中,教師在設計階段就要特別注意班會的目標是什么,根據目標在確定相應的活動。同時要注意這些活動可能存在的問題,從而從細節出發制定相應的規則。
班會實施階段也要注意根據目標做靈活的調整。設計階段只是一個規劃,但現實的情況是可能出現各種問題和突況。不顧實際,一味遵循設定的結構和活動安排,必然會影響到活動效率。另外班會結束要注意對效果進行評價,從而在以后的主題班會活動中完善結構、內容和細節。
(四)活動要做到即時反饋和強化
即時反饋和強化可以有效且持續地激發學生的內在動機,這種反饋和強化不一定只是獎賞。內在動機是由于喜愛活動本身而非為了得到獎賞或者避免懲罰而參與活動所產生的動機。從事具有內在動機驅使特征活動時,人們僅僅關注活動本身,因為活動本身就是一種獎賞和動機,因而很少關心活動要達到的目的,所以由內在動機驅使并在其導向作用下能夠引發心流體驗[13]。班會活動若不能真正激發學生的內在動機,即使外部動機夠強,也容易出現半途而廢或是求勝心太強導致某些行為過激影響同學之間情誼等現象。
我們做任何事都是有其目的、希望有所反饋的,不論是為了得到別人夸贊、從其中獲得某些東西還是為了自我的能力和人格發展。班會活動設計也同樣要注意到這一點,活動當時的體驗和感受、想法,本就較短暫,不能維持很久,要是學生在當時不能收到及時的反饋與強化,可能班會還沒結束,學生已經將感受全部拋之腦后了。
流體力學心得體會范文2
為婚姻家庭帶來立法關懷
家庭是社會的基本細胞,優良家風是中華優秀傳統文化的重要組成部分。民法典以一系列制度安排,促進家庭和諧,使家庭文明建設成為新時代中國法治建設的有機組成部分。
民法典在婚姻家庭編中明確規定:“家庭應當樹立優良家風,弘揚家庭美德,重視家庭文明建設。”從強調尊老愛幼、子女孝悌,到倡導夫賢妻惠、互諒互愛,再到崇尚家和萬事興等理念,中華民族傳統家庭美德早已銘刻在人們心中,融入了中國人的血脈。法律的生長、完善,離不開其所處歷史和文化的滋養。民法典將樹立優良家風確立為民事法律領域的一條基本原則,不僅具有重大社會意義,也充分彰顯了民法典本身的中國特色,對于世界民事領域的立法也是值得珍視的財富和經驗。
家庭文明建設事關個體幸福,關系世道人心,也影響著整個國家的繁榮穩定。民法典對家庭以及構成家庭的夫妻、子女和其他成員,都給予了充分的重視,明確規定“婚姻家庭受國家保護”,還重申了婚姻自由、一夫一妻、男女平等婚姻制度,明確禁止重婚、家庭暴力等行為。這些婚姻家庭編中的重要內容,不僅是對一系列婚姻家庭立法理念的法律宣示,更是維護婚姻家庭和諧穩定,依法保障婦女、未成年人、老年人合法權益的有力依據和有效手段。“家是最小國,國是千萬家”。呵護好每一個家庭,為人民群眾的獲得感、幸福感、安全感提供法治保障,社會和諧穩定的基石將更加牢固。
家庭也是人生的第一所學校。民法典對未成年人權益的保護尤為重視,在繼續強調父母撫養子女義務的同時,將原婚姻法規定的“離婚后,哺乳期內的子女,以隨哺乳的母親撫養為原則”,修改為“不滿兩周歲的子女,以由母親直接撫養為原則”,同時規定“子女已滿八周歲的,應當尊重其真實意愿”。民法典還將聯合國《兒童權利公約》關于兒童利益最大化的原則充分落實到收養工作的法律規范中,按照最有利于被收養人的原則更新了相關規則。保護好未成年人就是保護國家的未來,未成年人保護的原則不僅著重體現在婚姻家庭編之中,而且貫穿民法典的始終。
流體力學心得體會范文3
關鍵詞:燃燒;歷史角度;精品課;教學改革
當前,結合國內外科技形勢的發展,如何培養高水平、創新性人才,實現我國科教興國的戰略方針,是各類學校尤其是培養本科生的各類高等院校所面臨的重要課題。
在能源與動力研究領域中,燃燒及燃燒室可以說是大學生在所有專業理論課中的高端課程,因為其先修課程包括大學數學、物理、化學、流體力學、熱力學、傳熱學、發動機結構及原理等多種專業基礎課。而上述各門課程的學習都非常之不輕松,涉及很深奧的數學物理問題。因此,如何在進行“燃燒與燃燒室”課程教學過程中,把握大學生的學習方向、充分調動學習積極性,是一個非常重要的教學研究問題。
教學改革的深化方法與途徑很多,比如加強實踐教學環節、開辟網絡教學、實施雙語教學等。本文以北京航空航天大學精品課程“燃燒與燃燒室”教學為例。試圖從燃燒學發展歷史的角度,初步探索如何從歷史的角度深化教學改革。
從哲學的角度來講,歷史是一個好老師。它能起到催人猛醒、引人深思的重要作用。而歷史發展過程中的各種曲折、規律,既是我們極好的分析案例,也是調動學習積極性的有效工具。
下面,結合北京航空航天大學能源與動力工程學院的“燃燒與燃燒室”課堂教學,舉例分析一下燃燒學中的歷史發展過程對課程教學的深化與促進作用。
一、以史為鑒,催人猛醒
常言說,前車之鑒,后世之師。歷史是一面很好的鏡子,可以為我們照耀未來的路,避免我們重蹈覆轍。巧合的是,燃燒學研究的發展過程,恰好給我們提供了這樣一面鏡子。
根據英國一家著名報刊《衛報》在2000年前后所作的一個評選活動,對人類在1000年至2000年這一千年之間所發生的事件進行篩選,從而評選出了所謂“十大干年之最”。不幸的是,根據這家報紙公布的結果,燃燒學研究歷史進程中曾經提出的古老學說――燃素說,被評選為“最大的科學錯誤”。
對于我們從事燃燒學研究的學者而言,這無疑是一個當頭棒喝,催人猛醒。
為什么當選?歷史曾經發生了什么?
根據該報刊的評選說明,之所以把“燃素說”評為千年來“最大的科學錯誤”,是因為這一學說雖然在現在看來錯誤明顯,但在1650-1750年這大約100年間,它曾風靡一時,很長時間被奉為毋庸置疑的經典理論。
其實,所謂“燃素說”,是指該學說認為,就像元素周期表中所列的各種元素一樣,火也是一種元素。只不過,當時門捷列夫還未誕生,元素周期表還未成形。燃素說認為,火是一種物質,由無數細小而活潑的微粒構成。這種火的微粒既能同其他元素結合而形成化合物,也能以游離方式存在,它彌散在大氣當中,給人以熱的感覺。由這種火的微粒構成的元素稱為“燃素”。
按照燃素說的解釋,一切與燃燒有關的化學變化均可歸結為物質吸收與釋放燃素的過程。如煅燒金屬,認為燃素從中逸出,變成煅灰,即:
金屬-燃素=煅灰
而煅灰引起木炭燃燒,則認為煅灰從木炭中吸收燃素,使金屬重生,即:
煅灰+燃素=金屬
且燃素說認為,物體中含燃素越多,燃燒越旺。
該學說在1650-1750期間(約100年)曾經流行全球,直到法國科學家Lavoisier(拉瓦錫)于1777年發現氧元素后,該學說才宣告結束。
100年是個什么概念?香港從被強行租借到回歸,不過才100年。
每當在課堂上講到這些,同學們都回睜大眼睛,全神貫注地聽下去。偶爾會有個別同學發出疑問:為什么會這樣?難道這期間沒人反對嗎?
問得好哇!
在當初沒有發現氧元素之前,大家普遍認為天地五行(即所謂金、木、水、火、土)皆為構成宇宙萬物的基本元素。自然,火也就被認為是其中的一種元素。巧合的是,如果把火看成是一個元素,還真能解釋大部分燃燒現象,而其他理論則無法做到。這樣一來,更加深了對燃素說的信任。因此,這樣一種錯誤的學說流行了近百年。
不能說在這期間沒人反對,因為燃素說不能解釋另外一些燃燒現象。但反對者無法提出更合理的解釋,因此也就不了了之。
從這個歷史故事,至少給我們兩個重要啟示:首先,作為燃燒科學研究工作者,我們雖然首先要有大膽假設的精神,但必須做到小心求證。一定要以燃素說為鑒,真正吸取教訓,避免在今后的研究中犯類似錯誤。其次,在科學研究過程中,犯錯誤也在所難免,一定不能盲目迷信現有理論或者專家,作為科研工作者,必須要有創新精神,要敢于挑戰現有理論。
這個案例充分說明了在燃燒教學過程中,以史為鑒,催人猛醒的教學效果。
二、縱觀歷史,引人深思
回顧燃燒理論及燃燒技術發展史,不難看出,當我們中華民族沉湎于吟詩作畫等精神層面的研究時,國外的科學技術水平飛速發展。由此,也涌現出了一大批知名燃燒學者。比如200多年以前的Thompson(湯普遜),根據火焰淬熄理論發明了防止礦井內瓦斯爆炸的安全燈;1855年的Bunsen(本生),發明了測量火焰傳播速度的本生燈;1900年的Chapman(切普曼)和Jouguet(喬給特),聯合發現了常規燃燒(定義為緩燃)與爆震燃燒的區別,并計算了爆震波的速度,等等。
遺憾的是,仔細品味燃燒發展史,我們會發現,歷史上的知名學者主要來自德國、法國、英國、美國、挪威、匈牙利、俄羅斯等西方國家,而來自亞洲,尤其是中國的學者幾乎沒有。
即便是在我們現在引以為傲的唐宋盛世,雖然不乏傳頌至今的偉大詩人,卻沒有涌現幾個國內外知名科學家。這說明什么?
我們在唐宋盛世主要發展的文化藝術等精神層面的研究,即便也有陶瓷工藝之類的技術研究,也大多是服務于文化藝術的發展,而并非為了發展生產力。借用哲學觀點,物質是第一性的,精神是第二性的。歷史的事實已經證明,合理的社會發展布局,應當是在優先重視發展科學技術等理工類研究的基礎上,再深入開展文化藝術等文科類研究。否則,唐宋盛世的虛假繁榮景象就會再現。
通過這些歷史回顧,在燃燒教學過程中,不僅使學生了解了燃燒歷史,學會思索未來如何為國爭光,還增強了對理工科知識學習的信心,為今后的研究鋪平了道路。
三、回顧歷史,激發興趣
這里所說的回顧歷史,是指專屬燃燒學研究的各種國際大獎的獲獎史。
眾所周知,燃燒與燃燒室研究屬于傳統機械類學科。從諾貝爾獎的設立理念來看,再出色的燃燒研究學者也不大可能獲得諾貝爾獎。
那么,這是否說明,我們從事燃燒與燃燒室研究就 沒有前途、沒人重視了呢?
非也!
為了鼓勵國際燃燒學者進行創新研究,迄今,國際上專門為燃燒與燃燒室研究人員設立了三大獎項(也有人稱之為燃燒界的諾貝爾獎)。它們分別是1958年設立的Bemard Lewis獎、Alfred Egerton獎、以及1990年設立的Zeldovich獎,所有這些獎項都是每兩年評選一次。
為了加深對燃燒前沿問題研究進展的了解,結合課堂教學,我們還千方百計尋找機會,把一些獲獎學者請到學校來,促成學生與大師的良性互動。迄今為止,來校交流過的國際燃燒大師包括美國加州大學Irvin分校的Sifignano院士、美國喬治理工大學的Zinn院士、澳大利亞的Bilger教授、美國卡內基一梅隆大學的Chigier教授等。結合這些學術活動的歷史回顧,起到了很好的促進課堂教學作用,大大激發了學生的學習興趣,也為今后的研究指明了方向。
四、分析歷史,掌握方法
通過分析歷史進程,還可以幫助學生理解掌握科學的研究方法。比方說,在進行燃燒學中層流火焰傳播方程教學時,依據流體力學中的基本偏微分控制方程組――即所謂Navier-Stokes方程組,再補充微元體能量守恒方程,對一維平面火焰,可推導出層流火焰傳播方程如下:
ρ∞SLcp/dT/dx=d/dx(λ/dT/dx)+RfQ
式中各符號的物理意義見文獻。
推導出層流火焰傳播方程并不是我們的最終目的,從方程中求解出所謂層流火焰傳播速度(即方程中的物理量SL)才是我們想要的結果。
問題在于,上述常微分方程看似簡單,卻無法積分出結果。因為方程中有源項存在,而且源項的表達式非常復雜。
怎么辦?每到這時,我在課堂上總要向同學們提問:如果我們的前人沒有解決這個問題,如果是你來面對這個問題,你該如何處理?
在學生嘗試性的回答之后,我們再來看看我們的前人是如何處理的。這時,我會從前人的多種處理方法中,向同學們介紹其中物理意義最清楚、最容易理解的方法,比方說zeldovich等人提出的“分區近似法”。
所謂“分區近似法”,是指根據實際火焰中的各種物理量分布特點,把看似很薄的火焰面進一步細分成兩層,其中第一層的各種物理量的變化較慢,因而可以認為在這一層中源項很小,故可以忽略不計,則方程在這一層中可簡化為:
ρ∞SLcp/dT/dx=d/dx(λ/dT/dx)+RfQ
顯然,從該方程可以積分求解出這一層邊界上的溫度梯度。
而第二層的物理量變化很快,且其變化快的原因是源項突然增加所致。因此,我們可以忽略方程中的右邊那一項,從而將方程簡化為:
d/dx(λ/dT/dx)+RfQ=0
雖然源項仍然很復雜,但其在該層內的定積分具有很清楚的物理意義:火焰面內的平均燃燒放熱速度。由此,我們可以得到第二層邊界上的溫度梯度。
分別從兩個方程積分得到的邊界溫度梯度應該相等。這樣,我們就最終得到了層流火焰傳播速度的解析公式,換句話說,我們對看似難以求解的層流火焰傳播方程進行了近似積分求解。
通過這個例子,可以很好地培養學生將數學與物理緊密聯系起來的能力。對于今后可能遇到的難以求解的數學方程,完全可以結合其描述的物理問題,進行各種物理簡化,抓大放小,掌握本質規律,從而簡化數學方程,最終得到分析解。作為理工科大學生,培養科學的數學物理方法是非常重要的環節,也是今后解決各種實際問題的重要工具。
五、歷史發展的量變到質變規律
中學時代我們就已經學過,事物發展的一個重要規律是量變到質變。把這一規律應用到“燃燒與燃燒室”課程教學當中,對實際燃燒物理問題的分析有很大的指導意義。比方說,液體射流的斷裂破碎過程分析。
在實際燃燒室中,為了維持穩定燃燒,燃料噴射是一個很重要的環節。在很多動力裝置當中,都采用液體燃料通過小孔直接噴入燃燒室的設計方法。問題在于,燃料通過小孔形成的液體射流是如何逐步斷裂、破碎、并形成許多大小不等的液滴的呢?
鑒于這一過程對隨后的燃料燃燒特性,包括火焰長度、溫度分布、穩定燃燒范圍、燃燒污染等,具有極大的影響,分析清楚這一實際過程是非常重要的。
按照事物發展的量變到質變規律,我們有理由認為,液體射流的破碎現象(看成是質變)不是突然發生的,在破碎之前必然有一個連續漸變的過程。如果認為斷裂是突然的,即射流直徑突然變為零,那么,斷裂之前射流直徑應該有一個波動變化。根據這一分析,我們的前輩們設計了相應的試驗方法,試圖通過實驗觀測技術來發現液體射流破碎之前的細微變化。正是通過他們的艱苦努力,我們現在知道,射流在剛剛從噴孔噴射出來時,由于大自然無處不在的各種干擾,會在射流表面形成一些表面波。隨著射流的噴射運動,這些表面波中的絕大多數會逐步放大,即波的振幅越來越大,從而造成射流直徑在破碎之前有規律的收縮一放大現象。當這種收縮一放大現象發展到一定程度之后,最終將造成射流斷裂破碎。
根據這一觀測現象及基本分析,我們確信,要真正理解射流破碎這一質變過程,必須先掌握射流表面波變化這些漸變過程。
由此,我們的前輩們發展了穩定性理論,即認為表面波如果不放大,則射流系統是穩定的,否則,射流系統是不穩定的。將該問題轉化為在什么條件下射流會不穩定,且最不穩定的那些表面波將最終控制射流的破碎過程。這樣,在實際課堂教學中,就比較容易地把學生帶到了相當深奧和復雜的穩定性理論分析當中。
通過這個例子,可以很好地培養學生分析實際問題(特別是非定常問題)的能力,從歷史發展的過程入手,運用量變到質變規律,可以幫助我們看清事物發展的本質規律。
六、歷史發展的螺旋前進規律
同樣,中學時代我們也學過,事物發展的另一個重要規律是螺旋前進。對于許多前沿性的、難度很大的研究課題而言,理解并運用好這一基本規律是十分重要的。比方說,超音速燃燒問題。
其實,早在1965年前后,由于火箭發動機技術的發展,人類已經可以研制出飛行速度極快(飛行速度約為音速的5~6倍)的導彈。但是,在火箭發動機中,燃料和氧化劑都需要自行攜帶。特別是氧化劑,以液氫一液氧發動機為例,每帶1噸液氫,就需要帶8噸液氧。既然空氣中有取之不盡的氧氣,為什么我們不能減少自帶氧氣,轉而從空氣中吸取氧氣呢?
問題在于,如果從空氣中提取氧氣,由行速度極快,不可能像常規沖壓發動機那樣,先將氣流速度降 為低于音速,然后再燃燒加熱,最后膨脹排出,從而產生推動飛行器前進的動力。因為在極快飛行速度下,如果先將氣流速度降為低于音速,則會導致氣流溫度大幅上升,以至于接近、甚至超過燃料燃燒溫度。這樣一來,燃燒熱就無法加入到氣流當中,也就無法產生推動飛行器前進的動力。因此,如果想在極快飛行速度下從空氣中取氧燃燒,必須采用所謂超音速燃燒技術,即保持氣流速度大于音速,降低氣流溫度上升幅度,在超音速氣流中組織燃燒,從而使燃燒后的熱能能加入到氣流當中去。
這就是美國于1964年啟動超音速燃燒沖壓發動機(HRE)計劃的最初目的。
想法很好,實際研究結果如何呢?美國經過10年的艱苦研究,于1974年提交了HRE發動機。在極快飛行速度下,該發動機產生的凈推力為負值。換句話說,該發動機在極快飛行速度下根本就不可能產生推力。
這一下熱鬧了,美國國會討論吵翻了天。事實是否真像某些議員們所說:我們花費巨額經費研究,只換來了一句話:超燃沖壓發動機是不可行的。
美國正式停止了研究資助,全世界其他國家也跟風停止了相應研究。當然,出于保密原因,很多國家(包括中國)不可能及時得到美國的研究情報,因此,相應的研究計劃以及停止研究時期與美國的計劃存在時間上的偏差。
不過,美國的科學家們不同意國會議員們的想法,他們相信事物發展的螺旋前進規律。盡管暫時遇到技術難關,但基本方向還是沒錯。因此,在小額研究資助下,還是不懈進行基礎技術研究,終于在10年之后有了突破,并成功說服國會繼續投資。
隨后的研究基本順利,并最終在2004年成功完成了極快飛行速度的兩次實驗飛行,飛行器的飛行速度分別為音速的7倍和10倍。
這個例子充分說明,在科學研究的道路上,沒有平坦的路可走。只有確信大方向沒有錯,就不要被暫時的失敗或困難所嚇倒。相信事物發展的螺旋前進規律,堅忍不拔,刻苦努力,最終就一定會成功的!
當然,結合實際燃燒教學,還有很多實例,上述例子只是其中一部分。