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“实践出真知”探秘知名大学的教学实验室
发布时间:2023-07-06 浏览次数:11985 来源:欧美大地
实验教学是高校教育教学中必不可少的部分,是培养学生动手能力和创新能力的关键,也是高校办学的主要支柱之一,高校实验室工作水平体现着学校的整体教育水平、科学技术水平和管理水平,充分认识实验室工作在高校的作用,对于高校的整体建设至关重要。同时,实验教学对学生的专业兴趣和专业素养的培养也具有重要作用,正所谓“实践出真知”。
在高校常规实验室中,既要做到理论与实践结合,最大程度上实现通过实验将理论知识转化为实践能力这一目标,又要考虑空间尺寸、能耗,以及运行安全等诸多条件。因此,实验设备的选择与更新迭代就非常重要。
我们以广泛应用于高校航天航空,能源与动力,车辆工程,以及土木工程等专业的实验室中的重要的实验设备风洞为例。风洞是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备,它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。风洞从1871年最初的设计到如今,不断进行迭代,见证并助力了空气动力学的发展。在高校实验室中,全尺寸的风洞很难实现。而尺寸适当,运行条件简单且安全的小型风洞则广泛应用于高校实验室。





风洞主要的实验教学内容:

1. 烟流演示实验
2. 机翼或圆柱体绕流压力分布实验
3. 机翼升阻力测量实验
4. 阻力模型实验
5. 伯努利方程实验
6. 平板边界层实验
7. 颤振实验
下面我们就分享几所知名大学的典型风洞教学实验室。

上海交通大学•航空航天学院

上海交通大学于1935年首设航空门,为国家培养出人民科学家钱学森、国家最高科学技术奖获得者顾诵芬、“歼七”总师屠基达、“运十”总师马凤山等航空航天杰出英才。积极对接国家战略,2002 年复建航空航天工程系,2005年成立空天技术研究院,2008年成立航空航天学院。学院下设飞行器设计系、航空宇航信息与控制系、航空宇航推进系、临近空间研究中心、吴镇远空气动力学中心和航空宇航系统工程研究中心,拥有“航空宇航科学与技术”一级学科博士点,“飞行器设计”入选首批国防特色学科。

上海交通大学航空航天学院本科教学实验室配有多套英国Armfield教学实验设备,涉及空气动力学,流体力学,流体机械,热力学,传热学等多个学科的实验内容。

其中空气动力学实验设备试验包括:风洞实验(机翼和圆柱绕流,机翼升阻力测量,边界层,伯努利实验等),喷管实验等。




复旦大学•航空航天系


复旦大学航空航天系源于1958年在数学系设立的力学专业。上世纪50年代,为了发展我国的航空航天事业,在钱学森等科学家的倡导下,在国内一些重点院系相继成立了力学专业,培养相关人才。在力学专业的基础上,1984年独立建系,2015年更名为航空航天系。学院设有飞行器设计与仿真实验室、材料力学性能实验室、动力学与控制实验室、流体力学实验室、设计制造实验室、生物力学实验室等多个科研实验室。其中流体力学实验室包括水力学实验室和风洞实验室两部分,主要服务于本科生的教学和科研活动(包括毕业论文和曦源、望道等FDUROP项目)。其中,风洞实验室占地约500m2,有各类风洞8座,其中低速回流式风洞2座、大气6边界层风洞1座、超音速风洞1座、教学型小风洞4座。

开设实验包括:风速的测量、机翼绕流、圆柱绕流、圆球绕流、平板绕流、拉瓦尔喷管压力和马赫数分布、激波的观测与测量等。



南方科技大学•力学与航空航天工程系


南方科技大学力学与航空航天工程系成立于 2015 年 12 月,是南科大工学院重点建设院系之一。设有“广东省湍流基础研究与应用重点实验室”、“粤港澳数据驱动下的流体力学与工程应用联合实验室”、“深圳市航空航天复杂流动重点实验室”、“深圳市航空发动机军工重点实验室”、“深圳市跨尺度制造力学重点实验室” 、“深圳市航空燃烧技术服务平台”和“深圳市软材料力学与智造重点实验室”。其配备的C15亚音速风洞主要用于飞行器相关的空气动力学实验演示。



湖北汽车工业学院•汽车工程学院


湖北汽车工业学院汽车工程学院成立于1979年,是全国最早设置汽车专业的本科院系之一。学院拥有一个国家级实验教学示范中心——“汽车产业实验实训教学(国家级)示范中心”和一个湖北省级实验教学示范中心——“汽车工程实验实训中心”,实验室仪器设备达5000余台(套),总值达3000余万元,实验室面积达8000㎡。学院拥有Armfield C15亚音速风洞,主要用于进行汽车相关的流体力学和空气动力学实验教学。


西安建筑科技大学•力学技术研究院


西安建筑科技大学力学学科历史悠久,1981年第一批获批工程力学二级学科硕士点,为了力学学科的进一步发展,学校于2018年12月21日成立了西安建筑科技大学力学技术研究院(IMT),并由南非科学院院士孙博华担任院长和首席科学家。研究院的亚音速风洞设备主要用于建筑结构相关的流体力学实验研究。



Yeovil College

英国Yeovil College的C30亚音速风洞能够在空气动力学领域进行高级研究,包括边界层实验、流动可视化、压力分布、湍流研究,并提供开发自行设计的空气动力学剖面进行测试的可能性。