多相流動實驗平臺教學探索研究

饒永超 王樹立 趙會軍 趙書華 周詩崠 周寧

摘要：針對油氣儲運專業多相流動教學實驗平臺的使用和開發現狀，為高效實現學生學習積極性與創新能力的雙提高，在教學實驗平臺使用規律、實驗項目設置和教學方式方法等方面進行了改革探索研究，為培養適應我國油氣儲運工程現代化建設需要的具有創新精神、實踐能力和自我學習能力的高素質人才提供支撐。

關鍵詞：油氣儲運工程；教學實驗平臺；探索研究

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）11-0139-02

一、引言

油氣田生產中的油氣水集輸是油氣儲運工程的重要研究方面之一。多相流動理論則是油氣集輸與處理技術的重要理論基礎[1]。通過綜合性的多相流動教學實驗平臺的建設與使用，使學生能夠掌握油氣儲運工程中涉及的油氣多相流動的基礎理論和專業知識，并具備在生產一線解決實際油氣集輸問題的能力具有重要意義[2]。因此，針對多相流動教學實驗平臺的建設與運行現狀存在的問題，在常州大學石油工程學院油氣儲運工程專業多相流動實驗教學平臺的使用規律、實驗項目設置和教學方式方法等方面進行了一系列探索性的改革與實踐。

二、平臺概況

油氣儲運多相流動教學實驗平臺是一套大型的綜合性多功能實驗教學平臺，主要包括氣液等多相流動特性實驗、管道沖刷腐蝕實驗以及多相流動傳熱特性實驗。實驗教學平臺主要由水源、水箱、管道泵、液體流量計、螺桿式空氣壓縮機、緩沖罐、氣體流量計、氣液混合器、實驗管段、含氣率測定管段以及控制系統組成。油氣儲運多相流動教學實驗平臺如圖1所示[3]。

三、平臺使用規律

平臺具有開放性、多功能性。在調研分析油氣儲運專業油氣集輸技術的發展趨勢，并綜合油氣集輸技術的主要專業課程知識基礎上，設計建設集氣液兩相螺旋流流動特性實驗、氣液兩相螺旋流傳熱特性實驗、水平管道內沖刷腐蝕實驗以及傾斜管道積液攜帶實驗于一體的貼近油氣儲運工程、油氣集輸技術實踐的多相流動教學實驗平臺。該平臺功能廣，擁有較高的實驗水準，可滿足油氣儲運及相關專業多相流動技術實驗教學與科研的需要。

理論教學與工程實際相結合，以工程化訓練為主導。該平臺能模擬真實的管線流動特性、傳熱特性及沖刷腐蝕特性的實際工況，具有鮮明的行業特色，反映了多相流動學科及相關交叉學科技術的最新前沿。在實驗平臺上，學生既可以進行油氣集輸領域流體力學等基礎性本科教學實驗項目，又使相關實驗數據可應用于實際油氣輸送的需要；解決傳統教學多以驗證性教學為主、脫離生產實際工藝和工況、學生實際操作機會少等難題。

教學與科研相結合。實驗平臺的建設和應用注重發揮科研優勢，將科研設備和技術引入了實驗教學，在實驗教學中注重培養學生的科研能力，并將實驗教學內容擴展到科研課題，實現了教學與科研的相互促進。

四、實驗教學方案改革

1.實驗項目體系改革。在多相流動教學實驗平臺建設基礎上，結合油氣集輸技術課程理論教學的實際，制定了實踐教學大綱和實驗教學指導書，秉承知識學習、能力訓練、創新精神并重的理念，制定了可認知性、可動手性、可研究型的總體指導思想，在教學組織上采取遞進形式以滿足基礎、綜合、創新三個不同層次的需要，構筑了包含認知演示型實驗、基礎驗證性實驗和綜合設計性實驗相結合的油氣集輸技術實驗教學體系。認知演示型實驗主要包括多功能油氣實驗平臺及設備認識實驗，通過該類實驗使學生掌握多相流動與單相流動之間的區別與聯系，了解油氣輸運現場實際混輸管路的流動特點及設備運行的調節方法。基礎驗證性實驗主要包括氣液兩相流動參數測定實驗、氣液兩相流動流型識別實驗等，通過該類實驗讓學生掌握多相流動研究的基礎理論及基本方法。綜合設計性實驗主要包括氣液兩相流動壓降阻力實驗、氣固兩相沖刷腐蝕特性實驗及多相流動傳熱特性實驗等，該類實驗引導學生完成知識的綜合和實際應用，學生根據實驗任務和要求，自主擬定實驗方案和步驟，對實驗結果展開分析討論，找出不足和改進措施，充分發揮學生的主動性和能動性，不斷提高學生的工程創新能力并加深對油氣集輸技術的理解和掌握。

2.本科生學習創新能力雙提高改革。針對本科生創新能力的培養問題，為有效提高學生的學習積極性，拓展學生的知識面，提升學生的創新能力，課題組在實驗教學內容優化、實驗方法多樣化、綜合實驗平臺建設、課外科技創新訓練激勵機制及學生科研成果培育等方面進行了一些改革嘗試與實踐。實驗教學改革的重點是結合了油氣儲運工程的行業特點，立足油氣儲運工程油氣集輸技術需求，以激發學生學習興趣、能力培養為目標，以培養工程應用與創新思維為導向，培養綜合素質為根本，以多功能油氣集輸技術綜合性實驗教學平臺為基礎，以實踐教學為主線，給學生創造一個更寬松的學習環境，強調學生在實踐中豐富和鞏固理論知識。讓本科生泡在研究室，可以發揮自己的創新精神與實踐能力，研究油氣集輸技術方面自己感興趣的領域，在實踐中鍛煉和提高學生的創新精神與實踐能力。通過課堂教學改革探索與實踐，學生學習的積極性有所提高，課堂教學效果得到了明顯改善，學生的綜合素質和能力也得到了極大提高。

五、結論

多相流動教學實驗平臺的使用與教學優化，充分結合了油氣儲運工程的行業特點，進一步加強了油氣儲運專業基礎課程實驗教學的內容、方法與手段，可使學生在學校中接觸和掌握到更加貼近工程現場、貼近油氣儲運工程實際的相關實驗設備，有效實現了學生的學習能力與創新能力的雙提高。同時，油氣儲運多相流動教學實驗平臺的優化使用進一步強化了專業基礎和綜合實驗與學生學習與創新之間的紐帶，提高了學生用所學的知識解決工程實際問題的能力，激發了學生的創新意識與思維及動手能力，為他們今后的工作打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]張勁軍，何利民，宮敬，等.油氣儲運理論與技術進展[J].中國石油大學學報（自然科學版），2013，37（5）：151-162.

[2]周昊，李恩田，趙會軍，等.儲運舫腐技術課程教學改革探索與實踐[J].石油教育，2016，（1）：43-46.

[3]饒永超，王樹立，周昊，等.油氣儲運多相流動教學實驗平臺建設[J].教育教學論壇，2018，18（1）.