多相流动实验平台教学探索研究

饶永超 王树立 赵会军 赵书华 周诗岽 周宁

摘要：针对油气储运专业多相流动教学实验平台的使用和开发现状，为高效实现学生学习积极性与创新能力的双提高，在教学实验平台使用规律、实验项目设置和教学方式方法等方面进行了改革探索研究，为培养适应我国油气储运工程现代化建设需要的具有创新精神、实践能力和自我学习能力的高素质人才提供支撑。

关键词：油气储运工程；教学实验平台；探索研究

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）11-0139-02

一、引言

油气田生产中的油气水集输是油气储运工程的重要研究方面之一。多相流动理论则是油气集输与处理技术的重要理论基础[1]。通过综合性的多相流动教学实验平台的建设与使用，使学生能够掌握油气储运工程中涉及的油气多相流动的基础理论和专业知识，并具备在生产一线解决实际油气集输问题的能力具有重要意义[2]。因此，针对多相流动教学实验平台的建设与运行现状存在的问题，在常州大学石油工程学院油气储运工程专业多相流动实验教学平台的使用规律、实验项目设置和教学方式方法等方面进行了一系列探索性的改革与实践。

二、平台概况

油气储运多相流动教学实验平台是一套大型的综合性多功能实验教学平台，主要包括气液等多相流动特性实验、管道冲刷腐蚀实验以及多相流动传热特性实验。实验教学平台主要由水源、水箱、管道泵、液体流量计、螺杆式空气压缩机、缓冲罐、气体流量计、气液混合器、实验管段、含气率测定管段以及控制系统组成。油气储运多相流动教学实验平台如图1所示[3]。

三、平台使用规律

平台具有开放性、多功能性。在调研分析油气储运专业油气集输技术的发展趋势，并综合油气集输技术的主要专业课程知识基础上，设计建设集气液两相螺旋流流动特性实验、气液两相螺旋流传热特性实验、水平管道内冲刷腐蚀实验以及倾斜管道积液携带实验于一体的贴近油气储运工程、油气集输技术实践的多相流动教学实验平台。该平台功能广，拥有较高的实验水准，可满足油气储运及相关专业多相流动技术实验教学与科研的需要。

理论教学与工程实际相结合，以工程化训练为主导。该平台能模拟真实的管线流动特性、传热特性及冲刷腐蚀特性的实际工况，具有鲜明的行业特色，反映了多相流动学科及相关交叉学科技术的最新前沿。在实验平台上，学生既可以进行油气集输领域流体力学等基础性本科教学实验项目，又使相关实验数据可应用于实际油气输送的需要；解决传统教学多以验证性教学为主、脱离生产实际工艺和工况、学生实际操作机会少等难题。

教学与科研相结合。实验平台的建设和应用注重发挥科研优势，将科研设备和技术引入了实验教学，在实验教学中注重培养学生的科研能力，并将实验教学内容扩展到科研课题，实现了教学与科研的相互促进。

四、实验教学方案改革

1.实验项目体系改革。在多相流动教学实验平台建设基础上，结合油气集输技术课程理论教学的实际，制定了实践教学大纲和实验教学指导书，秉承知识学习、能力训练、创新精神并重的理念，制定了可认知性、可动手性、可研究型的总体指导思想，在教学组织上采取递进形式以满足基础、综合、创新三个不同层次的需要，构筑了包含认知演示型实验、基础验证性实验和综合设计性实验相结合的油气集输技术实验教学体系。认知演示型实验主要包括多功能油气实验平台及设备认识实验，通过该类实验使学生掌握多相流动与单相流动之间的区别与联系，了解油气输运现场实际混输管路的流动特点及设备运行的调节方法。基础验证性实验主要包括气液两相流动参数测定实验、气液两相流动流型识别实验等，通过该类实验让学生掌握多相流动研究的基础理论及基本方法。综合设计性实验主要包括气液两相流动压降阻力实验、气固两相冲刷腐蚀特性实验及多相流动传热特性实验等，该类实验引导学生完成知识的综合和实际应用，学生根据实验任务和要求，自主拟定实验方案和步骤，对实验结果展开分析讨论，找出不足和改进措施，充分发挥学生的主动性和能动性，不断提高学生的工程创新能力并加深对油气集输技术的理解和掌握。

2.本科生学习创新能力双提高改革。针对本科生创新能力的培养问题，为有效提高学生的学习积极性，拓展学生的知识面，提升学生的创新能力，课题组在实验教学内容优化、实验方法多样化、综合实验平台建设、课外科技创新训练激励机制及学生科研成果培育等方面进行了一些改革尝试与实践。实验教学改革的重点是结合了油气储运工程的行业特点，立足油气储运工程油气集输技术需求，以激发学生学习兴趣、能力培养为目标，以培养工程应用与创新思维为导向，培养综合素质为根本，以多功能油气集输技术综合性实验教学平台为基础，以实践教学为主线，给学生创造一个更宽松的学习环境，强调学生在实践中丰富和巩固理论知识。让本科生泡在研究室，可以发挥自己的创新精神与实践能力，研究油气集输技术方面自己感兴趣的领域，在实践中锻炼和提高学生的创新精神与实践能力。通过课堂教学改革探索与实践，学生學习的积极性有所提高，课堂教学效果得到了明显改善，学生的综合素质和能力也得到了极大提高。

五、结论

多相流动教学实验平台的使用与教学优化，充分结合了油气储运工程的行业特点，进一步加强了油气储运专业基础课程实验教学的内容、方法与手段，可使学生在学校中接触和掌握到更加贴近工程现场、贴近油气储运工程实际的相关实验设备，有效实现了学生的学习能力与创新能力的双提高。同时，油气储运多相流动教学实验平台的优化使用进一步强化了专业基础和综合实验与学生学习与创新之间的纽带，提高了学生用所学的知识解决工程实际问题的能力，激发了学生的创新意识与思维及动手能力，为他们今后的工作打下了良好的基础。

参考文献：

[1]张劲军，何利民，宫敬，等.油气储运理论与技术进展[J].中国石油大学学报（自然科学版），2013，37（5）：151-162.

[2]周昊，李恩田，赵会军，等.储运舫腐技术课程教学改革探索与实践[J].石油教育，2016，（1）：43-46.

[3]饶永超，王树立，周昊，等.油气储运多相流动教学实验平台建设[J].教育教学论坛，2018，18（1）.