化工原理仿真系統研究論文
一、化工原理仿真系統的制作
化工原理實(shí)驗包括流體流動(dòng)阻力測定、離心泵性能測定、傳熱、精餾、吸收與解吸、干燥、萃取等基本單元操作，分別由不同的儀器儀表和管道組合而成。在仿真軟件中，把各種設備和管道用flash畫(huà)出，再根據每一套裝置流程圖的要求，以真實(shí)、立體的效果來(lái)實(shí)現。
1.整體結構。實(shí)驗仿真系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程分為三個(gè)階段：實(shí)驗前的準備、實(shí)驗過(guò)程及數據記錄和數據處理。前兩個(gè)階段在Flash動(dòng)畫(huà)制作軟件上完成，第三階段在VisualStudio2005軟件開(kāi)發(fā)工具上完成，并且使用Ac-cess數據庫進(jìn)行數據的存儲與交換。
2.仿真系統的實(shí)現。在計算機模擬化工原理實(shí)驗時(shí)，需要通過(guò)動(dòng)態(tài)數學(xué)模型來(lái)模擬真實(shí)的實(shí)驗操作，該模型主要包括實(shí)驗指導、素材演示、仿真操作、數據處理、考題測試、幫助功能等內容。下面以離心泵性能測定為例詳細說(shuō)明仿真系統的制作過(guò)程。在實(shí)驗準備階段與實(shí)驗開(kāi)始階段的Flash動(dòng)畫(huà)的制作過(guò)程中，考慮到實(shí)驗步驟有先后，以及更好地做到人機交互，必須使用專(zhuān)門(mén)為Flash腳本開(kāi)發(fā)的ActionScript語(yǔ)言。如點(diǎn)擊水泵開(kāi)啟按鈕必須在閥門(mén)開(kāi)啟以后才能啟動(dòng)，直至水灌滿(mǎn)后，才可以點(diǎn)擊關(guān)閉水泵按鈕。為了使實(shí)驗更具有真實(shí)性，需設置閥門(mén)的流量控制，分為10個(gè)級別，可以逐漸增大或減小。運用VisualStudio.Net開(kāi)發(fā)環(huán)境編寫(xiě)C#程序，可以通過(guò)拖動(dòng)添加組件，并自動(dòng)生成組件需要的代碼。在制作化工原理實(shí)驗模擬課件時(shí)，可通過(guò)VisualStudio屬性窗口設置各種開(kāi)發(fā)元素屬性如外觀(guān)、名稱(chēng)等，且屬性窗口中顯示的內容，隨著(zhù)選擇開(kāi)發(fā)元素的不同而動(dòng)態(tài)改變。利用VisualStudi“o工具箱”，可以向應用程序添加標準控件。在設置好窗體和控件后，利用Vi-sualStudio的代碼編輯器編寫(xiě)程序代碼。在命令窗口中，可以直接輸入并執行各種命令，調試應用程序，并通過(guò)在即時(shí)窗口的命令行中輸入表達式或變量名，可以得到它們的值。編寫(xiě)程序過(guò)程中，難免會(huì )遇到一些錯誤，開(kāi)發(fā)人員需要對應用程序進(jìn)行調試，查找錯誤的根源，以期達到設計要求。離心泵性能測定實(shí)驗涉及到流體流動(dòng)、水泵運轉、儀表變化、閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉等動(dòng)作，在仿真系統中通過(guò)Flash動(dòng)畫(huà)來(lái)實(shí)現這些動(dòng)作的動(dòng)態(tài)效果，使整個(gè)實(shí)驗過(guò)程表現得更加真實(shí)。用Flash中的按鈕實(shí)現動(dòng)畫(huà)交互效果，控制整個(gè)實(shí)驗的操作并對數據進(jìn)行采集，同時(shí)將數據傳入C#，由C#對數據庫進(jìn)行讀寫(xiě)操作，然后作出離心泵特性曲線(xiàn)圖。
3.實(shí)驗數據產(chǎn)生及處理�；ぴ韺�(shí)驗過(guò)程中往往要測定溫度、壓強、濃度、流速等數據，同時(shí)必須對這些參數進(jìn)行整理和分析，并運用相關(guān)的'理論公式進(jìn)行計算，才能達到實(shí)驗預期目的�；ぴ韺�(shí)驗實(shí)測數據多，繪圖耗時(shí)費力，計算公式復雜，有時(shí)甚至需要進(jìn)行迭代計算，借助計算機輔助程序可圓滿(mǎn)解決這些問(wèn)題。在仿真軟件中，通過(guò)C#語(yǔ)言設計數據處理程序。根據各化工單元操作理論建立數學(xué)模型，使仿真數據在實(shí)際操作的數據范圍內隨機產(chǎn)生，以保證每個(gè)學(xué)生在進(jìn)行仿真實(shí)驗時(shí)即使初始條件相同，也不會(huì )得到完全相同的實(shí)驗結果，更接近真實(shí)操作狀況。試驗完成后，點(diǎn)擊“記錄數據”按鈕，計算機會(huì )自動(dòng)記錄數據，并在后臺進(jìn)行數據傳遞，然后根據預先輸入的計算公式進(jìn)行數據處理。數據處理后被保存到Access數據庫中，再通過(guò)調用，將數據輸出在DataGridView進(jìn)行顯示，或據此數據繪制實(shí)驗曲線(xiàn)。
二、操作過(guò)程及功能概述
主界面使用VisualStudioC#中的窗體，通過(guò)添加菜單欄來(lái)控制試驗的選擇。其特點(diǎn)是方便、簡(jiǎn)單易用，更重要的是為今后仿真系統的逐步完善提供了空間。首先水泵的開(kāi)關(guān)按鈕是不可用的，必須在打開(kāi)閥門(mén)以后，才能啟動(dòng)水泵。當水泵與閥門(mén)同時(shí)啟動(dòng)后，便開(kāi)始灌水，在這期間禁用系統中所有的按鈕。待灌水過(guò)程結束，先關(guān)閥門(mén)再關(guān)水泵。點(diǎn)擊“開(kāi)始實(shí)驗”按鈕，可以開(kāi)啟下一個(gè)界面繼續實(shí)驗。先打開(kāi)水泵，然后打開(kāi)閥門(mén)，通過(guò)閥門(mén)調節流量級別，儀表數值會(huì )隨之變化。點(diǎn)擊“記錄數據”按鈕，將儀表的數值記錄在數據庫中。當數據記錄完畢，點(diǎn)擊“查看數據”按鈕，屏幕上顯示10組數據以及由公式計算得出的“揚程”、“有效功率”、“效率”數值。點(diǎn)擊“繪圖”按鈕，可直接繪制出H-Q、P-Q及η-Q三條特性曲線(xiàn)。無(wú)論是實(shí)驗結束還是中途關(guān)閉實(shí)驗窗體，都將出現一個(gè)對話(huà)框以提示實(shí)驗者“是否保存當前數據？”操作者可根據提示對實(shí)驗數據進(jìn)行取舍。集合Flash動(dòng)畫(huà)和C#語(yǔ)言?xún)?yōu)點(diǎn)開(kāi)發(fā)的化工原理實(shí)驗仿真系統，具有界面直觀(guān)、操作簡(jiǎn)單、支持人機交互、占用空間小等特點(diǎn)，能顯著(zhù)提高化工原理實(shí)驗教學(xué)的效果，減少實(shí)驗設備投資和損壞，降低實(shí)驗投入成本，避免實(shí)驗事故的發(fā)生。計算機輔助教學(xué)，特別是計算機仿真實(shí)驗在化工教學(xué)過(guò)程中的應用，使學(xué)生接觸了一種全新的實(shí)驗手段，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生創(chuàng )新意識得到培養，從而提高了整體教學(xué)質(zhì)量。
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