化工原理仿真系统研究论文

2020-06-17实用文

  一、化工原理仿真系统的制作

  化工原理实验包括流体流动阻力测定、离心泵性能测定、传热、精馏、吸收与解吸、干燥、萃取等基本单元操作,分别由不同的仪器仪表和管道组合而成。在仿真软件中,把各种设备和管道用flash画出,再根据每一套装置流程图的要求,以真实、立体的效果来实现。

  1.整体结构。实验仿真系统的开发过程分为三个阶段:实验前的准备、实验过程及数据记录和数据处理。前两个阶段在Flash动画制作软件上完成,第三阶段在VisualStudio2005软件开发工具上完成,并且使用Ac-cess数据库进行数据的存储与交换。

  2.仿真系统的实现。在计算机模拟化工原理实验时,需要通过动态数学模型来模拟真实的实验操作,该模型主要包括实验指导、素材演示、仿真操作、数据处理、考题测试、帮助功能等内容。下面以离心泵性能测定为例详细说明仿真系统的制作过程。在实验准备阶段与实验开始阶段的Flash动画的制作过程中,考虑到实验步骤有先后,以及更好地做到人机交互,必须使用专门为Flash脚本开发的ActionScript语言。如点击水泵开启按钮必须在阀门开启以后才能启动,直至水灌满后,才可以点击关闭水泵按钮。为了使实验更具有真实性,需设置阀门的流量控制,分为10个级别,可以逐渐增大或减小。运用VisualStudio.Net开发环境编写C#程序,可以通过拖动添加组件,并自动生成组件需要的代码。在制作化工原理实验模拟课件时,可通过VisualStudio属性窗口设置各种开发元素属性如外观、名称等,且属性窗口中显示的内容,随着选择开发元素的不同而动态改变。利用VisualStudi“o工具箱”,可以向应用程序添加标准控件。在设置好窗体和控件后,利用Vi-sualStudio的代码编辑器编写程序代码。在命令窗口中,可以直接输入并执行各种命令,调试应用程序,并通过在即时窗口的命令行中输入表达式或变量名,可以得到它们的值。编写程序过程中,难免会遇到一些错误,开发人员需要对应用程序进行调试,查找错误的`根源,以期达到设计要求。离心泵性能测定实验涉及到流体流动、水泵运转、仪表变化、阀门打开或关闭等动作,在仿真系统中通过Flash动画来实现这些动作的动态效果,使整个实验过程表现得更加真实。用Flash中的按钮实现动画交互效果,控制整个实验的操作并对数据进行采集,同时将数据传入C#,由C#对数据库进行读写操作,然后作出离心泵特性曲线图。

  3.实验数据产生及处理。化工原理实验过程中往往要测定温度、压强、浓度、流速等数据,同时必须对这些参数进行整理和分析,并运用相关的理论公式进行计算,才能达到实验预期目的。化工原理实验实测数据多,绘图耗时费力,计算公式复杂,有时甚至需要进行迭代计算,借助计算机辅助程序可圆满解决这些问题。在仿真软件中,通过C#语言设计数据处理程序。根据各化工单元操作理论建立数学模型,使仿真数据在实际操作的数据范围内随机产生,以保证每个学生在进行仿真实验时即使初始条件相同,也不会得到完全相同的实验结果,更接近真实操作状况。试验完成后,点击“记录数据”按钮,计算机会自动记录数据,并在后台进行数据传递,然后根据预先输入的计算公式进行数据处理。数据处理后被保存到Access数据库中,再通过调用,将数据输出在DataGridView进行显示,或据此数据绘制实验曲线。

  二、操作过程及功能概述

  主界面使用VisualStudioC#中的窗体,通过添加菜单栏来控制试验的选择。其特点是方便、简单易用,更重要的是为今后仿真系统的逐步完善提供了空间。首先水泵的开关按钮是不可用的,必须在打开阀门以后,才能启动水泵。当水泵与阀门同时启动后,便开始灌水,在这期间禁用系统中所有的按钮。待灌水过程结束,先关阀门再关水泵。点击“开始实验”按钮,可以开启下一个界面继续实验。先打开水泵,然后打开阀门,通过阀门调节流量级别,仪表数值会随之变化。点击“记录数据”按钮,将仪表的数值记录在数据库中。当数据记录完毕,点击“查看数据”按钮,屏幕上显示10组数据以及由公式计算得出的“扬程”、“有效功率”、“效率”数值。点击“绘图”按钮,可直接绘制出H-Q、P-Q及η-Q三条特性曲线。无论是实验结束还是中途关闭实验窗体,都将出现一个对话框以提示实验者“是否保存当前数据?”操作者可根据提示对实验数据进行取舍。集合Flash动画和C#语言优点开发的化工原理实验仿真系统,具有界面直观、操作简单、支持人机交互、占用空间小等特点,能显著提高化工原理实验教学的效果,减少实验设备投资和损坏,降低实验投入成本,避免实验事故的发生。计算机辅助教学,特别是计算机仿真实验在化工教学过程中的应用,使学生接触了一种全新的实验手段,激发了学生学习的积极性和主动性,使学生创新意识得到培养,从而提高了整体教学质量。

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