中国现代教育装备
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 教育科技  
木竹材气/液体渗透性测试装置的设计及仿真模拟辅助教学
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2021-5-22 16:29:13
  [导读]为了解决当前木竹材气/液体渗透性测试装置在实验教学过程中存在的操作烦琐、待测试件尺寸制约和数据可靠性较差等问题,自主开发了一套可以简单、准确、方便测试木竹材气/液体渗透性的装置,并应用于木材专业实验教学,同时设计了基于木竹材内流体渗透规律研究的Fluent仿真模拟辅助教学。实践表明,自制的简单实验装置及Fluent仿真模拟的使用,在木竹材气/液体渗透性测试实验课程中,大大提高了学生的学习效率和兴趣,能够让学生快速理解装置测试基本原理并能轻松掌握制样和装置操作过程,同时通过仿真模拟深刻理解木竹材内部孔结构差异与渗透性能关系,取得了显著效果。

  木竹材渗透性是反映木竹材内部孔隙结构通道的一项重要物理性能指标[1-3]。分析木竹材渗透性特点,能够揭示木竹材渗透性规律,建立渗透性数据库。运用相关渗透性的理论和规律,构建木竹材加工处理理论基础,为木竹材改进浸注处理的工艺、提高加工处理的质量、合理高值利用木竹材等提供重要科学依据。木竹材渗透性规律及其改善方法一直以来都是木竹加工行业研究和生产的热点问题,同时也是木材科学与工程专业本科及研究生理论教学中的要点和难点。由此可见,木竹材渗透性实验教学的有效开展十分重要。

  木竹材样品的渗透性测试教学装置直接决定了实验教学效果的好坏,但是当前用于实验教学的木竹材气/液体渗透性测试装置还存在诸多问题[4]。一方面还没有开发能够简单、方便测试木竹材气/液体渗透性的教学装置,另一方面仅依靠实验教学难以形象的让学生深入理解流体在木材孔结构内的流通过程以及分析不同木竹材结构渗透性能差异的根本原因。而研究表明利用信息化实验教学资源则可以显著提升高等学校的实验教学质量和教学水平[5-7]。因此,开发一套木竹材气/液体渗透性测试简易装置并使用仿真模拟辅助实验教学,能够让学生快速、有效学习专业知识和操作技能,且结合实验与仿真模拟则能让学生更加深刻的理解木竹材内部孔结构差异与其渗透性之间的规律。

  1 当前木竹材渗透性测试实验教学存在的问题

  2 木竹材气/液体渗透性测试简易装置的设计

  3 Fluent仿真模拟辅助教学的应用

  4 结语

  所搭建的木竹材气/液体渗透性的装置,可以简单、准确、方便测试木竹材渗透性,该装置操作方便、实用性好,易于让学生掌握测试流程,且紧密结合学科理论教学中的要点和难点问题,聚焦木竹加工行业研究和生产的热点问题,理论联系实际,有利于推进素质教育,培养了学生创新精神和实践能力,提高了学生的学习积极性。此外,在木竹材气/液体渗透性实验教学中创新性的结合使用了Fluent仿真模拟,有效辅助了实验教学,提高了教学效果,有利于学生深入理解和巩固基础理论知识,促进了木竹材气/液体渗透性实验教学环节的顺利开展,为林业工程和木材科学与工程等学科在仿真模拟教学方面的探索提供借鉴。

  参考文献

  [1] 曹金珍.木材保护剂分散体系及其液体渗透性研究概述[J].林业工程学报,2019(3):1-9.

  [2] 温旭雯,张融,靳肖贝,等.常温常压下醇类溶剂对毛竹的渗透性研究[J].林产工业,2018(1):30-34.

  [3] 何盛,陈玉和,吴再兴,等.木竹材料细观渗流研究进展[J].林业工程学报,2020(2):12-19.

  [4] 李涛,邹国政,蔡家斌,等.新型木材气体渗透性测试装置的设计[J].实验室研究与探索,2014(5):58-61.

  [5] 杨萍萍,袁朋,杨笃宝,等.依托国家级实验教学示范中心搭建动物学一流学科实践教学创新平台[J].中国现代教育装备,2018(11):27-29.

  [6] 于向前,郭艳军,张媛.虚拟仿真技术在空间科学实验教学中的应用[J].实验室研究与探索,2020(2):137-141.

  [7] 马冬威,张元好,王天国,等.虚拟仿真技术在热处理实验中的应用探索[J].中国现代教育装备,2020(13):28-30.

  [8] 张敏,刘俊波.对高校虚拟仿真实验教学项目建设的若干思考[J].中国现代教育装备,2020(1):10-13.

  [9] 王伟,张敏,占国清,等.面向空气静压支承的多孔材料渗透特性研究[J].光学精密工程, 2017(9):2359-2366.

  [10] 沈冬梅,余才锐.FLUENT软件在地方本科院校流体力学课程教学中应用的探索与思考[J].中国现代教育装备,2020(3):74-76.

  [11] 蒋静智,马莉营,崔海亭,等.仿蜂巢形多孔介质模型内流体流动数值模拟研究[J].功能材料,2018(8):8102-8107.

刘贡钢 胡进波 苌姗姗 中南林业科技大学材料科学与工程学院


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