中国现代教育装备
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 教育科技  
空调实验教学虚拟仿真平台的建设与应用
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2021-10-22 15:48:08
  [导读]针对现有空调实验教学存在的问题,利用虚拟仿真技术,MatLab,Envision for BACtalk软件及Visual Logic图形化编程等多项技术设计开发了空调实验教学虚拟仿真平台。该平台主要包括空调系统运行控制的仿真模拟和空调设备部件的虚拟拆装模拟。通过实际教学应用,验证了平台虚拟仿真数学模型的可靠性,学生使用该平台取得的实验教学效果显著,学生的创新实践能力得以提高。

  近年来,随着科学技术的发展,虚拟仿真、模拟和计算机网络等技术日益成熟,在教学上的应用也越发广泛。虚拟仿真技术可以创造出集视觉、听觉和触觉于一体的全方位人工环境[1]。特别适用于理工科的实验实践课程,而且已经在一些高校的相关专业中取得了良好的教学效果[2-13]。空调专业作为一门注重工程实践的传统工科专业,在实验教学过程中一直存在如下的问题:一是实验对象难以观测,例如进行水泵的单泵性能测定实验时,水泵内部的运行机理以及水在水管中的流动情况学生无法直接观测。二是实验仪器昂贵,种类和台套数较少,如在进行二氧化碳pvt测定实验的设备中含有昂贵的水银管,实验中当高压达到9.8 Mpa时若操作不当容易引起爆裂,造成设备损坏。三是实验仪器受限于场地,如全空气空调系统,设备体积大,实验室无法容纳。四是在空调实践实验中,实际运行的空调机组可能存在漏电、漏水、高温等安全隐患和风险,学生的人身安全得不到保证。

  因此,开发虚拟仿真实验平台将是发展本专业实验教学的新道路。平台建成后不仅能解决实验教学中的诸多问题,还能拓展实验课程的丰富度、完整度。该平台主要服务于实验实践教学,实验开设项目将不再桎梏于常规的设备和场地,可开发更多的实验项目;同时,实验容错率高,设备不容易损坏,学生可大胆试错,创新方式方法。通过建设虚拟仿真实验教学平台,学生能充分、直观地了解建筑空调系统中涉及的设备内部结构、运行原理和故障原因等知识,有助于将零散的知识点集中化、应用化,形成较为完整的知识体系。

  1 虚拟仿真实验教学平台的建设

  2 平台的设计与开发

  3 虚拟仿真实验教学平台应用

  4 结语

  基于虚拟仿真技术,利用MatLab,Envision for BACtalk软件及Visual Logic图形化编程等多项技术,设计开发了空调实验教学虚拟仿真平台,实现了空调系统仿真实验、空调部件拆装实验等多项实验教学内容。该平台还存在一些不足,特别是学生实验考核系统尚未开发完善。在新工科背景下,该平台探索了空调实验教学的新道路,丰富了实验教学模式[18],完善了实验教学内容,为构建综合的、多层次的、创新型实验教学模式奠定了良好的基础。

  参考文献

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刘润东1 王俊淇1,2 孙志高1 程向明1

1.苏州科技大学环境科学与工程学院 2.苏州科技大学江苏省建筑智慧节能重点实验室


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