水力學綜合套用型虛擬仿真實驗是昆明理工大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：水力學綜合套用型虛擬仿真實驗
- 建設院校： 昆明理工大學
- 授課教師：徐一民、付俊峰、孫帆帆、宋炳月
- 課程負責人： 沈春穎
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
水力學綜合實驗作為一門獨立的水利類專業基礎課程，實驗教學作為理論與實際相結合的教學活動，不僅可以培養大學生創新意識、創新思維和創新能力，不斷增強學生的科技和身心素質，更有助於學生運用水力學專業知識解決基本工程實際問題。由於流動現象的複雜性，僅通過理論教學很難使學生深刻認識流體運動的力學本質，必須通過實驗來加深理解。實驗教學存在著儀器成本高、設備台套數少、授課任務重等諸多困難，特別針對去年的疫情，學生未返校的情況下如何順利開展水力學實驗更是一大難題，故改變現有的單純線下教學方式迫在眉睫。
隨著計算機和多 媒體技術的快速發展，虛擬仿真技術越來越廣泛地套用於專業實驗的教學.上，它對提高教學質量和學生實踐能力以及創新創業能力有著重要影響。學生可通過網路遠程訪問該平台，不受時間和空間的限制開展虛擬水力學實驗，同時彌補了實驗室在數據處理上的不足，提高了實驗效率。
整個“水力學綜合套用型虛擬仿真實驗”平台設計主要包括四個方面的綜合實驗:靜水壓強綜合實驗、能量方程綜合實驗、閘孔出流綜合實驗(正在建設中)、高速水流綜合實驗(待建)。對於其中靜水壓強綜合實驗與能量方程綜合實驗，學生可以通過虛擬仿真平台進行預習及複習實驗內容，加深對實驗的了解，作為平時成績的一部分;而針對於閘孔出流綜合實驗台套數非常少的情況下，虛擬仿真平台可以作為實驗儀器的補充;對於在實驗室條件無法實現的情況下，高速水流綜合實驗平台將起到較為重要的作用。通過整個平台的建設，最終達到能實不虛，虛實結合的目的。
整個實驗 系統涉及水靜力學問題、能量方程套用問題、閘孔出流問題以及高速水流問題，涵蓋了水力學課程的各個方面。其中“閘孔出流綜合實驗虛擬仿真平台”與“高速水流綜合實驗虛擬仿真平台”已於今年2月份申請發明專利。.
教學目標
通過線上靜水壓強綜合實驗，掌握用測壓管測量流體靜壓強的技能;驗證不可壓縮流體靜力學基本方程，測定油的密度;通過對諸多流體靜力學現象的實驗觀察分析，加探流體靜力學基本概念理解，提高解決靜力學實際問題的能力。
通過線上能量方程綜合實驗，分析管流總水頭與測壓管水頭的沿程變化規律及位能、壓能、動能、能量損失之間轉換關係;驗證流體恆定總流的能量方程。了 解畢託管的構造和適用條件，掌握用畢託管測量點流速的方法;測定管嘴淹沒出流時點流速，學習率定畢託管流速修正因數的技能;分析管嘴淹沒射流的流速分布及流速係數的變化規律。學會測定管道沿程水頭損失係數和管壁粗糙度的方法;分析圓管恆定流動的水頭損失規律、沿程水頭損失係數隨雷諾數Re變化的規律，驗證沿程水頭損失hq與平均流速v的關係。學習掌握三點法、四點法測量局部阻力係數的技能，並將突擴和突縮管的實測值與經驗值比較;通過閥門局部阻力係數測量的設計性實驗，學習二點法測量局部阻力係數的方法。了 解文丘里流量計的構造、原理和適用條件，率定流量係數;掌握套用氣-水多管壓差計量測壓差的方法;通過確定文丘里流量計最大允許過流量的設計性實驗，體驗理論分析和實驗相結合的研究過程。量測孔口與管嘴出流的流速係數、流量係數、側收縮係數、局部阻力係數以及圓柱型管嘴內的局部真空度，分析圓柱形管嘴的進口形狀(圓角和直角)對出流能力的影響以及孔口與管嘴過流能力不同的原因。
通過線上閘孔出流綜合實驗，觀察水躍的水流現象，了 解水躍的類型及其結構特徵;驗證矩形水平明渠中的水躍理論;運用比能原理計算水躍的水頭損失。觀察出流流態( 自由出流和淹沒出流)，並與流態判別準則進行比較。掌握測定閘孔出流的流量係數的方法，並將實測值與經驗公式計算值進行比較;掌握測定閘孔出流的淹沒係數的方法，並與經驗曲線查得結果進行比較。
通過線上高速水流綜合實驗，了 解高速水流的特殊水力現象，利用摻氣減蝕實驗和消能防沖實驗，真實體驗處理高速水流問題的科學手段。
