水電站調壓室水力設計虛擬仿真實驗是河海大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：水電站調壓室水力設計虛擬仿真實驗
- 建設院校： 河海大學
- 課程負責人： 周建旭
- 授課教師：胡明、蔡付林、阮懷寧、婁保東
課程簡介,教學目標,
課程簡介
實驗設計緊扣國家發展戰略，凸顯水利水電行業和學科發展的前沿問題。實驗突破水電站引|水發電系統原型實驗和環境條件的限制，基於虛擬現實技術營造栩栩如生的仿真場景，實現身臨其境般的參觀學習和真實般的操作體驗;同時融合數值計算和3D仿真,輔以實時數據、統計表格、動態曲線和虛擬表計,實現可視化的調壓室水力設計基本實驗和研究探索實驗,涵蓋高危和不可逆的調壓室事故報警工況，場景逼真、技術先進,具有一定的挑戰性。
教學目標
水電站是將水能轉換為電能的綜合工程設施，涉及水、機、電等各方面知識，運行工況複雜，涉及的知識面廣。水電站物理實驗成本大,風險較高，重複性較差,有些實驗內容無法實現，特別是調壓室事故工況的高危、極端特徵和不可逆性，通過虛擬仿真實驗項目能夠彌補這些不足，培養學生的專業實踐能力。因此，“ 水電站調壓室水力設計虛擬仿真實驗”的實驗教學目標包括:
1.理解調壓室水力最佳化設計的內涵
調壓室的水力設計涉及引水發電系統的諸多參數，包括運行水位組合、引水道糙率和水輪機組帶荷水平等。依託“水電站調壓室水力設計虛擬仿真實驗”，學生能夠在合理範圍內任意設定和模擬水電站輸水系統的相關參數，以及機組運行工況,涵蓋可能發生的非常工況，觀察和記錄機組負荷發生變化時，輸水系統中調壓室的水力現象，主要包括調壓室水位波動過程的衰減速度、最高水位和最低水位，以及特徵斷面的壓力變化和壓力極值,以評估所確定的調壓室類型和相關體型參數的合理性，為進一步的水力最佳化設計 提供可靠的技術支撐;同時,學生通過該虛擬仿真實驗展現可能出現的調壓室事故，並通過調壓室水力最佳化設計，可以實現有效的事故防控。基於全過程、多層次的實驗訓練，學生能夠在鞏固水錘和調壓室相關知識點的同時，理解調壓室水力最佳化設計的內涵，並撐握相聯設計的理論方法。
2.培養自主學習,分析問題和解決問題的能力
“水電站調壓室水力設計虛擬仿真實驗”系統本著“能實不虛”的原則，利用虛擬現實技術，基於數值計算結果和3D模型的有機結合,讓學生身臨其境，在認識引水式水電站組成建築物和構造的同時,將真實水電站工程中難以觀測到的引水系統調壓室水力現象以及非常工況，通過不同的實驗步驟重現和展示。學生通過自主學習，並進一步結合參數設定 ,開展水電站調壓室水力設計虛擬仿真實驗,實驗過程中可通過可視化實景展現調壓室的水力現象，亦可通過曲線和數值形式展現參數的變化，學生可以結合理論學習，對虛擬實驗數據加以分析，得出結論。通過該虛擬仿真實驗，培養了學生分析問題和解決問題的能力，學生對引水式水電站輸水系統調壓室的水力現象會有-一個直觀充分地認識，同時也深化對水電站課程專業知識的理解和掌握。
3秉承立德樹人，凸顯課程思政元素，強學生的責任當
目前我國水力發電裝機規模和年發電量均居世界第- - ;水力發電行業由弱到強,從規劃設計、施工組織、建設管理、技術裝備的多方位落後，發展到如今的全產業鏈全球領先,取得了“世界水力發電看中國”的巨大成就。雅礱江錦屏二級水電站是我國西電東送戰略性關鍵工程, 對推進國家西部大開發、最佳化電源結構發揮了重要作用。“水電站調壓室水力設計虛擬仿真實驗”依託錦屏二_級水電站的工程特點和引水發電系統的布置設計,能夠很好地反映出我國水力發電事業的增長規模和技術水平,深化學生的專業認知,學生的民族自豪感和從事水利水電事業的責任擔當。
4.夯實專業基礎,激勵創新思維和探索研究
結合本虛擬仿真實驗，融合系列專業綜合知識，依託新工科對數學建模和工程實踐能力的培養,鞏固和深化學生對水利水電工程專業的認知和理解;通過對基本理論、系統參數和物理現象關聯性的實驗探究,提高對引水式水電站工程特別是調壓室的最佳化設計和運行安全問題的分析能力，訓練學生對重大工程問題甚至是事故現象合理有效處置的能力。通過本虛擬仿真實驗中基本實驗和研究探索實驗環節的訓練，強化學生學習的主動性、獨立性和合作性訓練,鞏固提升學生的創新思維,激勵開展探索研究。
