空間站微重力流體管理虛擬仿真實驗是北京工業大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：空間站微重力流體管理虛擬仿真實驗
- 建設院校： 北京工業大學
- 課程負責人： 劉趙淼
- 授課教師：申峰、逄燕、楊慶生、王雯宇
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
隨著航天事業的飛速發展,包括“天和空間站”、嫦娥五號探月工程、火星探測工程等,迫切需要培養具備綜合創新實踐能力的航天科技人才。空間微重力環境下( 小於104g )液體的流動行為由表面張力所主導,液體中的浮力對流、沉降、分層等現象消失,與地面常重力環境下有顯著不同。掌握微重力流體管理知識,可以實現空間站內液體的儲存、控制和傳輸等操控,例如燃料貯箱中液態推進劑的有效補給等,避免因燃燒不穩定引發的發動機事故等安全問題。因此,開展微重力流體管理虛擬仿真實驗,學習相關基礎知識和技能,對培養航天科技人才及保障重大航天I程順利完成具有重要意義。
教學目標
本實驗以培養基礎知識紮實、綜合創新實踐能力強的物理、機械、木工程等專業的高水平理工科大學生為目標，需要綜合運用《流體力學》、《套用力學》 、《工程力學》 、《大學物理》、 《普通物理實驗》 等課程所學的基礎知識,融會貫通，並進行創新實踐探索。學生通過完成本仿真實驗教學項目的學習,能有效地調動學習積極性,既強化了基礎知識,又訓練了實踐技能,培養了創新思維能力,提高了學生解決實際問題的綜合實踐能力。通過本實驗要達到教學目標如下:
( 1 )知識層面:①掌握微重動流體物理、表面張力、接觸角等概念;②了解微重力環境中流體的界面特徵和運動規律;③認識流體的特殊流動行為及形貌特性;④掌握微重力水平下表面張力主導的自界面形貌;⑤為空間站燃料貯箱設計等相關工程套用奠定知識基礎;⑥強化已學習的物理、機械設計等相關知識。
(2)能力層面:①掌握衛星推進系統中重要部件表面張力貯箱的組成、工作原理及內部流體流動特性;②了解不同類型表面張力貯箱的優缺點、貯箱內部結構、微重力環境及燃料類型改變對流體流動的影響;③能夠進行表面張力貯箱結構的合理的最佳化設計;④了解推進劑加注系統的工作原理及加注過程貯箱內部流體流動特性;⑤培養學生的創新實踐能力, 發掘學生的創造潛能;⑥訓練解決工程設計問題能力, 提升實驗教學質量和水平。
(3 )思政層面:①通過學習微重力流體管理知識,激發學生立志為航天科技貢獻力的鬥志;②培養學生為祖國科技振興努力學習、探索真理的情懷。
上述實驗教學目標有助於提升學生對航天科技相關工作的認知,包括空間流體管理、燃料貯箱設計、空間站設計、空間燃燒及防等工作及相關科學研究,並為學生成長為高層次套用型“新工科”人才奠定了重要的基礎。
