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化工原理仿真系統研究論文

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一、化工原理仿真系統的製作

化工原理仿真系統研究論文

化工原理實驗包括流體流動阻力測定、離心泵性能測定、傳熱、精餾、吸收與解吸、乾燥、萃取等基本單元操作,分別由不同的儀器儀表和管道組合而成。在仿真軟件中,把各種設備和管道用flash畫出,再根據每一套裝置流程圖的要求,以真實、立體的效果來實現。

1.整體結構。實驗仿真系統的開發過程分為三個階段:實驗前的準備、實驗過程及數據記錄和數據處理。前兩個階段在Flash動畫製作軟件上完成,第三階段在VisualStudio2005軟件開發工具上完成,並且使用Ac-cess數據庫進行數據的存儲與交換。

2.仿真系統的`實現。在計算機模擬化工原理實驗時,需要通過動態數學模型來模擬真實的實驗操作,該模型主要包括實驗指導、素材演示、仿真操作、數據處理、考題測試、幫助功能等內容。下面以離心泵性能測定為例詳細説明仿真系統的製作過程。在實驗準備階段與實驗開始階段的Flash動畫的製作過程中,考慮到實驗步驟有先後,以及更好地做到人機交互,必須使用專門為Flash腳本開發的ActionScript語言。如點擊水泵開啟按鈕必須在閥門開啟以後才能啟動,直至水灌滿後,才可以點擊關閉水泵按鈕。為了使實驗更具有真實性,需設置閥門的流量控制,分為10個級別,可以逐漸增大或減小。運用開發環境編寫C#程序,可以通過拖動添加組件,並自動生成組件需要的代碼。在製作化工原理實驗模擬課件時,可通過VisualStudio屬性窗口設置各種開發元素屬性如外觀、名稱等,且屬性窗口中顯示的內容,隨着選擇開發元素的不同而動態改變。利用VisualStudi“o工具箱”,可以嚮應用程序添加標準控件。在設置好窗體和控件後,利用Vi-sualStudio的代碼編輯器編寫程序代碼。在命令窗口中,可以直接輸入並執行各種命令,調試應用程序,並通過在即時窗口的命令行中輸入表達式或變量名,可以得到它們的值。編寫程序過程中,難免會遇到一些錯誤,開發人員需要對應用程序進行調試,查找錯誤的根源,以期達到設計要求。離心泵性能測定實驗涉及到流體流動、水泵運轉、儀表變化、閥門打開或關閉等動作,在仿真系統中通過Flash動畫來實現這些動作的動態效果,使整個實驗過程表現得更加真實。用Flash中的按鈕實現動畫交互效果,控制整個實驗的操作並對數據進行採集,同時將數據傳入C#,由C#對數據庫進行讀寫操作,然後作出離心泵特性曲線圖。

3.實驗數據產生及處理。化工原理實驗過程中往往要測定温度、壓強、濃度、流速等數據,同時必須對這些參數進行整理和分析,並運用相關的理論公式進行計算,才能達到實驗預期目的。化工原理實驗實測數據多,繪圖耗時費力,計算公式複雜,有時甚至需要進行迭代計算,藉助計算機輔助程序可圓滿解決這些問題。在仿真軟件中,通過C#語言設計數據處理程序。根據各化工單元操作理論建立數學模型,使仿真數據在實際操作的數據範圍內隨機產生,以保證每個學生在進行仿真實驗時即使初始條件相同,也不會得到完全相同的實驗結果,更接近真實操作狀況。試驗完成後,點擊“記錄數據”按鈕,計算機會自動記錄數據,並在後台進行數據傳遞,然後根據預先輸入的計算公式進行數據處理。數據處理後被保存到Access數據庫中,再通過調用,將數據輸出在DataGridView進行顯示,或據此數據繪製實驗曲線。

二、操作過程及功能概述

主界面使用VisualStudioC#中的窗體,通過添加菜單欄來控制試驗的選擇。其特點是方便、簡單易用,更重要的是為今後仿真系統的逐步完善提供了空間。首先水泵的開關按鈕是不可用的,必須在打開閥門以後,才能啟動水泵。當水泵與閥門同時啟動後,便開始灌水,在這期間禁用系統中所有的按鈕。待灌水過程結束,先關閥門再關水泵。點擊“開始實驗”按鈕,可以開啟下一個界面繼續實驗。先打開水泵,然後打開閥門,通過閥門調節流量級別,儀表數值會隨之變化。點擊“記錄數據”按鈕,將儀表的數值記錄在數據庫中。當數據記錄完畢,點擊“查看數據”按鈕,屏幕上顯示10組數據以及由公式計算得出的“揚程”、“有效功率”、“效率”數值。點擊“繪圖”按鈕,可直接繪製出H-Q、P-Q及η-Q三條特性曲線。無論是實驗結束還是中途關閉實驗窗體,都將出現一個對話框以提示實驗者“是否保存當前數據?”操作者可根據提示對實驗數據進行取捨。集合Flash動畫和C#語言優點開發的化工原理實驗仿真系統,具有界面直觀、操作簡單、支持人機交互、佔用空間小等特點,能顯著提高化工原理實驗教學的效果,減少實驗設備投資和損壞,降低實驗投入成本,避免實驗事故的發生。計算機輔助教學,特別是計算機仿真實驗在化工教學過程中的應用,使學生接觸了一種全新的實驗手段,激發了學生學習的積極性和主動性,使學生創新意識得到培養,從而提高了整體教學質量。