曹志旭 虞嬌婷 李高俊

摘 要：伴隨著互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)漸漸的融入到數(shù)字化教學(xué)當(dāng)中來(lái)，使得教學(xué)方法與途徑變寬變廣，教學(xué)效果顯著，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，更是受益良多。越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是對(duì)Adobe Flash、Visual Studio等的應(yīng)用，進(jìn)行定性重現(xiàn)和定量模擬，原本在紙上、在實(shí)驗(yàn)室的操作實(shí)驗(yàn)，通過(guò)GPU躍然屏幕之上。該文所述泵與風(fēng)機(jī)中離心式水泵性能試驗(yàn)與離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)氣實(shí)驗(yàn)，就是基于以上技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)探究的。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) Flash 泵與風(fēng)機(jī) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

1 泵與風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

泵與風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)是流體機(jī)械本科教學(xué)中至關(guān)重要的一部分，其中有較為冗雜的數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)計(jì)算，如果僅憑人為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅耗費(fèi)巨大的時(shí)間和精力，還容易造成實(shí)驗(yàn)誤差，不利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和總結(jié)，在本科生教學(xué)中，需要進(jìn)行智能化和電算化的改進(jìn)，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的掌握，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展。

2 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

在此次泵與風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)探究中，使用相關(guān)的教具——離心式水泵、離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出更加接近真實(shí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而運(yùn)用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬曲線(xiàn)，再確定出準(zhǔn)備植入Flash的數(shù)據(jù)；運(yùn)用Adobe Flash CS6軟件，進(jìn)行動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作與應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，調(diào)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中動(dòng)畫(huà)、圖形、聲音和視頻，按照時(shí)間軸的順序排列，逐幀的進(jìn)行制作，對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行描述，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行演示；該教學(xué)方法的探究是應(yīng)用Visual Studio工具進(jìn)行編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)泵與風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的智能化和電算化。Visual Studio編程開(kāi)發(fā)工具具有保密性、封裝性和傳播快速性，將實(shí)驗(yàn)移植到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上。使用多級(jí)窗體界面，將泵與風(fēng)機(jī)中離心式風(fēng)機(jī)與離心式水泵實(shí)驗(yàn)過(guò)程轉(zhuǎn)化成VS程序代碼，通過(guò)第三方數(shù)據(jù)處理工具的植入，完善實(shí)驗(yàn)界面中數(shù)據(jù)處理部分。同時(shí)，通過(guò)靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)多窗體數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)化功能?；谝寻惭b的IIS工具，創(chuàng)建網(wǎng)站，發(fā)布在校園網(wǎng)中，通過(guò)控制訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)字化。通過(guò)開(kāi)放的代碼，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的可移植性，不斷豐富系統(tǒng)的，使之多元化。

3 開(kāi)放式虛擬實(shí)驗(yàn)之于實(shí)驗(yàn)教學(xué)

該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一個(gè)集學(xué)生管理程序和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)指導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)等虛擬實(shí)驗(yàn)為一體的校園實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真與實(shí)踐相結(jié)合、在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行不再受人為因素的限制，解決了因設(shè)備限制而無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，在確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面起著至關(guān)重要的作用。

4 相關(guān)泵與風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)方案

4.1離心式水泵性能實(shí)驗(yàn)

（1） 流量。由于渦輪流量變送器與積算頻率儀表配合使用，儀表本身裝有換算裝置，測(cè)量數(shù)據(jù)直接顯示出容積流量，其瞬時(shí)流量單位為m3/h。同時(shí)利用三角水堰測(cè)量水泵流量，其計(jì)算公式如下：

（m3/s）

（2） 揚(yáng)程。水泵壓強(qiáng)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。當(dāng)水泵進(jìn)、出口管內(nèi)徑相等時(shí)，由伯努利方程可得： （m）

（3） 功率。

①有效功率 （kW） ②軸功率Psh=M（kW）

（4） 效率

圖1

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：打開(kāi)水泵，水經(jīng)過(guò)電動(dòng)泵的作用通過(guò)吸水管道進(jìn)入回路中，最后經(jīng)由水箱流回吸水池。通過(guò)改變?nèi)肟陂y開(kāi)度來(lái)改變水泵工況。要求改變閥門(mén)的開(kāi)度，水流的速度相應(yīng)發(fā)生改變。分別布置真空表測(cè)量入口壓強(qiáng)、出口壓強(qiáng)，通過(guò)渦輪流量計(jì)和后面的三角水堰測(cè)量流量，通過(guò)轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x測(cè)量轉(zhuǎn)矩，通過(guò)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x測(cè)量轉(zhuǎn)速。要求虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示，要求三角水堰在工況變化時(shí)高度能夠連續(xù)變化。

調(diào)節(jié)：改變?nèi)肟陂y4的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)水泵工況的調(diào)節(jié)。要求做一個(gè)按鈕，能夠改變10次，改變過(guò)程中表3和10中的指針連續(xù)變化，其余測(cè)點(diǎn)的示數(shù)連續(xù)變化。

4.2離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣實(shí)驗(yàn)

通過(guò)增加（或減少）集流器入口節(jié)流網(wǎng)層數(shù)的方法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)流量，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行于不同的工況點(diǎn)。

（1） 流量 （m3/s）

（2） 動(dòng)壓。

①出口動(dòng)壓（即風(fēng)機(jī)動(dòng)壓） （Pa）

②進(jìn)口動(dòng)壓 （Pa）

（3） 風(fēng)機(jī)全壓與靜壓。

風(fēng)機(jī)的全壓 （Pa）

風(fēng)機(jī)的靜壓

（4） 全壓效率和靜壓效率。

（5） 性能換算。

圖2

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，空氣由左口的集流器處進(jìn)入風(fēng)機(jī)，右側(cè)離開(kāi)，要求大致描述空氣的流動(dòng)情況；通過(guò)增加（或減少）集流器入口節(jié)流網(wǎng)層數(shù)的方法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)流量，改變風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。測(cè)量點(diǎn)有集流器喉部靜壓pest、pest1，功率表有轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，要求各測(cè)點(diǎn)需要顯示相應(yīng)的測(cè)量值。通過(guò)改變2處的節(jié)流網(wǎng)的層數(shù)來(lái)改變工況，要求操作按鈕，從小到大一共改變15次，改變節(jié)流網(wǎng)的層數(shù)時(shí)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)需要有相應(yīng)的變化。

參考文獻(xiàn)

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