化工原理实验仿真软件简介

化工原理实验仿真软件简介在教育领域中，计算机不仅是一门学科，而且正逐渐成为有效的教学媒体和教育管理的有力工具。计算机辅助教学是以计算机为媒介，通过学生——计算机之间的交互活动达到教学目的的一种手段。1.化工原理实验模拟的发展实验模拟(ExperimentImitation)是利用计算机的高级图形功能模拟真实的实验环境，通过计算机与操作者之间的交互活动，达到辅助实验教学的目的。实验模拟既是计算机辅助教学的一个重要组成部分，也可以自成体系，这种现代化的新方法，有助于培养学生分析问题、处理问题、解决问题的能力。化工原理实验模拟系统为辅助化工原理实验教学而设计的软件包。近年来，国内许多高校在化工原理实验模拟方面做了大量的工作，因为化工原理实验模拟必须依托实际的实验装置，而各高校的化工原理实验装置不尽相同，再加上实验模拟投资小、运行费用低、安全、高效等特点，因而受到了高度的重视。北京化工大学早在1985年就开发了一套多功能的单元操作实验模拟软件系统，该系统具有动态画面、音响效果、启发教学、错误处理、自动评分等功能特点。由于开发时间较早，其最大的缺陷是不能独立于西文DOS系统运行，而需要CCDOS中文汉字系统支撑。华南理工大学开发的化工原理实验模拟系统则较先进，该系统自带中文字库，可以脱离中文汉字系统运行，并且具有窗口式中文界面提示、画面清晰、动画与声响结合。此外，浙江大学开发的化工原理实验模拟系统软件的特点是以该校的实际装置为依托，图像具有3D立体效果。从以上的开发成果可以看出，化工原理实验模拟软件从最初的非中文界面，发展到依托中文操作系统，再发展到自带中文字库脱离汉字操作系统，最后发展到充分利用多媒体技术和3Ｄ图像技术，而且界面日趋友好，功能日渐增多。2.化工原理实验模拟的特点化工原理实验模拟通过计算机模拟真实的实验操作，使学生能快速地掌握如何操作化工单元过程，熟练地测定、整理实验数据，而且可以提高学生对化工原理理论课程的学习兴趣。它具有如下特点：(1)实验模拟可以模拟传统实验过程，形象生动、简明易懂，既有科学性又富有趣味性，有利于增强教学效果，可在较短的时间内使学生了解化工原理实验单元操作的方法和技巧。(2)实验模拟可以快速完成耗费时间很长的实验，并可不断地重复各个实验过程，有利于提高实验教学效果，降低实验运行费用。(3)实验模拟可以按实验者的意图任意改变“实验条件”，模拟许多非正常的操作，有利于改善学生在实验装置上操作的安全性。(4)实验模拟可以清晰地观察实验的变化规律，使学生获得更多的感性认识，有利于培养学生理论联系实际的能力。3.化工原理实验模拟系统的组成开发化工原理实验模拟系统的目的在于将先进的模拟技术与传统的实验教学相结合，改进实验教学的效果，提高实验教学水平。该模拟系统以基于Windows操作平台，全部实验均采用标准Windows图形窗口界面。具有人机界面友好、图像分辨率高、多任务操作、操作简单(通过鼠标就可完成全部实验模拟过程)等优点。本模拟系统是以普通微机为基础的小型模拟培训系统，共由八个化工原理实验组成：流体流动阻力的测定实验；离心泵性能的测定实验；过滤实验；固体流态化实验(包括气固、液固两个系统)；传热膜系数的测定实验；精馏实验；填料塔解吸传质系数的测定；干燥速率曲线的测定实验。虽然本模拟系统以Windows为操作平台，却对微机配置要求较低。硬件环境为：386DX/33以上CPU；4M以上内存；VGA/SVGA显示器；鼠标；键盘。软件环境为：中文Windows3.2或中文Windows95；英文Windows3.1或英文Windows95外挂中文支撑系统(如中文之星、RichWin等)。4.化工原理实验模拟系统的功能本模拟系统实现的主要功能包括化工原理实验操作训练、实验数据的读取和数据处理、实验模拟操作评分及思考题测试及评分、联机在线帮助等，其基本结构如图1所示。图1化工原理实验模拟的结构(1)化工原理实验模拟操作训练。这是实验模拟的核心所在，根据窗口菜单提示，学生通过鼠标选择相应正确的实验操作，就可以完成全部实验模拟操作过程。(2)化工原理实验数据读取与数据处理。在实验装置稳定运行情况下，学生必须正确选择读取数据的时机和选择正确的控制节点及时读取仪表数据；正确读取实验数据后，由计算机自动对实验数据进行处理，学生可以查看实验结果，实验结果以图形和表格两种形式输出，符合实验报告格式。为了今后具备独立的自主版权，本模拟系统的实验数据处理没有借助任何图形图像软件包，而是通过自己开发的动态连接库完成全部实验结果的图形显示及输出。(3)实验模拟操作评分及思考题测试。根据学生模拟操作过程中的正确操作步骤数给出实验模拟操作的成绩评估；在完成模拟操作后，将实验基本知识以选择题的形式给出，可在学生回答完测试题以后进行计算机自动评分，并给出测试成绩，通过测试，可帮助学生巩固实验知识。(4)化工原理实验模拟的联机在线帮助。该帮助系统是完全Windows风格的联机在线帮助，在实验模拟操作过程中遇到困难，可随时打开帮助系统获得有关软件使用、实验目的、实验原理、实验步骤及实验数据处理等方面的帮助信息。(5)启发式。即在实验操作失误等情况下声音提示报警，并且通过弹出消息对话框，给以适当的文字信息，帮助纠正错误。(6)快速信息提示。每个化工原理实验均有众多的设备及仪表，当鼠标在各个设备或仪表上停留一、两秒钟后，就回弹出浮动信息条，注明该设备或仪表的名称及简单功能介绍。学生在开始模拟实验操作之前，可先采用此方法熟悉实验流程，提高实验模拟操作的效率。上述结构中，联机在线帮助、启发式、浮动信息条正是采用Windows作为操作平台所带来的独有特色。鉴于以上功能，系统不失为一个界面友好、操作简单、功能强大的实验模拟软件。5.化工原理实验模拟软件的设计过程化工原理实验模拟软件的设计，要求做到真实无误地反映化工原理实验的操作程序、动画与实验流程相结合、实验数据整理正确，这是软件设计时首先要考虑到的。另外，从软件开发技术的角度看，还要根据化工原理实验教学的要求和特点，确定软件的总体结构，合理地选择操作系统和软件开发工具，即程序设计语言，本软件采用Delphi编写了几乎全部的程序代码等。针对以上要求及软件所实现的功能，在软件的设计过程中，我们按以下步骤进行：(1)查阅有关资料，阅读实验教材，透彻理解实验原理及实验要求，加强对实验知识的理论认识；(2)熟悉实验流程，进行实验的实际操作，掌握实验规律；(3)收集与实验有关的物性数据，并从以前积累的实验数据中挑选出具有代表性的数据，形成原始数据文件；(4)使用绘图工具与Delphi程序设计语言相结合，绘制包括实验设备、仪表、管路在内的静态实验流程图；(5)采用Delphi语言编写模拟软件，实现软件众多功能的模拟代码，包括问题回答、动画、数据处理等软件功能模块；(6)软件的调试与修改。