基于Web实时CFD技术的流体力学虚拟仿真实验探索.pdf
《基于Web实时CFD技术的流体力学虚拟仿真实验探索.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于Web实时CFD技术的流体力学虚拟仿真实验探索.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 西南交通大学学报(社会科学版)2023 年 2 月 JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY Feb.2023 第 24 卷 (Social Sciences)Vol.24 增刊第 2 期 实验教学 基于 Web 实时 CFD 技术的 流体力学虚拟仿真实验探索 陈 力,魏晓玢,史晨晨,边明源,侯昱杉 路雅欣,王若溪,崔海航,陈登峰,胡 静(西安建筑科技大学)摘 要:虚拟仿真教学是现实实验教学的重要补充,而多数流体力学虚拟仿真实验的流动过程及实验数据均源自“人为制造”,虚拟仿真体现为预先准备的实验的结果展示,没有体现出真实流动现象的随机性和实验过程的偶然
2、性。本文基于 Web实时(real-time)CFD数值计算技术,探索适用于流体力学类课程的体现物理真实的虚拟仿真实验方法,设计了两类流体力学实验,在小范围学生中进行了测试,证实了该方法的可行性。1.引言 传统的线下实验教学模式历史悠久,教育理论成熟,积累了丰富的经验,对各类人才的培养发挥了重要作用。然而实验教学存在普遍问题,如实验内容模式单一,实验设备数目等条件阻碍学生的参与度;教学内容缺少开放性,限制了学生的创造力,难以满足学生的求知欲;教学方法陈旧,学生往往按照固有的步骤完成实验并记录数据,学生对实验内在机制缺乏理解1。在计算机仿真技术的飞速发展、迫切的实验教学需求、疫情期间线下教学受阻
3、等多重因素的影响下,虚拟仿真实验近年来得到广泛的重视和支持。2018 年,教育部启动了首批国家虚拟仿真实验教学项目,教育部高等教育司司长吴岩指出,“如果我们把这样的虚拟仿真项目持续地推进,将对中国的高等教育质量提高、推进公平,将会在卓越拔尖人才的培养方面取得非常重要的、有效的一个手段,一个创新。”目前,国家虚拟仿真实验教学课程共享平台已开放 1171 项虚拟仿真实验(截止 2022 年7 月),对应 43 个专业类别,可供全国各高校学生使用。然而,通过调研发现,在国内已建成的流体力学类在线虚拟仿真平台中,多数实验的流动过程及实验数据均源自“人为制造”,虚拟仿真体现为预先准备的实验的结果展示,没
4、有体现出真实流动现象中的随机性和实验过程的不可控性。因此,许多高校在流体力学实验教学中引入计算流体力学(CFD)软件来避免流动数据的失真,然而 CFD 软件的使用需要较高的门槛,学生在参与实践的过程中对各增刊第 2 期 155 陈 力 基于 Web 实时 CFD 技术的流体力学虚拟仿真实验探索 个求解器的选择、物理模型的选择理解不足,最终又会演变成传统的照本宣科的实验模式2-8。本文基于 Web 的实时(real-time)CFD 数值计算技术,探索适用于流体力学类课程的体现物理真实的虚拟仿真实验方法,合理设计实验方案以降低 CFD 软件的使用门槛,使学生可以通过访问 Web页面完成虚拟仿真实
5、验,并可以进行 CFD 线上学习与模拟计算。二、基于 Web 实时 CFD 技术的流体力学实验 1.Web 实时 CFD 技术简介 CFD 的本质是利用数值模型求解如 Navier-Stokes 等控制方程,工程中常用的有限体积法、有限元法往往难以满足实时计算的需求,需要高性能硬件的支持,若要实现多用户的计算访问,服务器的计算压力极大。基于 Web 页面的计算程序避免了计算需求的集中化,将计算任务分摊到用户端,调用学生本地的计算资源。然而,学生端计算机性能往往无法预计,在 CFD 方法的选择上需要有很高的兼容性。目前对硬件要求较低的高效实时 CFD 计算方法有两种,快速流体动力学(Fast F
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 Web 实时 CFD 技术 流体力学 虚拟 仿真 实验 探索
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。