化工原理模擬系統研究論文

　　一、化工原理模擬系統的製作

　　化工原理實驗包括流體流動阻力測定、離心泵效能測定、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。在模擬軟體中，把各種裝置和管道用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。實驗模擬系統的開發過程分為三個階段：實驗前的準備、實驗過程及資料記錄和資料處理。前兩個階段在Flash動畫製作軟體上完成，第三階段在VisualStudio2005軟體開發工具上完成，並且使用Ac-cess資料庫進行資料的儲存與交換。

　　2.模擬系統的實現。在計算機模擬化工原理實驗時，需要透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、模擬操作、資料處理、考題測試、幫助功能等內容。下面以離心泵效能測定為例詳細說明模擬系統的製作過程。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互動，必須使用專門為Flash指令碼開發的ActionScript語言。如點選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，才可以點選關閉水泵按鈕。為了使實驗更具有真實性，需設定閥門的流量控制，分為10個級別，可以逐漸增大或減小。運用VisualStudio.Net開發環境編寫C#程式，可以透過拖動新增元件，並自動生成元件需要的程式碼。在製作化工原理實驗模擬課件時，可透過VisualStudio屬性視窗設定各種開發元素屬性如外觀、名稱等，且屬性視窗中顯示的內容，隨著選擇開發元素的不同而動態改變。利用VisualStudi“o工具箱”，可以嚮應用程式新增標準控制元件。在設定好窗體和控制元件後，利用Vi-sualStudio的程式碼編輯器編寫程式程式碼。在命令視窗中，可以直接輸入並執行各種命令，除錯應用程式，並透過在即時視窗的命令列中輸入表示式或變數名，可以得到它們的值。編寫程式過程中，難免會遇到一些錯誤，開發人員需要對應用程式進行除錯，查詢錯誤的根源，以期達到設計要求。離心泵效能測定實驗涉及到流體流動、水泵運轉、儀表變化、閥門開啟或關閉等動作，在模擬系統中透過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中的按鈕實現動畫互動效果，控制整個實驗的操作並對資料進行採集，同時將資料傳入C#，由C#對資料庫進行讀寫操作，然後作出離心泵特性曲線圖。

　　3.實驗資料產生及處理。化工原理實驗過程中往往要測定溫度、壓強、濃度、流速等資料，同時必須對這些引數進行整理和分析，並運用相關的'理論公式進行計算，才能達到實驗預期目的。化工原理實驗實測資料多，繪圖耗時費力，計算公式複雜，有時甚至需要進行迭代計算，藉助計算機輔助程式可圓滿解決這些問題。在模擬軟體中，透過C#語言設計資料處理程式。根據各化工單元操作理論建立數學模型，使模擬資料在實際操作的資料範圍內隨機產生，以保證每個學生在進行模擬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，點選“記錄資料”按鈕，計算機會自動記錄資料，並在後臺進行資料傳遞，然後根據預先輸入的計算公式進行資料處理。資料處理後被儲存到Access資料庫中，再透過呼叫，將資料輸出在DataGridView進行顯示，或據此資料繪製實驗曲線。

　　二、操作過程及功能概述

　　主介面使用VisualStudioC#中的窗體，透過新增選單欄來控制試驗的選擇。其特點是方便、簡單易用，更重要的是為今後模擬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，必須在開啟閥門以後，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。點選“開始實驗”按鈕，可以開啟下一個介面繼續實驗。先開啟水泵，然後開啟閥門，透過閥門調節流量級別，儀表數值會隨之變化。點選“記錄資料”按鈕，將儀表的數值記錄在資料庫中。當資料記錄完畢，點選“檢視資料”按鈕，螢幕上顯示10組資料以及由公式計算得出的“揚程”、“有效功率”、“效率”數值。點選“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，都將出現一個對話方塊以提示實驗者“是否儲存當前資料？”操作者可根據提示對實驗資料進行取捨。集合Flash動畫和C#語言優點開發的化工原理實驗模擬系統，具有介面直觀、操作簡單、支援人機互動、佔用空間小等特點，能顯著提高化工原理實驗教學的效果，減少實驗裝置投資和損壞，降低實驗投入成本，避免實驗事故的發生。計算機輔助教學，特別是計算機模擬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。