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化工仿真技术范文1
关键词：化工单元仿真；生产实习；化学工程与工艺
基金项目：石家庄学院教学改革研究项目（JGXM-201107B）
中图分类号：G64
文献标识码：A
原标题：化工单元仿真技术在化学工程与工艺专业实习中的应用研究
收录日期：2013年1月31日
化学工程与工艺专业是培养从事化工工程设计、化工技术开发、化工生产技术管理和化工科学研究等方面工作的工程技术人才。本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。石家庄学院化工学院化学工程与工艺专业是河北省级重点发展学科。石家庄学院化工学院从2007年开始与石家庄炼油厂、以岭药业等企业共建生产实习基地，积极开展化学工程与工艺专业的生产实习的教学活动。为了更好地开展生产实习的实践教学活动，在石家庄学院教务处教改项目（JGXM-201107B）的支持下，从2012年开始，我院化学工程与工艺教研室积极开展了化工单元仿真技术在本专业生产实习中的应用研究，取得了良好的效果。
一、生产实习的意义
生产实习主要是指高校工科学生（主要指高年级大三或大四的学生），在工厂生产现场主要以技术员或管理人员的身份，直接参与企业相关的生产过程，它的重要意义主要体现在以下几个方面：
（一）理论联系实际。高校学生以实际工作者的身份，直接参与工厂的生产过程，既可以运用已有的知识技能完成一定的生产任务，又可以学习和本专业相关的实际生产技术知识及管理知识。
（二）思想教育。生产实习是对工科学生进行思想政治和道德品质教育的有效途径。在生产实习中，可以生动具体地对学生进行劳动观点教育，培养学生热爱劳动、认真负责及爱岗敬业的劳动精神。
（三）检查教学质量。通过生产实习，不但可以检查工科学生对于专业知识的理解及实际技能的水平，更重要的是通过生产实习的检验，对课堂教学质量做出一些基本的分析和估计，作为全面评价教学质量、改进学校教育工作的重要依据。
二、传统生产实习存在的问题
传统的生产实习主要包括实习动员、厂级安全教育、实习报告与考核等内容，它的弊端主要体现在以下几个方面：
（一）教学方式呆板。传统的生产实习，通常是工厂派个技术员给学生讲一讲工艺流程，然后带学生看看生产过程，而不允许学生动手操作，学生只能走马观花地表面了解工厂的工艺流程。学生通常只是抄一抄图纸，看一看设备，而对于实际的工厂生产情况却了解不多。
（二）生产实习质量不高。由于学生在实习现场基本上只能“看”、“听”、“写”。刚进厂实习的时候，还能认真地学习，时间一长，就失去了刚进厂的新鲜性，就会觉得无事可做，因而生产实习后期，学生通常是纪律涣散，管理困难，影响了整个生产实习的质量。
（三）生产实习成本过高。化学工程与工艺专业的生产实习一般要5～7天，除了要支付实习单位数额不菲的实习经费，期间的交通及食宿费用也较高，这对于实习经费短缺的高校压力很大。如何利用有限的实习经费，更好地开展实习教学活动，是每个高校面对的问题。
三、化工单元仿真系统
（一）化工单元仿真系统介绍。化工单元仿真系统是以计算机为手段，通过建立化工过程的动态数学模型再现真实化工装置系统特性。它是建立在化工工艺、自动化仪表、化工设备等学科基础上的综合性技术，可以模拟化工生产装置运行中的开车、停车、故障处理等工段操作过程，可以提高操作人员的理论水平和实践能力。
（二）化工单元仿真在生产实习中的应用。石家庄学院化工学院于2010年9月从北京东方仿真公司引进1套大型化工生产工艺-乙醛氧化制乙酸工艺。乙醛氧化制醋酸装置是乙醛装置的配套工程，起始原料为乙烯，乙烯氧化生成乙醛，再由乙醛为原料氧化生成醋酸。本软件是参照大庆三十万吨乙烯一期工程-大庆醋酸装置设计，年生产能力为成品醋酸10万吨/年。该生产工艺，工艺复杂、设备齐全、自动化程度高，很适合于化学工程与工艺专业学生的生产实习。根据课程需要，我们选择乙醛氧化制乙酸工艺作为本专业学生生产实习的项目。
四、化工单元仿真系统引进到生产实习中的优势
（一）有利于提高学生的实际操作技能。化工生产过程的特点是整套装置的工艺流程长，设备数量大，所以工程技术人员的综合素质和能力对于化工产品的产量、质量、经济效益的程度影响越来越大。而学生在生产实习中很难有直接动手的机会，这是化工类专业实践教学中所面临的特有困难。而化工单元仿真实验和实际化工生产工艺相结合，提供化工单元操作、过程控制仿真、全工艺过程操作等实训，满足培养化学工程与工艺专业的工艺技术、计算机应用、自动控制、过程装备等岗位的综合能力。
（二）培养学生的化工职业思想。在学习化工单元仿真软件的同时，要对学生进行化工职业教育，使学生清楚地认识到本行业在国民现代化建设中的地位和作用，从而热爱本专业，树立为我国化学工业现代化建设做贡献的雄心壮志，引导学生传承化工行业职员守纪律、爱岗敬业的好作风。通过化工单元仿真软件的学习，使学生具有按计划有序工作的良好习惯和严谨的科学态度，并具有刻苦钻研技术、勇于克服困难和积极向上的精神。
（三）化工单元仿真运行成本低。建设化工仿真实验室的总成本只有中试车间费用的五分之一。将化工单元仿真软件引入到化工原理实验教学中，使用周期长，可大大减少学校在培训工作中的人力及物力消耗，且易于维护。我们教研室在化工仿真实验室还安装了AutoCAD、Chem-CAD、ChemOffice等应用软件，可以满足化工学院其他专业学生的使用，充分利用现有设备，进一步降低其整体运行成本。
五、结论
化工单元仿真教学是运用先进的教学思想和现代化的教学手段，培养学生的实际动手能力，为化学工程与工艺专业人才高质量的培养提高提供了保障。
主要参考文献：
[1]靳海波，宋永吉，赵如松等，化学工程与工艺专业实习改革与实践[J]，求实，2010，2
化工仿真技术范文2
关键字：清水混凝土 模板设计制作 混凝土浇筑 质量控制深圳东方花园P1区为高尚豪宅区，由1＃、2＃、3＃、4＃楼组成，总建筑面积为9487m2，框架结构，其中1＃楼为一栋二层别墅，2＃楼为一栋二层双拼别墅，3＃楼为一栋六层带地下车库联体别墅，4＃楼为一栋四层带地下车库的联体别墅。该工程将3＃、4＃楼的楼梯间、电梯井的外墙均设计为清水混凝土（图一），要求混凝土结构一次成型，不进行二次饰面，着力展现混凝土的天然质感。
图一总平面布置图
1 清水混凝土设计概况
清水混凝土部位墙厚150mm，层高3.5m，局部4.5m，混凝土强度等级为C30。建筑师在墙体外表面设置10mm（宽）×10mm（深）的纵横分格缝，间距以900mm（纵向）×1830mm（横向）为主，沿分格缝两侧对称设计φ40mm×20mm（深）圆形小洞，以增强清水混凝土的立体感、层次感（图二）。
图二清水混凝土墙立面图
2 施工部署
（1）调集10名优秀技工，组成清水混凝土专业作业组，专门负责清水混凝土的各项工序施工。
（2）由于清水混凝土每层的立面形式不一，计划以楼层分段，每段专门制作一套大模板，采用塔吊整体吊装就位，在下一段混凝土浇完后，上一段的模板重新改制，为方便改制及保证模板的刚度，同时结合墙体分格缝的间距，决定采用钢木组合结构，即面板用优质1830mm×915mm优质光面胶合板，围楞及横楞用[6.3槽钢、竖向背楞用50mm×100mm硬杂木枋。
（3）施工缝留设在层间接头部位水平分格缝处，保证在混凝土成型后施工缝隐在水平分格缝内，不影响整体观感。
（4）墙体对拉螺杆以表面圆形小洞的位置作为设置点，采用专用组合式螺杆（图三）。
图三专用组合式螺杆
（5）采用预拌商品混凝土，塔吊吊运，分层浇筑，人工振捣。
3 工艺流程
绑扎墙钢筋水平、垂直控制点设定安装外侧模板放置专用穿墙螺杆安装里侧模板并加固浇筑混凝土拆模水平施工缝处理、混凝土养护重复以上工序。
4 主要施工技术
4.1模板工程
4.1.1模板设计
为保证混凝土表面的垂直、平整、光洁，首先选用深圳“光大”牌18mm厚优质胶合板，尺寸为1830 mm×915mm，经与建筑师协商，适当调整分格缝间距，使其最大间距不超过一张模板的模数，以保证每个分格块内为整张模板，使模板的拼接缝留在分格缝中，再在拼接缝上钉上用于成型分格缝的梯形（便于拆除）木线条，这样木线条就自然将模板拼缝隐蔽掉。每片大模板的四周边框及横楞均采用[6.3槽钢，紧贴木模板的竖向背楞采用质地良好的硬杂木枋，断面尺寸统一加工为50mm×90mm。
4.1.2模板制作
（1）胎模设置：在坚实平整的场地上搭设钢管排架，架高1500mm，立杆间距800mm，架体上平面须经水平仪抄平校正，确保平整度误差不超过2mm。
（2）配料：模板应经严格筛选，厚度偏差不得超过0.5mm，对角线长度≤1mm，板的表面应平整、光洁；木枋应刨平、刨直，尺寸一致；槽钢不得变形弯曲；木线条须加工成梯形断面；准备好足够数量的双面胶条。
（3）拼接和组装。先将竖向背楞及边框槽钢按设计尺寸放置在胎模上，经检查无误后，临时固定骨架焊接边框围楞，保证槽钢间连接牢固（图四）。
图四大模板拼接示意图
（4）在竖楞木方上钻眼，用Φ12丁字螺杆将竖楞木方与横楞槽钢连接牢固（图五）。
图五水平横楞与竖楞间连接固定示意图
（5）按照图纸设计要求拼制模板，完成后检查对角线尺寸，以保证四角方正，再用大钉将模板与竖楞木方连接牢固。在模板面上弹出分格缝、门窗洞口、电梯预留洞口位置线，经确认无误后，将分格缝线条、预留洞木盒钉上。
（6）在每片大模最上面一道分格缝的上口设置道长50mm×100mm木方，这样可使浇筑出的混凝土面形成企口，下次支模时，大模最下一道分格缝位置与企口相邻的分格缝位置重叠，这样就保证了新旧混凝土接浇痕迹隐蔽在分格缝内（图六）。
图六施工缝留置示意图
（7）每次在一片大模制作完后，均必须对照设计图纸及验收规范进行认真核对，对存在的缺陷及时修整，符合要求后，板面涂刷无色优质隔离剂，避免流坠。
4.1.3模板安装
模板安装前应在已浇筑混凝土墙上标记出垂直水平控制线，同时在大模板最下一道分格缝下口及模板竖向接缝处均粘贴双面胶条，用塔吊吊装，对照控制线确认无误后就位。安装专用穿墙螺杆，紧固模板，在模板外侧每隔1.5m～2m采用钢丝绳子及钢管顶撑拉撑牢靠，检查垂直度，经验收合格后方可浇筑混凝土。
4.1.4模板拆除
混凝土浇筑完毕24h后方可拆模，拆模顺序与安装顺序相反。当模板与混凝土墙面吸附或粘接不能分开时，可用撬棍轻轻撬动模板下口，不能在墙体上口撬模板或用大锤砸模板，保证拆模时混凝土不缺棱掉角及大模板完好无损。
4.2混凝土工程
4.2.1混凝土配制
为保证清水混凝土色泽一致，首先必须采用同一配合比，坍落度控制在120～140mm，其次要求预拌混凝土厂家针对清水混凝土结构部分所用混凝土必须优选各种原材料，保证每次所用的水泥、粗细骨料、粉煤灰以及外加剂的品牌、规格、性能等均相同，且为同一批次进货。
4.2.2混凝土浇筑
（1）混凝土浇筑前应确认墙槽内干净无杂物，混凝土由搅拌车放至料斗内再用塔吊吊运至浇筑点上方。
（2）在墙槽内先铺50mm～100mm厚与混凝土内砂浆成份相同的水泥砂浆，然后分四次下料混凝土，第一次下500mm高，用φ30mm小直径振捣棒振捣，在确认下段500mm高混凝土振捣密实后，开始第二、三、四次下料，每次下料高度控制在1000mm左右，每次均应认真振捣，振实后方可下下一段混凝土。特别强调的是每层振捣时要控制好振捣棒的插入深度，插入下段混凝土100mm～200mm即可，绝不可插入过深，否则很容易造成模板涨模。
（3）振捣时，要掌握好振捣时间，既要使混凝土气泡充分上浮消散，也不能过振，以保证混凝土成型后表面光洁、无蜂窝麻面、无气泡、无混凝土砂面。
4.2.3混凝土养护
混凝土在模板拆除后，由专人不间断浇水养护，保持混凝土湿润14天。不宜采用张挂麻袋覆盖浇水养护，因潮湿麻袋长时间覆盖在混凝土表面，会在混凝土上留下深色痕迹，影响混凝土观感。
5 质量控制要点
（1）在进行大模板设计时，应考虑模板下挂至下层已浇筑混凝土结构200mm，这样可利用下部墙体的螺栓来固定模板的下口，使新支设模板能更好地与已施工的墙体混凝土紧密接触，既保证了上下楼层施工缝接头平整，又能杜绝下脚漏浆。
（2）在模板的板块接缝处均应设置纵横向受力背楞，以保证模板的整体刚度。
（3）组合式穿墙螺杆应与模板垂直设置，使塑料堵头与模板面紧密贴合，以保证穿墙螺杆孔处不漏浆。
（4）模板拆除后，螺杆端头的塑料堵头应用专用扳手拧开，严禁敲打，以免破坏圆洞周边混凝土棱角。塑料堵头卸下后，由于埋在混凝土墙内的螺杆还有近10mm露在外面，为防止生锈，首先涂刷防锈漆，再在外面用聚合物水泥砂浆封填20mm深，砂浆表面应压实、压光，圆洞周边不得被污染。
化工仿真技术范文3
关键词： 轴承端盖； 参数化造型； 二次开发； 数控加工仿真
中图分类号： TN876?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）21?0127?03
Parameterization system design of bearing cover parts and NC machining simulation
SHI Yongfang1， JIAO Libo2
（1. College of Science and Technology， China Three Gorges University， Yichang 443002， China； 2. Sinohydro Bureau 5 Co.， Ltd.， Chengdu 610000， China）
Abstract： The bearing cover parts are widely used in machinery industry， but its variety is numerous， the design and plotting are very cumbersome， and has low efficiency. From the designing technology view of parameterization， and based on Pro/Engineer software platform， the parts were conducted with secondary development by Pro/Toolkit and VC++， and the 3D parameterization modeling system of the bearing cover parts was established. The corresponding mould was designed by Pro/Engineer according to the generated parts model. The designed mould was proceeded with NC machining simulation by Mastercam software.
Keywords： bearing cover； parameterization modeling； secondary development； NC machining simulation
0 引 言
轴承端盖作为最常见的部件被广泛地应用于各种机械，但在其建模过程中，存在形状多种多样，设计过程重复率较高，效率低等问题。针对以上实际问题，设计人员借助CAD/CAM技术可迅速、准确地进行设计方案的确定、分析、设计，为生产企业以高技术、低成本占领市场提供技术保障。国际上也出现了多种CAD/CAM/CAE软件，其中Pro/Engineer造型能力强，兼容性好；而Mastercam在3D绘图与加工方面具有强大的功能，并且拥有良好的性价比及高可靠的加工性能，使其在模具行业的加工环节中根深蒂固。目前先基于Pro/Engineer平台，利用其提供的Pro/Toolkit和VC++ 6.0语言，设计、开发端盖类零件三维参数化造型系统。再根据所生成的零件模型利用Pro/Engineer设计出对应的模具转到Mastercam中得到加工程序，两者的配合使用是模具行业中普遍的工作模式。这样能减少重复性劳动，提高效率，带来很好的经济效益。
1 系统的设计思路
本系统主要针对轴承端盖类零件的参数化设计及数控加工仿真进行，当用户选择不同的样式后应用程序可以在基础模型上自动生成相应的端盖，然后将生成的模型转换到Mastercam中进行数控加工仿真。系统思路如图1所示。所涉及到的关键技术有： Visual C++动态链接库设计技术，Pro/Toolkit程序设计技术，端盖类零件参数化建模技术以及Mastercam数控加工仿真技术等。
2 端盖三维参数化造型系统开发及实例
2.1 总体方案
为了方便使用，根据零件的设计要求新建了一组参数用于完全控制该三维模型的形状和大小。本系统利用交互方式采用在Pro/Engineer主菜单上添加菜单条和菜单按钮。单击菜单按钮弹出相应的用户对话框界面，输入三维实体模型相对应的主要参数，重新生成所需零件三维实体模型。实现过程如图2所示。
2.2 环境设置[1]
环境配置分为三大步：首先声明在VC中将要使用到的函数的头文件的路径；然后导出这些函数的库的路径；最后还要指明具体使用到的库，单击【确定】完成文件配置。通过扩展名为.dat的注册文件实现应用程序的注册以运行创建好的Pro/Toolkit应用程序。
2.3 用户界面设计
用户界面包括Pro/Engineer界面菜单和用于用户参数输入的MFC对话框。
（1） 菜单的设计
菜单是主要的用户界面，菜单条是Pro/E菜单体系的最顶层菜单，其创建方法是：直接调用ProMenubarMenuADD（）命令函数向Pro/Engineer添加所需的菜单，要实现函数的功能，就必须将菜单中的按钮和命令捆绑起来，用命令调用某个函数来实现按钮的功能。菜单在Pro/Engineer界面上的生成代表动态链接库加载成功。当为Pro/E添加菜单后，还应对其设置相应的动作函数[2]ProCmdActionAdd（）。
（2） 对话框的设计
Pro/Toolkit应用程序可以使用Pro/Engineer提供的UI对话框，也可以使用VC++ 6.0提供的对话框。而VC++ 6.0编写对话框比较简单，比较直观，并且可以使用MFC类库，使应用程序中的参数传递比较方便。由于编写的应用程序是DLL形式，因此在调用对话框前应加上：AFX_MANAGE_ STATE（AfxGetStaticModuleState（））。
2.4 端盖参数化程序设计
采用参数化的方式，用户只需要输入参数值，便能生成所需的新的零件模型，而不需要重复建立模型。程序的执行顺序为：
（1） 获取零件原始模型。通过执行若干程序段，便可以将已经建立好的模型直接打开，以便获取和更改模型参数。
（2） 当原始模型打开后，输入新的参数对原来的参数进行替换，该过程可通过若干程序段实现。
（3） 模型的参数更新完成后，对模型进行重新生成便可以得到需要的零件模型。将程序调试完成后就可以用端盖的参数化造型系统实现端盖模型的创建。
2.5 端盖参数化造型系统的实现
先启动Pro/Engineer，在菜单栏中依次选择【工具】、【辅助应用程序】，对程序进行手动注册，注册完成后，菜单按钮出现在菜单栏。再设计端盖：单击【端盖设计】和【凸缘闷盖】等菜单按钮，则会弹出相应端盖的设计对话框，在对话框中输入参数值生成相应零件模型；单击【获取原始模型】按钮，会弹出端盖设计对话框，来打开这类零件的原始模型，如图3所示；对对应的尺寸参数进行修改，单击【生成新模型】按钮便可以得到所需要的新的零件模型，另存之。
3 模具设计
端盖三维造型完成后，利用Pro/Engineer系统下的制造、模具型腔模块进行模具组件设计[3]，它包括参考模具的布局、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割体积块、抽取模具元件、铸模及开模几大部分，得到如图4所示的开模效果图。保存文件为“*.igs”格式，以方便导入Mastercam进行加工仿真。
4 数控加工仿真
Mastercam在基于PC平台的CAD/CAM软件一体化中广泛地实现了“COM”（对接）功能、可编辑的后处理程式及良好的机床适应性，以上一步生成的端盖模具为例进行数控加工仿真。
4.1 设置刀具路径
刀具路径的设置如下：
（1） 打开Mastercam软件后选择已经保存好的IGES文件并打开；在主菜单栏中选择【机床类型】，在刀具路径管理器中进行【材料设置】[4]。
（2） 在主菜单栏中选择【刀具路径】，依次运用【外形铣削】、【面铣】、【曲面粗加工】、【曲面精加工】等命令得到刀具路径。
4.2 验证仿真
将刀具设定好后便可以通过系统的验证功能检查工件的加工过程，以检验加工过程中是否会有加工缺陷[5]。
在【操作管理】工具栏中点击对加工过程进行验证，其过程如图5所示。
4.3 后置处理
Mastercam系统配置的通用后置处理提供了一种功能数据库模型，用户可以对其数据库进行修改和编译，定制出适应某一数控机床的专用后置处理程序。该系统后置处理文件称为PST文件，它定义了NC程序格式、切削加工参数、辅助工艺指令，设置了接口功能参数等。在【操作管理】工具栏中点击生成NC代码，保存为【.NC】文件，如图6所示。
在实际生产中，数控机床的性能因厂家设计而各异，若要使Mastercam软件生成的数控加工程序满足不同机床的编程要求，编程人员需要对后置处理文件进行修改，以满足加工要求。
5 结 语
本文根据Pro/E提供的程序方法，建立了端盖类零件参数化模型；依据在Pro/Toolkit中制作并激活用户菜单的方法，结合VC++技术，完成了系统的界面设计；实现了端盖类零件的建模。利用Mastercam系统将所生成的NCI刀具路径文件转成了能被CNC机床所使用的NC代码，并利用Communic传输功能进行了NC代码的传输，缩短编程人员的编程时间。特别是对复杂零件的数控程序编制，可大大提高程序的正确性和安全性，提高工作效率。
参考文献
[1] 李世国.Pro/Toolkit程序设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
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[4] 高长银，刘铁军，何文斌，等.Mastercam X3实体设计与数控加工项目案例解析[M].北京：清华大学出版社，2010.
化工仿真技术范文4
关键词：动态演示;流程模拟;教学模式;生产流程;课堂互动
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0130-02
动态模拟仿真技术（Simulation）是一门包含多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态演示[1-3]。仿真技术主要是以某种对象为参考蓝本，利用机械制作或手工组装将对象模拟一个实体的技术[4，5]。其诞生之初系用于军事科研用途，其后运用于各个领域，包括高聚物反应过程的仿真模拟。用动态仿真的动画流程全面展现高聚物反应过程[6-8]，模拟高聚物的合成现场，使学生对学习理论知识不感到枯燥，反而有强烈的兴趣。切实领导好学生的思考过程，发展学生的逻辑思维能力和独立获取知识、运用知识的能力。
一、教学过程中存在的问题
1.在传统的高校工科专业教学中，学生从属于被动的地位，教师授课以平面授课为主，讲解方式单一。特别是专业课程，由于涉及的内容较多，学生之前所学的基础知识不同，教材中所介绍的示例内容较为简单，对相关的实践环节的知识点也没有过多提及，学生不能很好地理解所叙述的例子。
2.急于求成的现象。现代工程领域中，高度的自动化、连续化和集成化，甚至有些行业易燃、易爆、危险性大，生产过程在严密的监控下实施。
3.对于大多数的生产流程不能在课堂上重现，因此在工科教学的环节中，学生只能根据教材被动的看，被动的听，只是接收平面、二维、静态的画面，无法提高学生理论联系实际、分析问题和解决问题以及动手的能力，更难以深入实际。这也是工科教学中长期面临的一个问题，为此急需一种适用的教学模式和教学手段来解决这一问题，进行教学改革，以期提高教学效果。
二、动态模拟仿真
随着计算机的问世与科技的进一步发展，对高等教育和教学提出了不同以往的挑战与要求。教学大纲的反复修订对教师的授课模式有新的规划，如何将经典、传统的授课内容形象化，激发学生的学习热情是摆在教师面前的首要问题。计算机仿真技术的问世与应用，改变了高校教育模式。全流程仿真技术的运用就是基于其原本的综合呈现这一属性，将机械仿真技术和计算机成像技术结合，通过合理的画面演示及计算机图像呈现，把对象主体活生生地展现出来[9，10]。这种技术在聚合物反应过程演示中运用得日益广泛。通过模拟真实的现场工艺过程，逼真地将枯燥的生产环节及分析仪器等形象呈现于学生面前，让学生感受真实的化工生产环境，极大程度地调动了学生的学习积极性和主动性，这种互动教学的课堂氛围无疑提高了学生的学习兴趣及对知识的掌握程度。
三、动态模拟仿真技术在教学中的应用
按照社会和企业的要求解构现行的学科课程体系，整合重构建立突出研发和生产能力培养的课程体系。根据职业能力的要求，确定教学项目，包括学习项目和拓展项目，采用小型生产进实验室，大型生产采用全流程仿真系统模拟的形式，整个学习过程中知识和能力的训练安排体现渐进性。以聚合物合成这一课程为例，阐述动态模拟仿真技术在教学中的应用。学生通过该课程的学习，弄清高聚物聚合原理与合成工艺的关系，对学生进行生产工艺观点的培养，达到培养学生在教学科研和生产活动中分析问题、解决问题的能力的目的，同时对今后更深入的学习其他专业课打好基础，具有重要意义。
1.理清聚合物合成的总的反应流程，如图1所示。
2.具体再根据每一种聚合物的聚合特点，设计反应流程。以悬浮聚合为例，设计反应流程，如图2所示。
3.最后建立聚合物合成动态仿真系统，设立专业教学资源库。以计算机技术为依托，以文本资源、视频资源和图片资源为后盾，在学习课本知识的基础上，观摩动态仿真的流程，可使学生真正了解聚合物合成的过程，并留下深刻印象，学以致用。以前述步骤为基础，创建聚合物合成动态模拟仿真系统，表1所示全流程动态仿真系统资源来源。
根据悬浮聚合的反应流程，设计如下仿真动态流程，视频截图如图3所示。
为了更为形象具体的描述悬浮聚合的过程，采用聚氯乙烯的悬浮聚合样本，绘制模拟仿真流程图。
4.动态模拟仿真教学的总结。随着现代社会行业结构的多样化，对人才的需求提出了更高的要求，更注重人才素质的专一化、综合化和个性化。这样的就业需求对传统的教学模式、人才培养方式提出了新的要求。就我们采用动态模拟仿真流程的教学过程中总结体会到，工科教学中仍然采用传统的纯黑板教学模式，十分的枯燥、单一，无法调动学生的学习积极性和主动性。采用动态模拟仿真的教学方式，使学生仿佛置身于生产流程的仿真环境之中，教与学互动，充分调动了学生的学习兴趣和热情，学习效率明显提高，使枯燥的理论教学生动化、形象化，极大程度地加深了学生对工艺流程及设备的印象，学习效果事半功倍。
参考文献：
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化工仿真技术范文5
关键词：工科院校；三维仿真技术；虚拟现实技术；教学应用
1.引言
随着时代的进步，科技的要求。工业生产及其制造业愈发显得重要。伴随着德国工业4.0的提出，所谓的第四次工业革命已经蓄势待发。为了时代的需求，世界各国相继推出了工业改革计划与发案，共同推动世界工业化的再一次升级。这不仅是时代的挑战与机遇，也是国家的挑战机遇。
在工业4.0的背景下，工科院校在人才培养方面显得极其重要。这不仅是国内工科院校的机遇更是挑战；社会对工科类人才的要求，不仅仅在理论知识方面，更重要是能掌握先进技术，拥有实际操作能力及工程经验。工科教学要以实践为基础，培养其动手能力[3]；首先优化教学方式，根据学校的实际情况，将三维仿真技术运用到实际教学中，改善传统的教学方式，使学生从课堂上获得实际的操作能力，如同在工厂一般，不仅是理论知识的获得，更是实际能力获得，充分体现工科学生的最基本素质：主动思维判断与综合分析能力、解决实际问题的能力、工程设计能力、创新与创造能力、复合能力[4]。通过三维仿真技术将实际的模型、设计、实验等实际场景与效果展示给学生，从而真正的实现解放课堂，优化课堂，培养出真正的工科类的杰出人才。
2.三维仿真技术的发展现状
2.1.国外
自从1962年，Morton？Heilig发明实感全景仿真机以来，三维仿真技术便在美国、欧洲、日本等一些国家和地区迅速开展起来。随着科技的进步，时代的发展，三维仿真技术与虚拟现实技术越来越受到世界各国的关注，以三个I为代表，即Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性―）、Imagination（思维构想性），作为三维仿真技术与虚拟现实技术最本质的特点，在发展的过程中融入了其它相关的先进技术。近些年，三维仿真技术结合虚拟现实技术在世界各国普遍应用，不仅在军事、航空航天、地理地形、工业领域[1]，更在生活、交通、教学研究、旅游等领域普遍运用起来；如英国路虎汽车采用人性化的仿真虚拟技术向客户提供模拟车型体验；美国先灵葆雅公司生产的抗过敏药开瑞坦在广告中将三维虚拟技术应用于广告人物形象等。
与此同时，众多世界名校也运用三维仿真技术与虚拟现实技术，开展教学与科技研究，如：美国北卡罗来纳大学（UNC）、麻省理工学院（MIT） 、华盛顿大学、乔治梅森大学；日本奈良尖端技术研究生院大学、东京大学等世界名校早已在上个世纪就开始了相关方面的技术研究。几十年的发展使美国、德国、英国、日本等一些发达国家，在这个领域已走在世界前列，并迅速融合到生活的各个方面。不仅使国家经济有所提升，更从科技及教学等众多方面有了极大的突破。
2.2.国内
随着国际间的竞争日益激烈，国家对科技的重视更加重视，国内部分研究机构开始发展中国的三维虚拟仿真技术。由于国情的原因，中国在这方面的技术与世界的发展水平有一定的差距[1]，但近些年的努力使我国在三维虚拟仿真技术也取得了一些相应的成就，建立以一些科技研究机构，将三维虚拟仿真技术运用到工业设计与科学教研工作中。逐步走进其它领域：比如教学课堂，将三维虚拟仿真技术与理论教学只是相结合，进一步提升教学的质量。
尤其一些工科类的大学，根据学校的具体情况与实际能力，制定相关的工作计划，融入教学工作与研究中例如：北京航空航天大学的计算机系根据自身特点，实现了分布式三维虚拟环境网络设计，可以创造实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、适用行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台；浙江大学CAD&CG国家重点实验室研发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统；清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究；一些相关高校取得了很大的成果，但在国内众多学校中还未广泛运用。传统的教学体系依旧存在于很多高校中。
3.教学中的应用
随着科技的进步，技术的竞争，工科院校传统的教学方式已经不满足现代化工业对人才的要求，培养高素质的工科类学生是学校的目标，也是当代工科院校的责任与义务。传统课堂以老师讲授为主，教授理论知识[2]，由于教学设备的不足、学生众多、实践地点不足、实验室不足等一些问题制约之教学，使学生实际操作能力不足[3]，直接影响学生的创新与工程设计能力。
利用计算机作为基本工具，将三维仿真技术运用到实际教学工作中，把抽象的概念与模型用电脑展示给学生，直观感受与真实的效果。将实践课程运用三维虚拟仿真技术，创造虚拟空间，使学生感觉如同真实环境一般[2]，同时能进行实际操作，锻炼学生操作能力，展开学生立体化想象空间，培养学生创造力与想象力更加便于创造与创新[4]。例如机械设计，通过三维软件如solidworks等创造模型，通过设计、模拟、分析等各方面的仿真的出实际效果。通过有限元分析，展示零件实际运用过程中效果。使学生更加清晰、具体的了解实际现实中的特点，同时学生能自作，培养其动手能力，提升实际操作经验。
如图1 LED 灯受热分布
如图2 受热后位移变化
运用三维仿真技术（solidworks软件），对模型进行实体分析，通过模拟把抽象的现象直观的展示在课堂上，避免只有理论没有实际的模拟的教学课堂，同时解决了实验室不足的问题。
如图3 聚氯乙烯的悬浮聚合的模拟仿真流程图[2]
如图4 热电厂生产框架图
图3、4是传统教学课堂上的讲授化工操作的实际流程图与电力大学讲授电厂发电过程的机构框图，学生不能深入了解其实际过程中的现象。
理论过程与实际现实总是有一定的差别[2]。通过三维虚拟仿真技术，运用Solidworks、 3Dmax、Flunent等软件模拟实际场景效果，创造立体环境，将实际过程的每个用动画场景展示，避免工厂实践和一些实践过程存在的问题[2]，更加直观了解生产的环节，从而达到理论与实践相结合的效果。培养出具有创新与创造能力以及实践经验的工科类人才，适应社会的需求，显示工科类院校的特点。
4.结束语
本文简单阐述了三维仿真技术国内外的发展现状，以及在工科教学中的应用及相关成果。三维仿真技术应用于工科教学中，优化教学资源，极大的提高教学的质量，同时解决院校资金不足与教学设备不齐全的问题。解放了学生思想空间，在教学中从分的发挥了学生的主体地位与作用[1]，激发学生积极、主动地参与教学过程中；培养其独立创新素质与实践的能力。将工业生产过程中流程及原理，通过三维仿真技术直观、具体的展示给学生，发挥其优势。
然而三维仿真技术在国内教育领域还处于自发状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制[1]，这将是教学改革的机遇与挑战。
参考文献
[1] 郑军龙，罗 黎，严景明，陈国庆三维虚拟仿真技术应用于高职教学的研究[J]. 广西电力职业技术学院，2012； 1-2.
[2] 李 颖1，张 亮2，后振中1，张 立3，鲁 杰1，梁 晨1，魏启兵，动态模拟仿真在高校工科教学中的探索与应用[J]. 陕西 西安1.西安科技大学，2.西安交通大学医学院第一附属医院， 3.西安电子科技大学幼儿园，2015 ；1-2.
[3] 陈冬梅，仿真技术在技工学校数控实训教学中的应用[J]， 广东 广州，广东省机械高级技工学校，2010；1-2.
[4] 朱春华，韩琳，仿真技术在工科专业教学中的应用分析[J]， 河南 郑州， 河南工业大学信息科学与工程学院，2007；1-2.
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化工仿真技术范文6
[关键词] 仿真教学 仿真实训 实际操作
近年来，随着计算机在中职学校教学的普及和仿真技术的日益提高，社会对技能型人才的要求也越来越高，中职学校学生的实习教学也日益重要，中职学校的实习教学，开始由传统的实习内容向新技术新工艺发展，对职业教育也提出新的要求。同时，化工生产的高温、高压、易燃、易爆、毒性大等特点，使化工专业的学生在学习工艺类课程时，到现实生产中实习受到限制，使得理论学习与实践操作脱节。学生的职业技能得不到很好的训练。那么如何培养学生的实践操作能力呢？随着化工仿真模拟操作的引入为我们很好地解决了这个难题。
一、化工仿真教学的优点
1.化工仿真与传统课堂教学的对比
工艺课程的主要内容是讲授化工产品的生产过程，如生产的原理、工艺影响因素的分析、工艺流程的组织和实施、相关安全与环保方面等知识。传统的课堂教学过程，教师主要通过实物演示、挂图、影像等多种教学方法来加强教学的直观性、形象性、生动性，努力使理论教学与实践相结合，然而这些教学方法和手段存在一些不足，不能完全满足学生的需求。学生仍然感到教学内容枯燥、抽象、难理解，这样就达不到预期的教学效果。
利用化工仿真系统提供的仿真界面，学生可以边听老师讲解，边看老师操作，甚至可以边操作边学。在仿真系统的操作中，学生对工艺流程、设备有了更全面地认识，使得教学过程变得简单、容易，而教学效果却得到大幅提高。
传统的教学方法只利用了较少的通道，如视觉、听觉等，因此教学效率不高。仿真训练是一种多通道综合作用的教学方法，学生置身于仿真环境之中，可以充分调动感觉通道，运动通道和思维通道的学习机能，接受知识的效率明显提高。此外，仿真训练系统是一种能够充分发挥学生创造意识的环境，学生可以在没有教师的情况下自学，直到将所学知识烂熟于心。
2.化工仿真教学的优点
仿真实训能创造一个与实际近乎相同的特定环境，仿真实训过程中，学生与实训对象能进行互动，在交互式虚拟世界中，使学生如同坐在化工厂的控制室内，通过对计算机采集的数据进行分析来判断设备和仪表是否运转正常。这样可以大大激发学生学习兴趣。仿真实训技术可实现化工生产工艺的全过程模拟，化工原理、无机工艺、有机工艺、化工设备等专业课，可推出一门“工艺专业综合仿真实训”课，专业综合仿真实训更接近实际生产。学生可以利用仿真系统进行多次的开车、停车、事故处理的训练，可以根据自己的能力进行选择性的学习，成为学习的主体，可以更加系统的、全面地掌握操作技能。
我们利用仿真软件将学生容易犯的错误警示出来，这就不会像在实习厂担心出现安全问题，保证了学生的人身安全。同时还可以利用仿真软件，对实习项目进行深入的研究，在这样教学过程中，使学生学习到分析问题、解决问题的方法。
二、化工仿真教学的实施
1.实施的必要性
职业教育主要培养的是社会需要的技能型人才，然而由于中职教育自身发展的缘故，建设资金的不足，化工专业生产实习形式单一，手段落后；即使有企业愿意接受学生进厂实习，那也只是停留在只能看，不能动的状态，学生实习难、实习效果差已成为长期困扰学校的普遍性问题。这些原因导致中职学生在动手操作能力上欠缺，操作技能达不到工厂实际要求。仿真实习可以使学生不进工厂就能得到装置的开车、停车和事故处理操作机会，所以说仿真实习技术是解决以上难题的最佳选择和理想方法。目前，仿真实习技术已成为一种公认的高效现代化教学手段。“理论实践一体化”的教学模式，既让学生掌握了一定的理论知识，同时实际操作水平也得到提高，要实现这一教学方法，仿真系统不可或缺。
2.具体实施过程
在课堂教学中，学生普遍认为的知识难理解、太枯燥，通过仿真模拟训练形象、直观的表现出来。为了提高仿真实习效果，我们在仿真实习之前还采用了授课的方式使学生对将要仿真实习对象的工艺流程，包括设备位号、检测控制点位号、正常工况的工艺参数范围等进行详细的了解。在操作过程中，每部分都有严格的操作规程，每个阶段都要认真操作，防止和避免事故的发生。为了训练学生的应急能力，可以在装置操作过程中人为的设置各种生产事故。通过随机事故的添加，不仅锻炼了学生的分析、判断事故能力，还提高了学生遇到紧急突发事故的处理能力。
在具体的实施过程中，教师尽量要多让学生独立操作、独立分析、独立解决问题；对于个别问题可以采取“一对一”的问答式，对于一些比较普遍的问题采用集中式回答。这样学生不仅很快就可以掌握操作控制过程，同时也发挥了学生的学习独立性和主动性。
课程结束时，我们可以通过系统的考核项目对学生的操作能力进行考核。此考核项目能够真实的反映学生的实际掌握程度，谁也无法弄虚作假、蒙混过关，从而促进学生认真学习、掌握操作技能。
（4）化工仿真教学中应该注意的问题
化工仿真模拟系统是介于课堂与生产一线的桥梁与纽带，它来源于实际生产，有区别于实际岗位；在模拟系统中，学生可以运用所学知识和技能进行实践操作，提高职业技能。但是其操作步骤规程化与实际操作的灵活性和多变性相违背，另外仿真操作参数可以反复调节，而这在实际生产过程中是不可取的，这些问题可以在学生进行实训装置的操作中加以说明和指导。通过仿真软件和实训装置的操作的结合，让学生对实际生产操作有了进一步的认识。
化工仿真技术的应用，对提高教育技术水平、改善实习实训环境、优化教学过程、培养具有创新意识和创新能力的人才，具有重要意义。它可以解决很多常规教学手段无法解决的问题，在提高学生的实际动手能力方面有着得天独厚的优势。
参考文献：
[1] 王玉强.仿真在化工职业教育中的应用[J].辽宁教育行政学院学报2006，4
