时间：2023-09-27 16:31:31
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇计算机模拟技术的应用，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：计算机；模拟技术；水资源；检测；应用
中图分类号：TP18
水资源的监测，其目的在于对水资源的水质以及水体进行监测，保证使用水以及库存水的水体安全。此外，在一些蓄水机构中，对于水位的监测等都是非常必要的。因此，做好水资源监测，不仅需要对其水质以及水体进行了解，同时需要针对水位等信息进行实时的监测，从而保证安全。在实际的水资源监测中，人工监测已经无法满足现代的需求。因此，引入计算机技术，作为水质监测中的主要技术。其中。计算机模拟技术是主流技术之一，在一定程度上实现了水体监测的主要工作，并为水资源监测实现了智能化与自动化。本文将重点分析计算机的模拟技术原理，并探讨其在水资源监测中的应用。
1 计算机模拟技术的原理分析
计算机技术发展最为快速，并且在各个行业中也有着自身的应用标准。对于其他行业的发展，计算机技术实现了主要的推进作用，从而帮助其他领域与行业实现现代化。在诸多的计算机技术中，计算机模拟技术属于计算机的高端技术，其中融合多项领域的技术进行有效结合，从而实现了对现实事物的模拟与仿真。本文中对于计算机模拟技术的应用，其在水资源的监测中也有比较突出的应用表现。那么，计算机模拟技术的技术原理是什么呢？
首先，计算机模拟技术属于结合性技术，也就是并非是单方面的计算机技术。计算机模拟技术中，需要外接设备，对于外接事物或者需要研究的对象进行有效地输入。外接设备一般都采用摄像设备，并且能够拥有与计算机进行无缝对接的接口，从而保证将外界事物进行有效输入。输入设备输入后，需要进行格式转换。由于计算机能够识别的是机器语言，因此需要将图像数据进行转化，其中包括机器数据语言等。转换以后，通过计算机的模拟软件，实现模拟的功能。此外，如果需要进行相应的预警或者是信号输出，还要进行相应的信号发射应用开发，从而实现完善的模拟监测预警系统。
其次，计算机模拟技术的核心在于现实模拟。模拟技术在生产领域以及设计领域中应用的最为广泛，其中包括如何进行水下监测以及现实还原等。模拟技术通常会依托于点距原理，其中将现实事物进行像素分解，如果采用制图模式，可以通过对不同点距的数据进行修改，从而实现模拟的效果，实际上，计算机模拟技术并非只是通过输入设备，将图像或者是视频进行相应的输入，而是将这些原始数据输入以后，通过模拟软件，对点距的数据进行修改，从而模拟当外界条件发生变化以后出现的现象和结果做的预测的作用。
最后，计算机模拟技术是基于计算机软件应用的技术之一，其可扩展性比较强。实际上，目前纯粹的计算机技术是不存在的。一般目前的软件应用开发，都会基于多项应用，从而采用多领域技术进行结合开发，从而实现某一特定功能。因此，在进行计算机模拟技术的原理分析的过程中，仅仅从计算机语言的角度分析是远远不够的。计算机模拟技术一般采用面向对象程序设计语言进行编译，然后需要数据分析应用功能和信息请求等不同的功能。这些功能的结合，实现计算机模拟技术的核心部分。通过这些组合部分的技术原理分析，从而实现完善的计算机模拟技术的逻辑架构。
2 水资源监测中计算机模拟技术的应用
通过对计算机模拟技术的分析，了解计算机模拟技术的原理与应用领域。而在水资源监测的应用中，采用了一整套的监测系统，包括对水资源水体和水质的质量监督，数据标准与预警信号的设计等。因此，作为基于计算机模拟技术的水资源监测系统的开发与应用十分重要。以下将对水资源监测系统中的计算机模拟技术应用进行分析。
2.1 水资源监测中对于检测系统的计算机模拟技术应用；对于水资源的监测，其主要的目的在于如何实现对水资源的水质以及水体进行检测，其中包括水质成分和水质污染状况。目前，由于人类发展迅速，造成用水量巨大，导致了非常多的水资源短缺。因此，很多自然流水成为了目前主要的生活用水。生活用水的质量需要予以严格把关，并且需要进行实时的监测。因此，需要采用自动换远程监测系统，才能够保证能够时刻了解生活用水的使用源头。因此，计算机模拟技术开始应用于水质监测中，并且实现了较为不错的效果。其中，将计算机模拟技术应用到水资源的监测中，其中主要是利用计算机模拟技术的数据预测与模拟仿真。在水资源监测的过程中，针对不同水质以及水体的监测内容是有区别的。为了能够更好的对水资源的检测效果进行第一时间的反馈，并且在预测的意外问题内的监测结果评估。可以通过计算机模拟技术，将预测数据进行模拟输入，通过模拟仿真软件进行结果预测。这样的方式可以再很大程度上完善监测系统的完善性。并且，可以最大限度的降低成本，无需真正进行实物监测，而通过模拟软件即可以实现。
2.2 水资源的水位测量与计算机模拟技术应用分析；水位测量一般是水库以及储水设备中常用到的设备，水位测量是一种预警系统，通过对水位的测定，从而对自然水资源的一种保护。计算机模拟技术在水位监测中，可以做到正常的预警功能。其中，对于水位预测而言，计算机模拟技术的测试阶段非常重要。需要进行前期的数据统计，将近几年的水位数据进行研究分析，从而进行统计分析。计算机模拟技术可以通过模拟软件的输入数据端，将这些数据进行真实预测，从而得到一定的具有实际意义的结果。从这些水位测量结果中，可以通过年度的降水量以及需水量和用水量等三个因素，来对水资源储水设备中的水位测量进行科学计算，从而保证计算机模拟技术应用的实际效用。
2.3 水资源水体预警与计算机模拟技术的应用解析；对于水体与水质的监测而言，是水资源检测中最为重要的内容，也是计算机模拟技术应用最为实用的内容。水质的监测需要结合化学方法，通过计算机模拟软件的仿真，将所谓的化学软件对计算机中的水质数据进行监测，从而做到预警的目的。此外，针对计算机模拟技术进行的水体监测，主要是模拟水体中的主要物质，水质中包含的矿物质以及一些其他物质，是鉴定水资源的重要标准之一。为了能够得到精确的数据，通过计算机模拟技术进行测试，是非常有必要的。
3 结语
节能环保是未来发展的主流方向，也逐步受到了人们的重视。环境资源是人类必须重视的话题，水资源的水体与水质安全，是关系人类生存与发展的根本因素。水资源的监测工作是必要的，而且是必须引起重视的。随着科技的发展，越来越多的技术开始应用到水资源的监测工作中，其中以计算机模拟技术作为水资源监测的基础技术标准。计算机模拟技术的应用，在水资源的监测应用中，采用了三维立体的模拟技术，将监测过程进行前期模拟，从而发现水资源监测中容易出现的问题，并且将模拟的结果进行理论分析，从而对水资源的水体水质有基本的认识，保证了水资源的良好状况。
参考文献：
[1]王宝华.离子液体萃取精馏制取乙醇的计算机过程模拟与优化[J].化工进展，2013（08）：1780-1783.
[2]樊军，王全九，汪羽宁.质地和根系深度对水分探头埋设的仿真模拟[J].排灌机械工程学报，2013（01）：70-74.
介绍了计算机绿色建筑设计的模拟方法，结合我国绿色建筑设计的发展现状，阐述了计算机模拟技术在绿色建筑设计领域的应用与发展前景，对资源节约型与环境友好型社会的建设有积极的作用。
关键词:
计算机模拟技术，绿色建筑，发展前景，气候环境
环境问题是我国现阶段经济发展过程中所面对的一个重要问题。在社会对能源和环境的重视程度不断提升的情况下，绿色建筑设计理念的应用，对我国建筑行业的可持续发展起到了积极的促进作用。随着计算机技术的不断发展，计算机模拟技术的应用，可以让绿色建筑设计工作的工作效率得到有效的提升。从我国绿色建筑设计领域的发展现状来看，这一技术的应用是对我国的绿色建筑技术水平进行提升的一种措施。
1计算机绿色建筑设计模拟方法
风环境法、光环境法和声环境法的产生，是计算机模拟技术在绿色建筑设计领域的主要应用表现［1］。在风环境法的应用过程中，气象参数扮演的是关键信息的角色，它对解析结果的精确度有着至关重要的影响。室内风环境的分析主要是对建筑物的自然通风情况进行模拟分析的模拟设计方式。室外风环境分析是从建筑物所在区域的地形环境入手进行模拟分析的过程。光环境法涉及到了室内环境和室外光环境两大因素。它可以对建筑物所在区域的日照情况，光辐射情况和室内光环境所涉及到的照度问题和采光度系数问题进行分析。声环境法则是与建筑工程施工区域的噪声问题进行分析的一种设计模拟方式。从计算机绿色建筑设计模拟方法在实际应用过程中所发挥出来的作用看，设计阶段和评价阶段已成绿色建筑工程效率问题的一大发展难点。
2我国绿色建筑设计的发展现状
1)绿色建筑设计的出现。绿色建筑设计是在可持续发展战略目标的影响下所产生的新型设计理念［2］。这一设计理念的出现，可以让建筑与能源环境之间的联系性得到有效强化。为了对能源资源节约在社会发展过程中的作用进行充分发挥，有关单位需要对绿色建筑设计理念的宣传工作进行强化，以便让绿色建筑的功能和作用得到充分的发挥。2)我国绿色建筑设计的现状。我国的绿色建筑设计工作存在着发展起步较晚的问题。同其他国家的相关技术相比，我国的绿色建筑设计技术还存在着落后性的问题。这一问题的出现，可能会对绿色建筑的落实带来一些较为不利的影响。从我国绿色建筑设计方面的法律法规的建设情况来看，绿色建筑的审核监督机制还没有得到有效构建。计算技术的落后性，也给我国绿色建筑的发展问题带来了一些不利的影响。3)我国绿色建筑设计的深远意义。绿色建筑设计理念的应用，是促进经济社会可持续发展的一大重要措施。这一建筑理念的出现，是对能源环境对社会的影响进行重视的一种表现。它也可以为社会带来巨大的经济效益，因而，我们在现阶段需要对绿色建筑设计在未来社会的发展问题进行关注。
3计算机模拟技术在绿色建筑设计领域的应用
3．1计算机模拟技术在绿色建筑设计中的具体应用
模型构建是计算机技术在绿色建筑设计过程中所不可缺少的一项重要内容［3］。在这一过程中，工作人员需要将建筑模型导入到计算机模拟技术软件之中。在这一阶段，工作人员可以将建筑图形简化为只有墙和门窗等重要部位的模拟图形。在完成建筑模型导入后，设计人员需要在对建筑设计中涉及到的一些参数进行导入的基础上，对建筑物的区域设置进行确定。为了对画图工作进行简化，设计人员需要对平面设计模式进行应用，进而利用平面图对立体图形进行构建。计算机模拟技术中的Ecotect软件就在绿色建筑设计领域发挥出自身的辅助设计作用。在对该软件进行应用后，系统可以从某一地区的具体气候情况进行分析的基础上，通过模拟计算的方式来生成符合建筑师设计要求的建筑构件。在相关参数的设置过程中，相关设计人员需要对建筑物内各个区域的能源消耗问题进行计算。以便从相关区域的人数、空调和照明等多方面因素入手，对参数进行设定，在参数计算工作的开展过程中，工作人员可以从计算机模拟技术软件对不同区域的设置情况入手，在对各个区域进行分析以后，来解决这一问题。对绿色建筑设计的相关参数的计算，也是对绿色建筑所需的建筑材料进行计算的过程。例如，在建筑物的天花板施工中，施工人员需要对一些优质的混凝土材料进行应用。气象信息加载功能的运用，也可以让绿色建筑设计的时效性得到充分提升。在将建筑工程施工区域的气象数据导入到相关系统以后，工作人员可以从气象信息和施工区域的地理位置两方面入手，对工程的资源消耗情况进行计算。在上述工作完成以后，工作人员可以对工程每一月份所消耗的能源量进行统计。在计算机模拟技术的作用下，系统也可以导出一份与建筑物各个位置在每一天甚至是每一小时以内的温度情况有关的EXCEL表格。在对计算机模拟技术的应用问题进行分析的过程中，建筑物的朝向和建筑群的布局优化问题也是我们无法忽视的一个重要问题［4］。从建筑物的朝向问题来看，它与当地的主导风向和建筑所在区域的道路问题之间存在着一定的联系。房间内部的使用要求与光照问题也需要在建筑朝向的确定过程中有所考虑。在对这一问题进行处理的过程中，计算机模拟分析技术可以在对上述因素进行充分考虑的基础上，对建筑物的朝向问题进行确定。在对不同建筑布局所面对的风环境进行模拟分析以后，可以发现建筑布局对建筑的风环境特征有着较为重要的影响。对此，在不同的季风区域内，建筑人员需要从当地的气候环境特征入手，对建筑群的布局问题进行优化。CFD建筑风环境模拟技术就是一种建立在流体力学、计算机方法和计算机图形学基础上的一种模拟实验方式。它可以在对建筑物建成以后的外部风环境状况和内部风环境状况进行模拟的方式，在对自然通风风速、风压等模拟图进行建构的基础上，对建筑的设计方案进行修订。针对风压的影响作用，在仅对风压问题进行考虑的情况下，利用PHOENICS模拟的结果对不同架空空间中的最佳方案进行选择，是第一阶段的设计内容。在第二阶段，工作人员需要借助fluent软件，对设置室外通高中庭和未设置外通高中庭的两种建筑模型室外风环境情况进行分析。
3．2计算机模拟技术在绿色建筑设计领域的发展前景
计算机软件模拟技术在实际应用过程中所涉及到的信息主要由各个地区的气候信息、地理位置信息等要素组成。但是从计算机模拟技术的应用情况来看，地点选择的有限性是计算机模拟技术软件在实际应用过程中所表现出来的主要特点，在可选择地点相对固定的情况下，数据信息缺乏准确性和完整性的问题可能会让绿色建筑能源消耗的计算结果表现出缺乏准确性的问题。从我国社会的发展现状来看，在人口数量增速相对较快的环境下，资源消耗速度的增长，已经让绿色建筑设计成为了建筑设计领域的主要发展趋势。在建筑环境发生变化的情况下，建筑物的能源消耗计算工作也表现出了复杂性的特点，因此，计算机模拟技术在绿色建筑设计领域中仍然存在着较为广阔的发展前景。
4结语
绿色建筑设计理念的产生与发展，对资源节约型社会和环境友好型社会的建设有着积极的促进作用。计算机模拟分析在绿色建筑设计过程中的应用，可以对建筑物在环保节能方面的优势进行充分发挥。因而二者之间的融合也可以让人们的居住舒适度得到有效的提升。
参考文献:
［1］赵鹏．计算机模拟分析在绿色建筑设计中的应用研究［D］．济南:山东建筑大学，2012．
［2］邢炜．计算机模拟分析在绿色建筑设计中的应用［J］．自动化与仪器仪表，2014(9):99-100，103．
［3］刘百韬．计算机模拟分析在绿色建筑设计中的应用［J］．建材与装饰，2015(48):66-67．
关键词：计算机模拟；蒙特卡洛方法；化学教学
文章编号：1005－6629(2008)03－0001－03中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 引言
现代科学技术的发展，极大地丰富了科学研究方法的内容。从最初亚里士多德所倡导的推理演绎的理论研究方法，到伽利略的实验研究方法，人类对于自然的认识随着手段的不断完善而更加深刻。化学作为一门核心的自然科学，在过去的100多年里，创立了研究物质结构和形态的理论、方法和实验手段，认识了物质的结构与性能之间的关系和规律，合成制备了数以万计的化学物质，为人类认识物质世界和人类的文明进步做出了巨大的贡献。
然而，20世纪以来，面对生命科学、材料科学、信息科学等其他学科迅猛发展的挑战和人类对认识和改造自然提出的新要求，化学的发展趋势逐渐变为：由宏观到微观、定性到定量、稳定态到亚稳态的发展；由经验逐渐上升到用理论来指导设计和开拓新的研究领域和思路。同时，在与其他自然科学的相互渗透过程中不断地产生新的研究方向，并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。也就是说，化学正向更加复杂的方向发展：系统方面，呈现多组分、多反应和多物种的复杂性特征；结构上，主要是多层次的有序高级结构；过程上的复杂性主要体现在有复杂系统参加的化学反应中，而复杂过程是由时空、有序地受控等一系列事件构成，同时状态变化的复杂性又是过程复杂性的表现。在这样的背景下，常规的实验手段和实验水平已经不能完全满足理论研究的需要，甚至很多方面的研究很难用现有的手段实现，这就迫切需要一种新的技术来对实验方法进行补充和深化。
计算机作为一种科学研究的重要工具，自问世以来，已经应用在自然科学的各个领域并由此发展了许多新的理论与方法。现在公认的是，计算机是理论研究的重要补充[1-4]。它可以不加近似的给出某一模型的数值结果及直观图像，进而可以与试验相对照，从而对新理论的提出起到指导作用。所以，计算机模拟已经不再仅仅是理论物理学家手中的武器，而逐渐成为实验化学家必不可少的工具。随着计算机模拟技术的日益发展，化学研究的手段得到更新的发展和深化，化学研究也进入了一个新的阶段。
2 计算机模拟方法
传统的计算机模拟采用的方法大致分为两种类型：确定性模拟方法即在统计物理中称为分子动力学模拟方法；随机模拟方法即蒙特卡洛方法(Monte Carlo)，这两种方法在微观模拟领域都起到了重要的作用。在时间趋于无穷时，两种算法是等价的。
分子动力学计算机模拟是研究复杂的凝聚态系统的工具。它是基于牛顿方程。在原子核和电子所构成的多体系系统中，其中每一个原子核都被视为在全部其它原子核和电子作用下运动，通过计算机分析系统中各粒子的受力情况，用经典或量子的方法求解系统中各粒子在某时刻的位置和速度，以确定粒子的运动状态，进而计算整个系统的结构和性质。这一技术既能得到原子模拟的运动轨迹，还能像做实验一样进行各种观察。由于分子动力学模拟方法计算的体系比较大，是目前模拟研究核酸、蛋白质等生物大分子结构和性质以及配体――受体相互作用的主要方法。
自然界有的过程本身就是随机的过程，如物理现象中粒子的衰变过程、粒子在介质中的输运过程等。蒙特卡洛方法是通过不断产生随机数序列来模拟过程。其基本思想是按照实际问题所遵循的概率统计规律。
用电子计算机进行直接的抽样试验，然后计算其统计参数。该方法也通常称为直接蒙特卡洛模拟法，它充分体现出无可比拟的特殊性和优越性，也就是人们所说的“计算机实验”。
同样，如果我们用蒙特卡洛方法也可以人为地构造出一个合适的概率模型，依照该模型进行大量的统计实验，使它的某些统计参量正好是待求问题的解，这也就是所谓的间接蒙特卡洛方法。
3计算机模拟技术在化学中的应用
计算机模拟技术自九十年代初以来发展迅速，其在新材料的设计开发领域已成为一种十分重要的方法和工具。它不仅能提供定性的描述，而且能模拟出分子体系的一些结构与性能的定量结果。例如，在研究沸石催化剂的吸附和扩散性质、温度对扩散系数的影响、选择合适的沸石结构时，计算机模拟技术就成为一种有力的工具。对寻找可以用于形态选择性反应的可能的催化剂这方面的工作来说，利用计算机建立沸石和被吸附分子的模型，采用分子图形法(moleculargraphics)可以很快在计算机屏幕上显示出各种反应物或产品的分子与候选的(candidate)沸石孔的形状与尺径的匹配程度，用量子力学或分子动力学研究沸石内的分子扩散情况可以提供对所显示的分子图像的证明，从而选择有效的催化剂。
随着非线性科学突飞猛进地发展，蒙特卡洛方法在化学上已经取得了可喜的进展。进入九十年代，蒙特卡洛方法在化学的各个领域都已成为研究前沿，这标志着化学一场新的革命的到来。尤其是在实验和理论上解释都有一定困难的高聚物微观机理方面：如单链聚乙烯在特殊情况下化学键的参数；支链含量和长度在共聚烯结晶中作用；支链点对晶体的作用；高分子凝胶网的溶胀平衡等方面的研究[5]，蒙特卡洛方法显示了其巨大的优越性。
活性自由基聚合（CRP or LRP）是近年来高分子合成领域中研究的热点之一。其特点是通过一个休眠/活化的平衡反应来降低体系中的自由基浓度，从而达到可控聚合的目的。而这个间歇休眠的过程是否对聚合产物的结构产生影响是需要关注的课题。传统的实验方法只能用13C-NMR来分析聚合物的序列结构，用这样的方法得到的结果无法排除引发、副反应及实验条件的影响。蒙特卡洛模拟很好地解决了这些问题，只要建立合适的模型，就可以用计算机模拟实际接近的反应，追踪到整个反应的进程，从而对产物的结构有相当完整的认识。
同时，计算机模拟方法不仅局限于科研领域，在工业生产中也发挥着巨大的作用。比如对于一个反应釜，利用计算机模拟程序，根据设定的参数可以得出生产所需要的压力，温度等参数，省时省力，节约了资源。反之，对于相应的生产条件可以根据需要的反应参数来设计反应釜的大小、数目、参数。
4 计算机模拟在化学教学中的应用
计算机辅助教学作为一种崭新的教学手段，在现代教学技术中显示出强大的生命力。与传统的教学方法相比，计算机辅助教学更加生动、直观，无疑显示出巨大的优势。例如，用三维动画模拟分别由羧酸和醇脱羟基的两种反应模式，引导学生观察化学键的断裂和重新组合，从而了解到底是羧酸还是醇提供羟基。而本文所讨论的计算机模拟并不仅局限于模拟演示实验，利用上述的两种计算机模拟方法可以解决常规实验方法较难证明的问题。通常，这种计算机模拟技术是通过建立一个理论模型，利用计算机语言编写程序，实现对研究对象的模拟，通过计算，与实验事实形成对照互补，这样可以对理论模型给出一个直观的印象，加强教学的效果。同时，由学生进行程序设计，可以加深对理论模型的理解。例如，用MATLAB语言设计编写蒙特卡洛法处理化学反应动力学问题的程序，将所编的程序用于模拟邻苯二甲酸二甲酯的碱性水解反应，用模拟结果与实验结果及常规化学反应动力学公式的计算结果相比较。事实证明用蒙特卡洛模拟方法对于预测反应动力学具有较高的准确性[6]。 再比如，利用计算机模拟程序来研究溶剂对化学凝胶化过程的影响[7]， 建立改进的晶格键流模型，引进紧邻不饱和单元相互作用参数Z来描述溶剂的品质，模拟的结果表明，溶剂品质对凝胶化时间、簇平均时间、簇尺寸分布等有明显的影响。
在高校的课程中，已经有了程序设计课程，这为计算机模拟技术的运用创造了很好的前提，同时也增强了学生学习化学和计算机的兴趣，能够培养出既能够从事计算机模拟又能掌握化学原理的复合型科研人才，适应社会的需要。
参考文献：
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关键词:农业生产;计算机;信息虚拟技术;策略
近30年来，信息产业的发展改变了世界经济的发展格局，时至如今，事实证明，在当今时代，信息技术的发展水平已经成为了衡量一个国家和地区现代化程度甚至是经济发展程度的重要标准，拥有先进的计算机信息技术，就能赢得了发展的先机。一直以来，我国都是一个农业大国，农业的发展在我国整体发展中占据着重要的地位，就算工业革命以来我国大刀阔斧发展第二、第三产业，但是对第一产业发展依然重视，因此我们应该以计算机为平台，以信息技术为支撑，大力发展信息化农业。
1农业应用计算机信息技术的优势及应用机制
1.1应用机制
在农业方面应用信息技术也就是要使“农业信息化”，发展“信息农业”，具体来说，是利用计算机平台使传统农业与信息技术相结合，从而发展出一种新型的现代化的农业模式。在运行机制方面，利用信息系统优秀的整合及分析功能，通过计算机来分析农业生态系统的优劣处，然后依据各地特点来发展适合本地的农业，这样，就可以把农业发展模式由粗放型向精细型转变，利用信息技术的科学分析、科学决策来转变农业发展模式，发展“信息农业”
1.2应用优势
发展农业信息化不仅有利于传统农业向现代化农业的转型，改变粗放农业对环境的破坏和对资源的浪费，更可以节约农业发展的成本，推动节约型农业的发展进程。利用计算机信息技术，可以一改农业发展中对人畜劳动的依赖，使用现代化及其作为最主要的劳动力，同时，可以提高各种农业资源的利用效率，使农业收益再添佳绩。总的来说，就是建立了一个环境友好型、资源节约型、收益更高型的农业发展模式。
2计算机信息技术在农业生产各方面的具体应用
2.1计算机数值方面的应用
利用计算机绝佳的分析统计功能来为农业发展选择最佳方案、为农业生产选择最佳配比是利用计算机数值来发展农业的常用方式。在畜牧业方面，可以利用计算机数值分析来选择最有利于家畜生长的饲料配方；在种植业方面，可以利用计算机数值分析来选择最合适的农作物播种时间、地点和方式以及施肥方案；在农产品销售方面，更可以利用计算机数值分析来选择优良的销售方案，以期获得更大的收益。
2.2计算机信息模拟方面的应用
计算机模拟技术最适合用来进行系统研究，应用在农业方面，就是要把农业看作一个整体、一个大的系统，然后把农业细分出的畜牧、种植等行业看作一个个小的生产系统。在进行计算机信息模拟的过程中，首先要进行具体的调查，确保所采用的初步数据和信息的真实性，其次，利用数学建模的知识将系统内的具体情况和计算机信息系统相连接，量身定做出农业相关的计算机模拟系统，最后，根据计算机模拟系统的有关结果来合理安排农业生产资料，做出最适宜的管理实施方案。利用这种计算机模拟实验，能够极大的降低农业生产风险，减少对农业生产资料的浪费及对环境的破坏，在西方，这种技术已经普遍运用并且取得了相当大的成效，在我国，也要尽快把这项技术的应用提上日程，以求加快农业现代化的步伐。例如，当今反季节蔬菜的种植规模已经比较大，如果在种植前就利用计算机模拟系统来模拟种植的温度、湿度、土壤肥沃程度等各项相关数据，就能最大程度的避免失误，使蔬菜得到更好的生长，使产业达到更好的收益。
2.3种植业方面对计算机信息服务系统的应用
首先，我们要明确计算机信息服务系统究竟是什么，顾名思义，这是一个以计算机平台为支撑，以信息作为卖点的服务于农业的系统，也就是说，利用计算机信息的专业知识来智能的解决农业生产过程中面临的各种问题和挑战。在农业信息服务系统中，汇聚了有关农业各方面的庞大的知识信息，几乎任何农业方面的问题都可以利用它来解决。在种植业方面，这个庞大的系统又可以细分为播种管理系统、土壤管理系统、病虫害防治系统、天气预测系统等多个相关的子系统，这些系统之间协调运作，使种植业获得更好的发展，播种管理系统可以提供最佳的播种时间和方式；土壤管理系统可以为不同的农作物选择最适宜的种植土壤；病虫害防治系统可以科学判断农作生长的不同时期可能遇到的不同的病虫害并提供优良的治理方法；天气预测系统可以通过对天气的预测来降低不良天气对农作物的影响。通过这一系统，种植业的发展一定能迅速的得到改善，走向现代化。
2.4畜牧养殖业方面对计算机信息服务系统的应用
与种植业对计算机信息系统的利用相类似，在畜牧业方面，这个庞大的系统也可以细分为优化育种系统、生长管理系统、营养控制系统、疾病防治系统等多个子系统，各个子系统之间相互联系，共同铸就现代化的畜牧养殖业。优化育种系统为畜牧养殖业提供基因优良的幼体；生长管理系统可以对家禽家畜的生长进行科学的管控，使他们更好的发育生长；营养控制系统可以及时了解家禽家畜生长过程中缺乏哪类营养并且提供补足该营养的方法；疾病防治系统可以针对家禽家畜不同的生长周期所易发的疾病进行科学有效的预防和治疗。
3结束语
在经济全球化和大数据发展的新时期，借助计算机信息技术来实现信息化农业已经成为了需迫切开展的课题，我国应该努力发展计算机信息技术，推动农业现代化进程。
参考文献
[1]段家豪,杨卓翰,项凌威.计算机信息技术在农业生产中的应用[J].南方农机,2016,47(10):82-82.
[2]甘秋维,董咏林.新时期农业生产中计算机信息技术的应用[J].山西农业科学,2015(02):207-209.
一、SystemView通信仿真系统
SystemView通信仿真系统是针对现代电子通信科研和教学开放的一种专业的电子通信仿真系统，在实践应用中可以实现信号处理、滤波器设计以及复杂的通信系统数学模型建立等不同形式、不同层次的设计和仿真，在电子通信领域具有广阔的应用前景。从结构设计角度来看，SystemView通信仿真系统是在Windows平台基础上形成的一种动态仿真系统，在具象的实验应用中能够实现可视化的动态电子通信系统的动态设计、分析和仿真。在当前电子通信领域广泛存在的模拟、数字、数模混合，在各种多速率系统中的应用效果显著，仿真活动延续到各种线性、非线性控制系统领域，能够进行各种系统的时域与频域分析、谱分析，以及对各种逻辑电路、射频、模拟电路进行理论分析和失真分析等，这广泛应用于现代数字信号处理、通信系统以及控制系统的设计与仿真领域。
二、虚拟仿真实验的开展
1.软硬件实验环境的建设
虚拟仿真实验的开展是建立在对虚拟仪器技术和计算机模拟仿真技术的基础之上的，所以虚拟仿真实验在电子通信领域的应用一定要从电子通信的角度出发，对相应的虚拟仪器和计算机模拟仿真技术进行研究，并在电子通信技术的基础上以数据交换为主要手段实现二者的有机结合，提升虚拟仿真实验开展的水平和质量。同时，针对电子通信领域所特有的一些现象和规律，借助计算机模拟仿真软件进行模拟仿真，将电子通信的技术和理论环境模拟做到极致，为电子通信技术的虚拟仿真实验营造一个最大限度接近真实的实验环境。
2.虚拟仿真实验项目的合理选择
虚拟仿真实验在电子通信领域的应用是一种工具性的应用，所以其功能的发挥是从电子通信角度出发的，只有从专业培养方案的要求角度出发，对每门课程中的每一个实验目的、内容、要求和实验过程中经常出现的问题进行分析、归纳，才能将电子通信的教学内容与虚拟仿真实验紧密地结合在一起，才能发挥虚拟仿真实验的真正作用。电子通信是现代社会经济不可或缺的学科内容，其自身的发展质量将会对社会经济产生广泛而深远的影响，因此对基于开放式虚拟实验室电子通信学科计算机仿真实验进行的研究具有鲜明的现实意义。本文从计算机仿真实验的概念、作用、设计实现和应用四个方面对这一问题进行了简要分析。
作者：陆兴华 冯志鸿 单位：广东工业大学华立学院
关键词： 计算机模拟 实验教学 开放性
从21世纪人才需要来看，要重视学生“知识、能力、素质”的全面培养，尤其要重视学生创造性思维、创新能力和技能的训练与培养。高校实验室是进行实验教学、培养人才的重要基地，尤其是在医学类院校，也是学校开展教学、科研、生产实践三结合的重要场所。实验室的工作水平是反映一所学校教学水平、科研水平和管理水平的一个重要标志［1］。
几年来，我校机能学中心实验室已经把计算机模拟实验系统、规模地应用到本科实验教学中，取得了很好的效果。这是我校在新形势下深化教学改革、优化资源配置、体现学科特色、进一步提升实验教学整体水平和教学质量，为迎接新一轮本科教学水平评估的一项新的举措。
1.计算机模拟实验在实验教学中的重要地位和优点
掌握一定量的动物实验方法是医学研究的主要手段，也是基础医学机能学实验课的一个主要目的。
计算机模拟实验是计算机辅助教学的其中重要组成元素，它结合实验教学内容，有机地将计算机信号采集、分析和图像处理技术适时地应用到实验设计和结果显示等过程中，通过菜单显示、人机对话、主控机（教师机）和终端（学生机）互动，以及运用多媒体教学软件，使学生在一种新奇、直观、仿真的教学氛围中轻松地进行虚拟有趣的实验。其优势表现为覆盖面宽、利用率高、几乎覆盖校内所有的本科专业，融科学性、互动性和趣味性为一体，配置合理、有良好的视听效果，既可替代验证性实验，又可将难度较大的实验过程和结果客观地演示出来，加深学生对实验的理解，有利于他们进一步实践，提高实验的成功率，同时对学生完成实验的效果还能进行客观的评价。而计算机的模拟实验技术可以实现动物实验的模拟效果。实验者在计算机上对模拟的动物进行手术，可以反复练习，节省人力、物力、财力，使学生熟练掌握实验方法。学生通过计算机选择适当的实验模型，保证了模型的稳定性、直观性，同时给定相同的实验条件，实验结果完全相同。实验者个人也可以充分发挥自己的想象力，在给定的实验模型上改变实验条件做出不同的实验数据，完成深层次探讨疾病机理的目的。在计算机系统中建立的虚拟实验环境使实验者可以像在真实的环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备，对“实验动物或标本”进行虚拟操作，完成各种预定的实验项目，起到学习训练的作用。该系统由于不受试验动物、试剂的制约，特别适用于开放实验室。学生在预习、复习或拓展训练时采用虚拟实验比实时实验有更大的优越性。模拟实验在教学方法和手段上开辟了一个新的领域。
归纳起来模拟实验室有以下一些优点：（1）节约机能实验室费用；（2）提高机能实验室开放性；（3）拓展机能实验室实验项目；（4）突破传统实验模式，使得实验不再受时间、空间、实验动物、实验试剂、实验器材等的限制，使得实验更加方便；（5）突出实验的自主性，学生可以根据自我需求选择实验，也可以为学生定制实验，强调了学生在实验中的主导地位；（6）是真实实验的补充，提高学生的学习兴趣；（7）充分利用网络信息资源。
2.我校计算机模拟实验室的创建
2.1硬件部分：服务器配置：CPU PIII800、内存1G、SCSI硬盘；学生机WindowsXP：CPU PIII800、内存1G；教师机WindowsXP：CPU PIII800、内存1G、Modem硬盘；网络环境：100M快速以太网。
2.2软件部分：使用联想集团开发的传奇软件，主要执行电子教室功能（教师演示，教师讲评，视频广播，个别辅导，屏幕查看，多屏查看，等等）这里更多适合在模拟实验室使用的是它的特殊功能。如：邀请学生，远程开机，退出学生机，锁定教师机，等等。还安装了一些医学软件，如生理学教学软件，提供几十个模拟实验项目，有生理实验、病生病理实验、药理实验，等等。学生再仿真实验项目中，可查看实验对象、实验药品、实验器材、实验目的及原理、实验步骤、实验视频、模拟实战。
2.3模拟实验室详情：模拟实验室是基于计算机仿真技术的网络化教学应用系统，它分为模拟实验室学生服务端和模拟实验室管理服务端。它的主要优势在于用户无需安装客户端软件，只使用Internet Explore浏览器就可以使用模拟实验室。
整个系统包括模拟实验（实验数据、图片、实验视频、处理因素）数据库、仿真环境界面和网络硬件平台等部分组成。模拟实验室采用浏览器/服务器（B/S）一种网络服务应用系统结构。
学生服务端：①实验仪器介绍：在实验仪器介绍中，学生通过目录树结构查看实验相关器材，了解实验器材用途和使用说明。
②基本手术操作：在实验手术操作中，学生通过目录树结构观看手术操作过程，了解手术操作要领，一方面通过实验手术操作视频体现手术操作，另一方面通过实验操作视频体现手术操作注意事项。
③模拟实验：仿真实验室系统提供几十个仿真实验项目，有生理实验、病生病理实验、药理实验，等等。学生在仿真实验项目中，可查看实验对象、实验药品、实验器材、实验目的原理、实验步骤、实验视频、仿真实战。
2.4模拟实战操作：实验项目模拟实战操作可在计算机环境中练习实验仪器组装、模拟手术过程、模拟作用因素、模拟生物信号实验结果。通过模拟实战操作,提高学生对实验的熟练程度和实验成功率，提高学生的实验兴趣。
管理服务端：为了提高教学质量，改进考试方法，利用计算机强大的数据处理功能，由计算机逐步代替传统的人工出卷，规范出卷程序，使出卷工作更科学化，不仅提高了工作效率，而且可杜绝传统手工出卷存在的以下弊端。该系统由教师根据教学资料录入试题，并对其按章、按题型进行分类，待需要考试时，设定一定的条件，系统就自动从题库中选取试题并生成试卷。该系统成卷模式分为“自动成卷”（由系统根据条件随机选题）和“手工组卷”（教师自己选择题目）两种，成卷后为Word格式文档。
3.加强我校计算机模拟实验室开放性
建立开放性的实验室是培养学生实际操作能力、探索和完善理论知识的需要,是学生自创能力提高和增强自信心不可或缺的场所，更是提高和培养学生科研水平的重要基地。实验室不能为他们开放，对高校大学生是一项培养引导的失误,更阻碍了学生掌握理论以外的实际操作能力的提高［2］。我校计算机模拟实验室由于种种原因，目前一直处于仅服务于教学，没有对学生开放，学生进入实验室只局限于上课时间，其他时间没有机会进入实验室进行自学，失去培养自己独立实践能力的机会。全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入模拟实验实自己动手组织实验，自己设计实验方案，动手完成实验，整理和总结实验数据，提交实验报告，培养学生的分析能力和创新能力，逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。计算机模拟实验室不仅要对内开放，而且应该对社会开放,对广大科研人员开放。
4.模拟实验室建设上存在的一些问题
在医学类院校开设计算机模拟实验课，结合学生实验情况来看，确实对学生在实际动手能力上面是很大的提高，尤其是在一些比较复杂的机能学实验。如蟾蜍心输出量的影响因素实验中，主动脉和后腔静脉比较难找，尤其是后腔动脉插管难度很大，但是通过模拟实验后，学生就对这块内容了然于胸，大大提高实验的成功率；实验成功也使学生对书本理论知识有更进一步掌握。但是现在模拟实验室建设也还存在一些不足之处，一般是一次开展两个或两个以上实验，先在模拟实验室上，然后在实验课中让学生亲自动手实验。这样一来，如果模拟实验课和实验课相差时间很长，学生就容易忘记一些比较难的实验操作技术。因此在安排实验课的时候要尽量考虑到模拟实验课与实际动手的实验课之间相隔时间不宜太长。
提高模拟实验室的利用率。开学的前四周，模拟课安排的比较多而且比较集中。目前生理学模拟实验模块用得较多，病理生理学和药理学模块还没真正使用起来。因此，要尽可能地提高模拟实验室的利用率，减少资源闲置。全天候开放模拟实验室，学生可以随时进入模拟实验室自己动手组织实验，自己设计实验方案，动手完成实验［4］。为学生创造宽松的自主学习环境，扩大开放范围、开放时间、开放内容和开放覆盖面，使学生在实验活动中由被动变主动，由“要我做实验”变为“我要做实验”［3］。
5.结语
我校计算机模拟实验室的建立，可以很好地解决硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题，对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“模拟试验”和“实物实验”的关系，不能一味地强调模拟实验，要“虚实结合”，既相互补充又各有侧重。这样才能取得很好的实验教学效果。同时，在模拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。
我校计算机模拟实验室是在充分吸收目前国内医学院校同类实验室建设经验的基础上建立起来的，实验室基础设施良好，设备先进、功能齐备、性能亦较为优越。实验室刚投入使用即引起同学们的极大兴趣。
计算机模拟实验室作为中央与地方共建高校基础课实验室和安徽省高校基础实验室示范中心建设项目得到国家和地方教育行政部门的重点资助并始终得到各级领导和学校各部门的关注和大力支持。模拟实验室的使用凸现我校整体实验教学水平进一步提升并完全能与国内先进高校同类实验室接轨。
参考文献：
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［2］唐文清，陈石山，邓新武.新形势下高校实验室建设的现状与对策［J］.衡阳师范学院学报（自然科学），2004，（3）：140.
[关键词]计算机模拟 水利工程试验教学 学习环境
一、引言
计算机模拟技术自出现以来，逐步渗透到工程、文化、医学、娱乐等各个领域，它是“用高科技手段构造出来的一种人工环境”。它追求的是人机和谐，强调人在这一环境中进行自然的信息处理，因此自然得到了教育界的重视，尤其是对水利工程这门学科而言，将这一技术应用于试验教学是有必要的。计算机模拟为教育教学开辟了新的思路，因为它大大扩展了学生的经验范围。模拟能让学生去探索那些十分昂贵、十分危险、在时空上行不通或在现实中不可能达到的环境。将计算机模拟，尤其是虚拟现实引入课堂，可以让学生参与那些以其他方式无法体验的活动。计算机模拟还可以人工构造出因时间、环境、财力以及物理资源所限而无法出现的真实世界的模型，如水库溃坝及溃坝后下游淹没的场景等。水利工程学科教学中引入计算机模拟教学法，可以更直观形象的表达出数学公式的物理含义，因此，借助于新的计算机模拟技术模拟河流洪水演进具有十分重要的意义。通过计算机建立数字模型，将空间地理分布及所具有的属性进行数字化存储，建立河流系统防洪信息数字管理模型，能够快速、有效的对防洪信息进行管理，并可对不同频率的洪水进行仿真模拟。以图、表、或视频的形式显示出来，为水利工程学科试验教学提供了很好的教学平台。
二、计算机模拟水流系统基本原理
（一）河道水流水力学模拟原理
天然河道内水体的运动可以用圣维南方程来描述，它遵守水体的质量守恒和动量守恒。由质量守恒可以推导出连续性方程，是建立在水位变化率和契形或菱形渠道内水时变化的平衡关系上的[1]。由动量守恒可以推导出动力方程，是建立在惯性、扩散、重力和摩擦等相互作用的平衡关系上。其它如风或者说波动等的作风也可以考虑在内，但实际上因其作用甚微而不予考虑。
一般一维明渠非恒定流所采用的方程组为Q（流量），h（水位）为变量的圣维南方程组[2]，其基本形式为：
其中：A、Q、h分别为过水面积、流量、断面水位（潮位），U代表断面流速，Cs为谢才系数。
（二）洪水演进模拟技术
洪水演算即一定流量在不进行水位计算时沿着渠道行进时流量过程线形状的变化。洪水演算一个重要的特征就是取水。在模型中这一对象可以作为一个流量边界，或者可以放置于联结或蓄滞洪区与洪水验算节点之间。网型允许你为取水输入一些规则来说明水体或水库的运行。这些规则可以用一个定义在任意节点上的函数来描述取水或流量过程。将上下游之间的区域作为一个蓄水单元来揭示洪水演算的原理，因为相对于这个区域来说，入流过程线是知道的并且出流量是可以确定的。水流固有的连续性原理可以作为解决这一问题的基本方程，方程可用如下式子用示：
在一个时段内入流总量-同一时段内出流总量=蓄水量的变化量，用微分的形式可以表示如下[3]：
（3）
这里，dS/dt等于蓄水变化量相于时间的变化率，I是指入流量，O为出流量。为了便于计算通常以平均流量的函数来表示这个方程，也就是用式[4]：
（4）
式中，在时段Δt的始点和终点，并且它假设水文曲线在时间Δt内是直线变化的。值得一提的是选择时间步长Δt时，必须要小心以便保证水文过程线的所有重要特征不受影响，特别是演算的时间周期必须要小于河道内洪水波的传播时间。
三、计算机模拟模型设计
针对河网及明渠等的进行的水动力学模拟计算模型选择InfoWorks RS来模拟。该模型提供了明渠、洪泛区、蓄滞洪区，以及水利工程等完整的水力计算模型，同时，还提供了基于事件和概念型两种降雨径流模型。提供了直观的图形用户界面。通过InfoWorks RS，可以建立河网模型的网络、事件、逻辑控制等河网模型所需要的各种要素模型界面如图1，模拟功能结构如图2。
四、模拟模型建立与模拟
InfoWorks RS所需基础资料主要包括：几何资料、恒定流资料、非恒定流资料，这些资料是InfoWorks RS进行洪水分析都必不可少的，其他资料仅对相应类型的分析才需要。
（1）几何资料
包括建立河系的连接（图示河系）、断面数据、河段长度、能量损失系数（摩擦损失、收缩/扩散损失）、汇流点信息，以及水工建筑物资料（桥涵、溢洪道、堰）等。
（2）恒定流资料
包括：流态、边界条件、峰流量信息。
①流态（缓流、混合流、急流）在用户界面上指明，缓流曲线以临界水深以上计算，急流曲线以临界水深以下计算。如果流态从缓流过渡到急流，或从急流过渡到缓流，模型将按混合流模式计算。
②边界条件是在河系终端（上游和下游）建立初始水面线所必需的，而初始水面线又是进行推算所必需的。对缓流而言，边界条件仅用于河系下游端点；如推算急流，边界条件仅用于河系上游端点；如推算混合流，边界条件必须在河系所有终端设置。主要的边界条件有：已知的水面高程、临界水深、正常水深、率定曲线。
③流量信息用于断面以便推算水面线，每一河段的流量数据从河系的上游往下游输入。一旦在河段上游输入了流量值，就认为该流量不变，直到另一流量值在该河段发生。河段内断面的流速值可能发生变化，但是，在桥、涵或汇流点的中间，流速不变。
（3）非恒定流资料
包括：边界条件（外部的和内部的）和初始条件。
①边界条件必须在模拟河系的所有终端建立。河系上游端模拟所需的边界条件有：流量曲线、水位曲线、流量～水位曲线。河系下游端所需的边界条件有：率定曲线、正常水深（Manning方程）、水位曲线、流量曲线、流量～水位曲线。边界条件也可在河系内部建立，用户可以在内部断面指明：后续入流曲线、均匀入流曲线、地下水过渡流量。
②初始条件（流量和水位）是河系节点进行模拟所必需的。初始条件有两种不同的建立方式，常规的方式是：用户在每一河段输入流量资料，然后计算水面线高程。除此之外，还需定义指定蓄水面积上的初始水面线高程。
五、应用案例
（一）概况介绍
该案例是为同学们揭示一个水库在遭遇超标准洪水时溃坝后对下游的淹没范围、淹没时间及洪水水位，并参与制定防洪预案而设计的。案例结合某一水库，该水库库容为6820万m3，设计标准为百年一遇洪水。上游贾鲁河干流长26.3km，河底坡降为1/300～1/400；水库控制流域面积113km2，地处嵩山山前丘陵地带，自然地势由西南向东北倾斜，高程在海拔150～500m之间，地面坡度为1/300～1/400。水库设计标准为百年一遇洪水，水库校核标准为万年一遇洪水（加20%安全保证值）。水库设计坝顶高程为158.55m，现有高程158.60m。设计洪水位153.75m，校核洪水位158.60m。当水位超过158.60m时，库区水面抬高，通过水库自身调节能够安全泄洪，但如果水位继续抬高翻坝，有可能造成溃坝，对下游造成不可估量的灾难。
（二）模型建立
输入网络数据、事件数据和逻辑数据后，加载内部和外部边界，建立起的网络如图3：
（三）结果与分析
通过对校核标准下洪水下泄对下游的淹没情况进行模拟，得出了各断面最大流量时的各水力参数（如图4），各控制断面流量与流速度随时间的变化图（如图5），各断面水力要素随时间的变化图（如图6）和下游水库控制流域最大淹没面积风险分析图（如图7）。可以直观的是同学们了解和学及模拟过程，参与制定防洪预案。
六、结语
运用现代科学技术带给教育的不仅是手段与方法的变革，而且是包括教育观念、教育模式在内的一场历史性变革。
合理利用计算机虚拟技术能较好的实现实验教学改革，有效地加强实验教学手段的建设，解决教学场地和硬件资源的缺乏，扩展教学内容，激发学员学习兴趣，提高学习效率和教学质量。鉴于计算机网络技术发展的迅速，可结合计算机网络技术资源的应用，更好地进行大学实验教学改革。
1.项目基金：水利部“948”项目““实验室改造先进技术和设备”（编号：CT200210）
[参考文献]
[1]芮孝芳，陈界仁.河流水文学，河海大学出版社，2003
[2]David R.Maidment 主编，张建云 李纪生等译，水文学手册，科学出版社，2001
[3]郑邦民，槐文信，齐鄂荣.洪水水力学[M].武汉：湖北科学技术出版社，2000.
关键词：轧钢工艺；计算机仿真；设备优化
随着近年来我国钢铁产能的不断扩大，钢铁企业生产竞争日益激烈，轧钢作为钢铁生产的重要环节，对于钢材制品的品类、质量起到了举足轻重的作用。在现有产能基础的情况下，有效提升生产效率以及产品多样性关乎企业的竞争力。在不增加设备投资的情况下，采用计算机仿真技术，在现有机组敏捷生产出更多不同钢种、规格的产品符合符合钢铁企业的发展需求。
1轧钢工艺及设备的发展
轧钢是通过改变钢坯形状的压力加工过程，一方面为了得到所需的钢制品形状，另一方面为了改善钢制品内部特性。冷轧和热轧是根据轧制温度不同而划分的，纵轧，横轧和斜轧是根据不同的轧制时轧件与轧辊的相对运动而划分的。一般轧制和特殊轧制是根据轧制的成型特点划分的。近些年，轧钢工艺也在不断改进和升级，主要是受轧钢工艺发展的影响。我国在轧钢工艺方面的重大进展包括：1）铸轧一体化，由于连续、高效、可控的轧制工艺，以及计算机等高新技术的容易应用，以轧制为特征的连续轧制技术在相当长的一段时间内仍将是钢铁行业钢材成形的主流技术，但轧制工艺前后的连接技术将取得巨大进步。由于连铸的发展，初轧工序已经被逐步淘汰了。生产的薄带连铸技术是直接冷轧，使连铸和热轧过程集成。铸轧一体化将优化了整个轧制过程。2）灵活的轧制过程，应用程序的压力宽度调整技术和形状控制技术在热带钢轧制，实现自由安排轧制板的宽度。粗糙和介质轧制技术的应用在杆和线生产实现了自由轧制。冷弯焊管机器也可以实现自由规范生产。这些新技术使轧制过程灵活。3）轧钢技术进步的主得益于信息技术的应用。高新技术包括形状自动控制，自由安排，精度高、多参数在线综合测试在内，这些高新技术的应用可以优化轧钢生产。轧机最早由计算机模型控制，后来转变成人工智能控制。这些改变也是因为信息技术的发展，信息技术的发展具有优化生产周期，减少库存和降低成本的优点。
2计算机仿真技术的发展状况分析
计算机模拟技术主要是一个全面的技术，利用计算机科学和技术的成就建立模拟系统模型，并对模型进行动态实验在特定的实验条件。被广泛应用在分析、设计、运行、评价已经培训系统中，因其具有运行高效安全，且不受环境条件影响，可以改变时间比例尺的特点。自1980年代以来，随着计算机技术的发展，仿真技术已经进入了一个新时代的计算机模拟和仿真应用软件。计算机仿真技术的实用价值是增加，它已广泛应用于人们的生产和生活的各个方面，如仪器、虚拟制造、电子产品设计、模拟训练等。从90年代以来，基于计算机仿真技术，建立了一批高水平、大规模的环内硬件仿真系统，如射频制导导弹环内硬件仿真系统、红外制导导弹环内硬件仿真系统、战斗机工程飞行模拟器、战斗机环内硬件仿真系统、驱逐舰环内硬件仿真系统等，发挥了重要作用。综上所述，随着科学技术的迅速发展，计算机仿真已经成为一种不可或缺的手段，控制系统的分析、研究和设计。计算机模拟的意义在于它的应用。仿真技术的应用可以降低控制系统的开发成本，提高安全实验的过程中，调试和培训，带来巨大的社会效益和经济效益，应用于工程和非工程。目前，计算机仿真技术已广泛应用于机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事仿真、医疗卫生等领域。
3计算机仿真技术在轧钢工艺的实际应用探究
3.1计算机仿真软件
计算机仿真软件主要为了提高两方面能力，一是解决问题的能力，二是面向用于模块，添加功能描述和模式实验。通过仿真软件，用户使用不同的技术水平可以用他们的语言来表达不同程度的问题，与计算机方便地交流，并完成建模和仿真实验。仿真软件分为模拟语言，模拟方案和仿真软件系统。仿真语言是最广泛使用的仿真软件。仿真软件包是一种用于仿真特殊应用领域的程序系统。软件设计师设计通用程序段划分为通用子程序模块，并设计一个主程序模块调用子程序模块。仿真研究人员可以使用这个程序包，而无需繁重的编程工作。这些计算机仿真软件重要环节是仿真建模，仿真建模是建立被仿真对象的相似物或其结构形式。它可以是物理模型或数学模型，好的模型为后续仿真提供了良好的基础。
3.2计算机仿真在轧钢工艺中的实际应用
轧钢工业的不断发展，大量的系统和项目涉及有一定的复杂性和特殊性。为提高生产的安全性和经济，计算机仿真技术可以快速发现生产过程中的规则和机制，并提供有效的理论和实验依据改善产品的性能指标。小圆钢冷却床的运动是非常不同于普通圆钢轧制领域。因此，有必要研究冷却床的基本结构和工作原理。根据建立的运动模型结构，在计算机上进行仿真验证测试，使用理想的冷却床可以生产出目前最小尺寸的圆钢。本研究涉及的冷床是一种逐步旋转式冷却床。它具有两种齿板，即V形齿板和U形齿基。彼此移动，原理是以一种方式移动并同时绕另一根轴旋转。鉴于存在问题的基本结构，模拟器还必须能够从科学理论的另一个角度进行深入分析，如果是直径较小的扁钢，则很可能与模拟器不兼容。V形齿的第二个尖端，第二个V形齿的西壁相互接触，这是拼图的组成部分，它们都属于冷却床旋转的突破极限，原因之一是旋转过程中会出现不稳定，从而导致快速冷却失败。在碰撞过程中第二的v型齿小圆钢或轴，u型牙齿会向下移动，继续前进，而v型牙将新闻向下和向后移动。这实际上是必要的条件。首先，根据针对严重磨损和详细规格的模型实验的结果，对相同类型的工字钢进行建模和仿真，并在正常条件下对其进行分析。从实际情况出发，从仿真模拟数据的计算和性能可以看出，在冷却床下小圆钢运动相对不稳定的快速冷却效果非常好，并进行了数字仿真，冷却床和机芯可以被稳定地冷却，产生了良好的效果，但可控性相对较差。
3.3计算机仿真技术在轧钢生产节能的应用
加热炉属于热轧生产重要能耗设施，其功能是加热轧件到规程轧制温度，采用计算机仿真技术，对加热炉、轧件进行建模，在计算机仿真系统中对加热炉各类参数进行调整，针对不同的轧制产品，生产节奏，来料状态优化加热炉工艺参数，大幅优化加热炉空耗与轧制节奏关系，可较大幅度降低加热炉煤气消耗，通过仿真结果分析，采用计算机仿真技术，动态优化加热炉各类燃烧参数，在定制化生产过程中，产生了明显的效果，通常可降低20%左右的能耗，同时增加了余热回收。同时，通过计算机仿真技术辅助人工进行现场生产培训，利用软件进行加热炉各类工况运行状态调整，在操作的过程中，控制方式和显示变量可以任意选择，连续和不连续的干扰因素可以设置，可以进行自动或手动操作调整显示各种参数的静态和动态变化特征在操作的过程中调整。尤其是针对一些小概率且容易产生较大事故的状况，极少在实际生产中出现，采用计算机仿真技术模拟此类异常，评测操作人员技能掌握且不会发生问题，起到了较好的作用，是从事加热炉操作人员较好的辅助培训工具。
4结语
关键词：计算机仿真；技术；应用；发展
1计算机仿真技术简介
计算机的仿真技术是一门新兴的综合性的技术，它运用专门的软件，再通过数字作为传播的介体传达给人们。因此，当人们通过计算机媒体进行浏览观赏时就能够有身临其境的感觉，可以自由选择角度。一方面，仿真技术的应用得益于控制工程和系统工程的发展，在控制工程和系统工程中逐步探索计算机仿真技术；另一方面，计算机仿真技术可以逐步缩短开发周期，在提高产品质量的同时减少损失，并大大降低人工成本，工作效率逐步提高，在节约经费开支等方面发挥巨大的作用。
2计算机仿真技术原理
一般情况下计算机是不能够直接认知和处理的，所以就要求能够建立一个能够反映研究又容易被计算机处理的数学模型，可以用下图来表示：通过了解观察，可以更加清楚地认识到我们所要研究的对象，我们还可以看出，首先，模型的建立。把我们所抽出来的系统用数学的表达方式表示出来。其次，模型的转换。模型转换就是针对上一步抽象出来的数学表达方式通过各种适合的算法以及计算机语言转换成计算机能够处理的形式，这就是通常所说的仿真模型。模型是计算机仿真的关键地方，实现了这个过程。再次，模型仿真实验。将之前得到的仿真模型输入计算机内，按照之前设置好的方案来进行仿真模型，获得仿真的结果。仿真实验是一个很简单的事情。但是，如何对仿真的结果进行评价，需要分析仿真的可靠性。有的专家在文章中提出了检验仿真结果可靠性的两种方法：仿真过程的反向验证法和置信通道法。
3计算机仿真技术应用
现在，计算机成为我们生活的一部分，计算机的广泛应用改变着传统的生活方式和交流方式，计算机加速了每个行业的发展，计算机的广泛应用为我们的生活提供了便利。
（1）交通领域。
交通是一个复杂的人机系统，交通是否安全，要充分考虑上述四个因素的作用和影响。交通安全仿真以虚拟现实技术的方法为基础。评价体系先建立虚拟环境，然后在这个虚拟环境中加入各种可以诱发事故的因素，最后再对某路段和某区域的交通安全水平施行全程的跟踪与评价。计算机的仿真过程是交通安全仿真及评价系统的核心。该仿真过程是一种可视化的仿真，与传统的数值仿真不同。例如，评价某路段的交通安全时，不仅用传统的绝对数法和事故率法来评价，还要考虑交通者的感知与行为。我们可以在这个虚拟的环境中，选择不同的交通工具，设置不同的交通环境，分别从交通者和第三者的角度进行事故的可能性实验及分析，最终实现对该路段的安全性评价。同时也是交管部门建设和完善交通设施的依据，是一种分析交通事故的新方法。
（2）制造领域。
汽车制造是机械行业的重要组成部分。大多实验课题具有难度大、实地成本高的特点。引入计算机仿真技术，可以有效缓解上述问题。针对碰撞实验，浙江大学研究所的詹樟松博士建立了乘员动力学响应的数学模型。在其他方面，汽车工程学院的熊坚利用仿真技术对汽车的制动过程进行了研究，一汽大众公司的姚革等通过仿真技术研究了汽车转向的轻便性问题。
（3）教育领域。
计算机模拟实验是这几年在计算机多媒体教学中增加的新领域，还可以根据需要瞬间建立模拟实验室。计算机模拟实验强调了实验的设计思想和实验方法，打破了教与学、理论与实践、课内与课外的界限，更加强调实验者的主动性。通过计算机的模拟，加深学生对思想、方法、仪器的结构和设计原理的理解，还可以练习实验技能，巩固知识，提高学生实验的兴趣和实验水平。现在，模拟实验已经变成现代化实验的重要手段。计算机模拟实验系统充分运用人工智能、控制理论和教师专家系统建立内在模型，利用可操作的仿真方式，实现了实验教学的各个环节。
4计算机仿真技术的发展方向和趋势
4.1计算机仿真技术发展方向
（1）网络化仿真。
随着计算机和网络的应用与发展，计算机仿真技术也在不断的提高。目前的仿真系统存在开发时间长、成本高、不能兼容，共享困难，可移植性差等问题。其次要利用网络技术实现仿真系统共享。系统共享在仿真系统的开发中及其重要。实现了网络共享，就可以避免社会资源的重复开发，还可以适当收费来补充开发成本。
（2）虚拟制造技术。
计算机仿真技术发展的另一方向是虚拟制造技术。虚拟制造技术是一种领先的制造技术。它运用计算机仿真技术和虚拟现实技术，借助计算机实现对产品的管理、控制一条龙。
4.2计算机仿真技术发展趋势
突飞猛进的计算机软硬件技术带动了仿真技术的飞速发展。近几年，仿真技术领域的新技术、新成果展示了良好的发展前景。
（1）面向对象的仿真建模。
与传统的人工建模相比有了很大的进步，它最大限度地调动了计算机的符号处理能力，加快了人们认识和转换仿真对象的速度。这种方法可以充分提升系统的建模能力。最重要的是，仿真技术容易掌握和使用，实际操作的技术人员可以利用仿真技术更好地为系统服务。
（2）分布式仿真。
分布式仿真是通过计算机网络联结分散在各地的仿真设备，构成空间与时间互相耦合的虚拟仿真环境。分布式仿真系统可以理解为由多个子模型组成的仿真模型。在分布式仿真系统中，这方面的现有技术包括：动态、静态数据分割技术，功能分割技术，避免通讯闭锁技术等。
（3）智能仿真。
在建模、仿真模型设计、仿真结果的分析和处理阶段，引入知识表达及处理技术，使仿真、建模的时间缩短，在分析中提高模型知识的描述能力，引入专家知识和推理帮助用户做出优化决策；运用智能仿真可以及时修正、维护辅助模型，实现更好的智能化人机界面，使计算机与人之间的沟通变得人性化，增加自动推理学习机制，从而增强仿真系统自身的寻优能力。
（5）其他仿真。
可视化仿真更加形象直观地显示仿真全过程，有效辨别仿真过程的真实性和正确性，而且结果也简单，方便理解。近期出现的动画仿真本质上也属于可视化仿真。将声音加入可视化仿真，就同时得到了视觉和听觉的多媒体仿真。而在多媒体仿真的基础上，植入三维动画，强调交互功能，又可以得到支持触觉、嗅觉、味觉的虚拟现实仿真。随着科技的不断发展，仿真技术将为人类更好的服务。
5结语
计算机仿真技术是在实际需要的引导下，在不断进步的计算机技术、多媒体技术等相关技术的支持下，融合了新的建模与仿真方法而逐渐进步发展起来的。计算机仿真技术的发展从简单的原型到物理模型逐渐发展到动态显示仿真结果再到现在的可视化交互仿真。以后随着计算机科学技术的迅猛发展，以及多媒体、虚拟现实、人工智能、面向对象法、可视化与图形界面等方面对仿真技术的显著影响，仿真技术的发展与应用都会取得优异的成绩。我们完全相信，计算机仿真技术在我们的生活中应用越来越广泛，对社会各行业的发展起到很好的促进作用，给生活带来更多的便利。
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关键词： 大学物理教学 Matlab 数值模拟 应用
1.引言
物理学是现代工程技术的重要基础之一，大学物理作为理工科各专业的学科基础课，是培养学生科学文化素质、思考问题方法和科学动手研究能力的重要课程之一。近年来，在教学现代化的推动下，计算机多媒体在大学物理中的应用已渗入教学的各个环节。用Powerpoint和Flash等多媒体软件制作的电子课件，已经被广泛应用于大学物理课程的教学中并已获得一定的教学效果。但是，用Powerpoint制作的电子课件还是存在一定的局限性，无法确切地展示一些物理现象。大学物理教学过程中，微积分定量计算应用广泛，以示与高中物理的差别，但Powerpoint电子教案却无法简化微积分的繁琐的计算推导过程。繁琐的推导过程难以激发学生，尤其是工科学生的学习热情和兴趣。此外，某些物理问题往往不能通过简单的高等数学知识给出确切的解析。为了给学生展示生动形象的结果，引入计算机数值模拟对这些问题进行描述，对提高学生学习物理的兴趣和培养他们解决问题的能力是极为有利的。
由于计算机技术的迅速发展，已经有了像Matlab，Mathematica等一批具有运算能力强并具有作图功能的软件，这为物理教学引入计算机模拟和数值计算提供了可靠的技术保证。特别是Matlab，由于其具有简单易用、处理能力强等优点，早已成为了科技人员从事科学研究和工程计算的重要工具之一。因此，作为培养未来科学和技术人员的重要基础课的大学物理课程，有机结合这一重要的计算机工具，可以把学生从烦琐的演算中解放出来，进而把精力放在物理问题的思考上，培养学生自主解决问题的能力，为今后解决更为复杂的实际问题奠定了基础。
2.数值模拟在教师教的过程中的应用
大学物理教学过程中，并不是所有的问题都需要用数值计算处理的，这不仅违背了大学物理的教学宗旨，而且得不偿失。数值模拟在大学物理教学中的实际应用可以分两类，第一，需要用图形分析的问题可以用计算机来模拟，将复杂抽象的问题图像化、简单化。第二，物理问题或例题中用常规的简单的数学方法根本解不出来的或者比较繁衍的计算一般可以运用计算机求解，从而简化繁琐的演算过程。
2.1物理过程或者现象的展示
传统的大学物理问题常常给定一些条件求某个时间点和空间点的物理量，由于很难知道物理过程随时间和空间的变化情况，即便可以通过学生想象或者数学公式得到结论，学生往往很难想象，学习过程中通常都是死记硬背。通过MATLAB可方便地模拟物理过程，使其对整个物理过程有深入的了解，以便系统地研究。可以模拟二维气体的碰撞过程（如图1），便于学生脱离抽象的想象图。我们还可模拟振动的合成过程（如图2），可以对频率相近，频率相差很大的不懂情况与实际的解析去对应分析，加深对振动合成的理解，便于学生理解和掌握。此外我们还可以进行了相互垂直、不同频率的振动合成演示实验，很方便地得到李萨如图形，然后讲解示波器实验的应用。此外，光学现象中干涉，衍射一些光学中的重要物理现象，电磁学中的电场强度，等势面，以及回旋加速器等一些物理过程或现象我们都通过MATLAB来实现衍射现象的可视化。
图1 二维气体碰撞过程模拟，图为任意两个时刻的截图
图2 相同振动方向的两种简谐振动的合成y=y1+y2，其中振幅1=1，频率1=5，初位相1=2，振幅2=4，频率2=0.5，初位相2=1。
2.2复杂微积分问题
相比与中学物理，大学物理很大的变化就是很多的物理现象都需要在微积分思想去分析。大一年级的学生一时还很难接受这种分析方法。在教学中经常会发现，学生虽然有了比较清晰的物理概念和物理过程，但碰到需用微积分来解决的具体问题仍然觉得困难。因此，在教学中应用Matlab的符号工具箱解决一些比较困难的微积分，可以使学生绕过复杂的运算，把注意力放在物理过程本身的理解上。如通过有限长通电导线周围磁场的计算机模拟毕奥—萨伐尔定律[1]，克斯韦速率分布时数值计算[2]，以及振动过程中二阶变系数非线性微分方程[3]，都可以通过Matlab进行模拟。
3.数值模拟在学生学过程中的应用
以上所讲都是数值模拟在教师大学物理教学中的实际应用。我们可以让有兴趣的学生做一些适当的练习和拓展，如我们可以在展示两个正电荷的等势面的分布基础之上，要求学生拟合电偶极子的等势面的分布。数值模拟在学生学学物理过程中的也有非常重要的作用，它可以帮助学生进行简单的数学计算，还可以帮助在大学物理实验中进行数据处理。物理学是一门建立在实验基础上的重要学科，因此大学物理教学不可能完全独立于物理实验而进行。在物理实验中，学生经常需要根据物理实验的观测数据来寻求两个物理量之间近似的解析函数关系，这就是人们常说的数据拟合或曲线拟合。采用最小二乘法拟合曲线较人工画图准确性高，但最小二乘法复杂的计算过程学生很难接受。Matlab软件提供了一个重要的曲线拟合工具cftool工具箱，对学生简化计算是非常有效的。例如电路元件伏安特性的测试测量电阻实验时，测得某电阻的伏安特性数据记录中如表1，求该电阻的电阻值。
表1 某段铜线的电阻与温度的关系
图3 电阻伏安特性的测定
我们利用matlab的cftool工具箱进行线性拟合。如图3所示，发现在0℃时铜线的电阻及其温度系数R=967.9，其误差范围在±24.6。这个过程不需要编写任何程序，只有简便易学几项操作过程，非常容易掌握。此工具包是解决学生掌握最小二乘法进行数据处理的很好工具，对于培养学生的数据处理能力有很大的帮助。
4.结语
教师在大学物理教学中实现教学内容和教学手段的现代化，不仅局限于使用计算机制作简单的教学多媒体课件，而且能够利用数值计算、计算机模拟的综合运用提高学生的学习兴趣和大学物理的教学质量，同时也可以培养学生解决问题的能力。
参考文献：
[1]王玉梅，孙庆龙.利用MATLAB分析圆环电流的磁场分布[J].长春师范学院学报：自然科学版，2010，29（1）：20.
1建立规整的实践教学体系
天津理工大学材料成型专业的培养目标是以金属材料、复合材料和高分子材料成型专业技术为重点，以材料成型专业工艺及材料成型专业模具的设计制造为主要方向。要求学生经过四年的专业学习，掌握材料加工成型理论、材料成型专业计算机模拟技术、材料成型专业过程中控制和检测技术以及成型模具的开发技术。实验教学不仅能够提高学生理论联系实际能力和动手能力，更重要的是提高学生利用所学的专业知识分析问题和解决问题的综合能力、培养学生创新意识的重要环节。为了保证专业基础课、专业限选课所设置的实验课能按教学大纲的要求开出并落实，材料成型专业应该建立有相关功能的专业实验室，“材料性能测试实验室”、“材料成型工艺与设备实验室”、“模具设计与制造综合实验室”和“材料成型计算机模拟实验室”。具体任务分别是:“材料性能测试实验室”主要使学生在材料科学、材料工艺、材料性能等基础课学习阶段，完成材料基础力学性能测试和分析，包括拉伸、压缩、冲击、磨损、杯突等等;“材料成型工艺与设备实验室”主要使学生在材料成型专业工艺、成型设备与控制、材料成型专业过程与原理等专业课学习阶段，完成不同材料成型专业所涉及的设备参观演示和成型过程实践操作;包括“模具设计与制造综合实验室”主要使学生在材料成型专业与模具设计、模具CAD/CAM、模具制造等专业课学习阶段，完成不同材料成型专业所涉及的模具认识，包括拆装、测绘、模拟、比较等;“材料成型计算机模拟实验室”主要使学生在材料成型专业计算机模拟技术、测试技术、控制技术、ANSYS有限元分析等专业课学习阶段，完成不同材料成型专业所涉及的工程模拟分析。
2在实践教学环节开展虚拟制造实验
基于上述认识，材料成型专业的实验教学的改革不是坐等之事。使用复杂、价格昂贵材料成型专业设备只有少数学校有条件为学生提供演示机会，而在虚拟实验中则可以轻而易举地实现。实践证明［2－4］，虚拟实验技术已经在很多学科的教学实践中得到应用，所以，虚拟实验技术可以作为材料成型专业实验教学改革的方向。
2．1虚拟实验的基本概念和特点
虚拟实验技术是基于原型专业知识体系，采用虚拟现实技术(Virtua1Reality，VR)在计算机系统实现虚拟实验环境。实验者通过计算机界面进行操作控制，可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目［5］，从而体验实践过程。低端的虚拟实验主要实现树状知识的结构，高层则可实现浸入式交互作用，或者实现虚拟制造。与传统实验相比虚拟实验具有以下显著特点:
(1)先进性:实验教学是帮助学生验证专业理
论的正确性和探索未知领域的活动。如果实验设备落后，反映到材料成型专业的实验教学上，就是很难使学生在实验教学环节得到应有的收获。这就要求必须向学生提供基础的、流行的、先进的实验设备。而虚拟实验充分利用先进的计算机技术来实现、提升和完善材料成型专业所需实验设备的功能，具备精确性和科学性的同时，还有可操作性。
(2)开放性:通过虚拟实验系统，学生可以自行建造材料成型专业所需的实验设备和实验环境，可实现传统实验无法达到的功能。虚拟实验采用软硬件结合的方法，学生根据实验目的选择复杂系统的材料成型专业设备，按照需要配置功能，从根本上克服在材料、设备、数量上的限制，学生可以在虚拟实验室根据内容进行验证、设计、综合、创新等多种类型的实验。
(3)实用性:由于虚拟实验系统所建立的模型具有科学性和准确性，好的虚拟实验系统的模拟结果和工程实际应该是一致的。在这样的虚拟现实环境中，学生可以进行各种材料成型专业过程的工艺设计、过程监测、质量评价和结果分析等。
(4)成本低:由于在虚拟实验室里“仪器设备”由软件“随意”实现，所以可在一定程度上解决了因设备缺乏、经费短缺、维护不当等诸多因素对实验的制约。
2．2材料成型专业虚拟实验建设思路
目前，虚拟实验技术的种类也很多［5－8］，天津理工大学材料成型专业的虚拟实验开发工作包括两部分:构建多媒体虚拟实验室平台和相关课程课件开发。使用Authware软件构建多媒体虚拟实验室网络拓扑示意图如图1所示，由于Authware具有容易使用，不用写程序，编辑环境强，管理机制高效等优点，为非计算机专业的教师使用提供了方便;再搭配由3DMax、Photoshop、Flash等制作动画的软件制作的多媒体课件，将会使制作出来的作品达到非常好的效果。在Authware软件构建的多媒体虚拟实验平台上运行的、由3DMax、Photoshop、Flash开发的课件包括以下两种:
(1)基于静态演示的虚拟实验
基于静态图像的虚拟实验是将多个不同距离和不同方位的静态图像按照相互关系有机地连接起来，形成空间的整体。观察时可以任意转动或改变视点，可以根据真实物体影像采用计算机生成图像的方式来建立三维模型，具体实例见图2。静态图像对图像的分辨率、质量、复杂度、真实性的要求都不是很高，不需要特殊的专用设备，在微机上通过相应的“按钮”即可体验实验对象，操纵虚拟的物体。材料成型专业认知虚拟实验内容见表1。
(2)基于动态交互的虚拟实验
基于动态交互的虚拟实验是一种真实和虚拟结合的模式，通过虚拟实验平台提供操作、控制、分析、观察和实验设置和实验选择的虚拟环境，并对真实的实验环境实施控制，具体实例见图3。材料成型专业的可用于动态交互虚拟实验内容见表2。
3虚拟实验在实验教学中的重要意义
虚拟实验技术的应用，首先要求教师要“改变”实验教学观念，实验教师由演示者向指导者、创新者转换。要求教师善于运用实验教学策略，鼓励学生将自主设计、自主探索和实验探究相结合。学生只有把握先进的学习技能，见多识广，才能更好地培养自己的实际综合素质［5－9］。
3．1实验教学经费的节约
利用虚拟实验教学系统，可以弥补因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的不足，丰富实验资源。例如:虚拟的热处理实验，可以避免大量的能源消耗和实验操作所带来的危险;虚拟的钢板轧制工艺实验，可免除学员操作失误而造成的材料浪费。虚拟实验环境可以获得和真实实验一样的感受，丰富了学生感性认识，加深对教学内容的理解。
3．2实验教学手段多样化
教师利用虚拟实验，实现灵活机动的教学。通过虚拟实验教学，学生可以灵活控制学习时间，不受实验室开放的影响，不受书本的约束，自主地选择自己所需的实验内容。同时，实验考核也可多样化。利用虚拟实验系统，将实验设备、教学内容(包括理论教学)、教师辅导和学习者的思索、实验操作等融为一体，克服了实验教学长期受到课堂限制的因素。教师可以组织各种实时或非实时的分布式教学，回答学生问题。学生可通过自行完成各项实验内容，提交实验报告。
3．3实验内容与技术发展同步化
传统实验教学多为验证性实验，总是滞后于学科发展。虚拟实验技术的发展，给实验教学改革注入了新的活力。不但可以营造一个与技术发展同步的实验环境，还可以具有适当的超前性。在材料成型虚拟实验，过程中，可以突破物理上时间和空间的限制。以前因时空限制而无法实现的实验项目，现在可以通过虚拟技术进行模拟实验［10］。
3．4虚拟实验利于学生的兴趣和能力培养
在传统的模具实验中，由于受到设备缺乏，或数量、精度等等条件限制，在实验过程中总有一些学生不主动，或袖手旁观，或不屑一顾。由于虚拟实验利用多媒体技术来模拟真实实验过程［10］，使得整个实验过程具有游戏的特征，可以激发学生浓厚的学习兴趣。其次，在虚拟实验中，整个实验过程必须个人独立完成，学生可以很方便地通过改变实验参数分析不同的实验结果。有兴趣的学生还可以再做或多做，充分调动每个学生的学习兴趣。这有利于培养学生的科学意识和创新精神。
3．5从宏观模拟向微观模拟转化
随着专业学习的深入，以及对新材料、新工艺、新产品、高精度、低成本的现代制造模式的深入了解，可以把虚拟实验技术的学习上升为虚拟制造技术学习。例如，金属成型过程中，通过掌握材料成型机理、过程变化，在计算机上实现材料成型过程参数控制，实现最优设计与制造［11］，也就是说通过计算机模拟，一方面要研究和建立微观组织优化设计的考虑晶粒尺寸大小及分布，再结晶晶粒尺寸、再结晶程度等因素的目标函数，另一方面要研究和优化影响终锻件力学组织性能的状态变量和过程变量。适用的优化准则对材料最终的力学性能和微观组织性能具有重要的影响，通过优化坯料形状或预成形模具形状、模具速度使最终锻件具有良好的尺寸精度、少无飞边和所期望的微观组织。
4材料成型专业开展虚拟实验存在的问题
虚拟实验作为一门应用技术，虽然已经出现多年，但对天津理工大学材料成型专业而言，还是一个新生事物，在专业教学中开展虚拟实验还存在以下几方面的问题:
(1)虚拟实验技术是一个新生事物，引入教学过程，还没有引起各方面的足够重视。
(2)虚拟实验技术在材料成型专业的应用还很少见报道，所以还缺乏现成的虚拟实验教学软件，建立材料成型专业虚拟实验数据库的任务很重。
(3)在教学过程中还缺少创新思维，虚拟实验教学效果还有争议。
【关键词】：通风系统；网络分流；计算机模拟
中图分类号： G623 文献标识码： A
1、前言
网络分流是网络理论的重要组成部分，而网络理论又是拓扑数学分支之一，图论的重要内容，所以网络分流是以图论为基础，集合论为指导，充分利用数学工具，来分析和解决各种流体网络的具体问题。无论是矿井的通风系统，还是城市集中供热系统，以及城市煤气输送系统、自来水供应系统、集中空调系统等各种有流体流动的管路系统，它们都有一个共同的特点，那就是它们都是由输送流体的管路、各种调节设施及动力设施构成，流体管路连接在一起形成流体网络。本文以下内容将对通风系统网络分流的计算机模拟与应用分析和探讨，以供参考。
2、主体程序设计
2.1，编程语言的选择
通风系统网络分流计算机模拟的主体程序设计的首要工作，就是选择一个既便捷，又实用的可视化编程语言，综合考虑了各种可视化程序设计语言，通过难易程度、实用性能等诸多方面的比较，选用了Visual Basic6.0中文企业版作为设计的编程语言。
2.2，通风系统网络分流的步骤
对于复杂的通风系统网络分流，一般要按照以下步骤进行：一是对网络进行必要的简化，原则有两条，凡是简单的并联网络均合并为一条风道，当两节点较近，节点间的风阻较小的时候，可合并为一点；二是对风道和节点进行编号，画出通风系统的网络解算示意图，凡与大气相同的进风口和回风口设为一个节点，同时对普通风道、按有风机的风道和固定风道标记记号；三是根据风道性质及所处的位置，与风机的关系初拟风向；四是按照风量平衡定律，根据风道风流风向拟定各风道的初始风量；五是把风道编号、入节点、出节点、风道标记、风阻、初拟风量等作为计算的初始数据存于数据文件或输入数据库中，以便解算时候调用；六是回路的圈划与搜索，以确定通风系统网络中的独立回路；七是在每一个独立回路中按照风压平衡定律进行自然分风，确定各风机风压，以选择风机型号；八是对选好的风机进行曲线拟合，然后代入各风机所在风道，对每个独立回路进行网络的风量迭代，如风机不合格要重新选择，再迭代，直到所有回路都平衡，风机也合适为止。
3、温度和湿度的计算程序设计
3.1，注意要点
为了保证求解的温度和湿度的准确、合理，必须注意以下事项：一是要求计算的通风系统必须工作一年或一年以上，这样矿井的风流温度和湿度才能基本稳定，对风流温度与湿度的近似计算才可以实现；二是当两断面之间的距离相当长的时候，为避免误差，需要分区，分区的原则是一个区间的最大长度应为300米左右，应允许一定误差可以取500米左右；三是当要计算的断面是位于进风井的井口以内不远处的时候，要在该断面的年平均温度上，按照夏季的最高温度及冬季的最低温度的原则，加上或减去气温的季节性周期变化的幅度，而对于离进风井的井口较远的地方，因其日气温的周期变化很小，可以忽略不计。
3.2，求解温度与湿度的窗体
通过点击窗体上的输入原始数据和求解温度及湿度command控件，就可以进入程序运行，在text1和text4文本框中，会在程序运行中及结束时候，显现提示信息。在text2和text3中会显示求解断面的温度和湿度。当求解一个简单矿井断面的温度和湿度的时候，在点击求解温度和湿度command控件后就可以运行得到需要的数值。
4、数据库和数据文件的建立及应用
4.1，数据库的选择
在众多的数据库软件中，Access是微软公司的Office软件中的关系型数据库软件，它具有功能灵活、界面友好、易于学习、方便掌握和简便操作等特点，拥有广泛的用户群体，Access是开发小型数据库应用程序的理想工具，不仅可以独立开发数据应用系统，还可以作为后台数据库与Visual Basic等高级语言结合使用，因此选择了Access数据库来存储和管理通风网络解算的数据。
4.2，创建数据库
在网络解算之前，首先要明确解算目的和要求，绘制网络图，简化网络，对网络图中个节点分别编号，初步拟定各分路风道的风向，按照风量平衡定律，根据分路风道风流方向，用相应的公式就可以拟定各风道的初始风量。然后就要把已知的数据：风道号、入节点号、出节点号、风道长度、阻力系数、断面周长、断面面积、风阻和初拟风量等进行编撰整理，存入数据库。
4.3，数据文件的建立与整理
当通风系统网络分流的计算机模拟程序确定后，整个网络分流过程就是对数字的操作，数据文件的建立与整理就是伴随着程序的进行而初步确立和归纳的。首先，通过VB6把Access数据库的风道详情表按照一定格式存储到文本文件原始数据.txt中，作为第一环节输入原始数据的数据文件；随后，在shell排序中，调用文本文件原始数据.txt，然后用Kruskal法查找最小树和余支，从而进行回路圈划与搜索，确定网络中的独立回路，根据已确定的独立回路确立回路风道矩阵。其次，在自然分风的回路迭代计算中，对计算精度取值，让每一个独立回路按照风压平衡定量和迭代计算校正值计算出每条风道的风量，其间为了方便检查数据，要生成回路迭代次数与迭代值文件。
4、结尾
本文以上内容对通风系统网络分流的计算机模拟与应用进行了分析和探讨，表达了观点和见解，本人深知通风系统对于矿井等工业生产以及民用设施的重要性，而要确保能对通风系统进行智能化的管理，就必须利用计算机技术，而作为一名软件工程从业人员，在以后的工作中，也要加大理论与实践的结合力度，以更好的促进计算机技术的实际应用水平。
【参考文献】
[1]《软件工程》陈国良等，高等教育出版社
