計(jì)算機(jī)技術(shù)在“過控”專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

張光浩

（河北聯(lián)合大學(xué)，河北 唐山063009）

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已逐漸滲透到了高校教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，本文站在過程裝備與控制工程專業(yè)的視角，介紹了計(jì)算機(jī)技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用情況。

1 多媒體教學(xué)

多媒體教學(xué)是指教學(xué)過程中，根據(jù)授課目的和授課目標(biāo)以計(jì)算機(jī)為平臺，運(yùn)用文字、圖片、視頻等多種媒體信息，并與傳統(tǒng)的教學(xué)手段相結(jié)合，合理優(yōu)化教學(xué)過程，從而使教學(xué)效果得到極大地提高。

1.1 直觀性

由于過控專業(yè)在教學(xué)中要介紹各種動設(shè)備和靜設(shè)備的結(jié)構(gòu)，依靠多媒體教學(xué)可以很清晰地展示各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)及零部件之間的相對運(yùn)動關(guān)系。

1.2 可重復(fù)性

通過多媒體，對于重點(diǎn)、難點(diǎn)或是沒講透徹的地方可以循環(huán)播放。

1.3 大容量性

相對于傳統(tǒng)教學(xué)，多媒體教學(xué)節(jié)省了寫板書的時(shí)間，可以增大課程的信息量。

1.4 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

通過文字、圖片、動畫的有機(jī)的結(jié)合來增加授課過程的生動性，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性。

2 模擬仿真

模擬仿真是指通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來模擬機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行或?qū)ζ淞悴考M(jìn)行受力分析。過控專業(yè)常用的仿真技術(shù)有繪圖、數(shù)值分析、工藝流程仿真。

2.1 繪圖

繪圖技術(shù)，通常意義上來講稱為CAD（Computer Aided Design），是通過計(jì)算機(jī)將設(shè)備以二維或三維圖的形式表達(dá)出來，從而避免了手工畫圖的不可修改性，過控專業(yè)所接觸到的典型零部件有封頭、法蘭、圓筒等，采用CAD 技術(shù)，可已將這些零部件參數(shù)化，減少簡單的重復(fù)勞動，縮短設(shè)計(jì)周期，極大地提高設(shè)計(jì)效率。但這類軟件僅僅表達(dá)的是設(shè)備的基本尺寸，而不能做相關(guān)的分析，屬于初級仿真軟件。

目前，全國高校的機(jī)械類專業(yè)都開設(shè)了相關(guān)的CAD 課程，例如，河北聯(lián)合大學(xué)開設(shè)的CAD/CAM/CAPP， 除此外還要求學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)通過CAD 技術(shù)完成相關(guān)設(shè)計(jì)工作。

2.2 數(shù)值分析

數(shù)值分析技術(shù)指用計(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。 首先對所分析零部件或整體設(shè)備進(jìn)行建模，然后根據(jù)實(shí)際受力狀況，完成相應(yīng)的受力分析，為設(shè)備的生產(chǎn)制造提供技術(shù)支持，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能的目的。

常用的數(shù)值分析軟件有ANSYS，ADINA、ABAQUS 等， 這些軟件的分析功能非常強(qiáng)大，可以進(jìn)行流體、結(jié)構(gòu)、電場、磁場、聲場等的分析， 另外還有一些專門應(yīng)用于過控專業(yè)某個領(lǐng)域的仿真軟件， 例如CAESAR 軟件專門用于設(shè)備配管的受力分析。

目前，這類數(shù)值分析軟件大多應(yīng)用于研究生階段，很多高校的研究生通過數(shù)值分析軟件完成畢業(yè)課題。

2.3 工藝流程仿真

作為過控專業(yè)的學(xué)生，不但要了解諸如泵、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)、塔器、換熱器、儲罐等單個設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能，還要了解這些設(shè)備為滿足生產(chǎn)要求而組合到一起的工藝流程。 而對于現(xiàn)代化的工藝流程，其自動化程度越來越高，各類化工廠中均有控制中心，通過控制中心的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)可以可以隨時(shí)掌握各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況，從而避免了人工檢測不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行不正常的缺點(diǎn)，這正是得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展。

高校中對學(xué)生的工藝流程實(shí)踐訓(xùn)練也應(yīng)該是集硬件和軟件于一體的訓(xùn)練，硬件就是工藝流程設(shè)備，軟件即為控制系統(tǒng)。 目前，河北聯(lián)合大學(xué)購置的過程裝備與控制工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，就是基于計(jì)算機(jī)平臺，通過軟件編程來實(shí)時(shí)在線監(jiān)測工藝流程的運(yùn)行，這僅僅是比較簡單的工藝，為了全面訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)作為畢業(yè)實(shí)習(xí)的重要組成部分，最好模擬建造接近實(shí)際的生產(chǎn)工藝流程系統(tǒng)。