非稳态平面热源法导热系数和热扩散率虚实结合实验教学平台,包括实体装置和虚拟仿真系统两部分。实体装置利用非稳态平面热源法测定导热系数和热扩散率,采用触摸屏系统进行控制、数据采集和人机交互,可使学生认识客观现象,提高动手能力,强化实验技能。虚拟仿真实验系统与实体装置互补,并增加了试样空间温度场动态分布云图,可实现学生在线自主性实验研究。该虚实结合实验教学平台极大地提高了实验教学的质量和效率。 非稳态导热过程。因此，我们又开发了一套虚拟仿真教学系统［１５］，与实体装置共同组成了平面热源法导热系数和热扩散率虚实结合实验教学平台。通过该平台，可开展导热系数和热扩散率测试的课堂实验教学和学生自主实验，有效提高了实验教学的质量和效率。１实验原理如图１所示，试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的材料相同，其厚度分别为ｘ１、δ和ｘ１＋δ。试样Ⅰ的长宽是厚度的８～１０倍。试样Ⅰ和Ⅲ之间放置一个均匀的平面电加热片。电加热片用直流稳压电源供电。图１常功率平面热源法导热系数和热扩散率测试技术原理图在试样Ⅰ的上、下表面中间位置分别装有热电偶，用以测试试样Ⅰ上、下表面的中心温度ｔ２和ｔ１结合实验教学平台-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机；在空气中和试样Ⅱ的上表面分别装有热电偶，用来测试试样周围的环境温度ｔ３和试样Ⅱ的上表面温度ｔ４。由于平面加热片散热均匀，并且加热片上下两侧接触的试样材质相同，若忽略加热片本身的吸热，则加热片向一侧的散热功率为其总加热功率的一半：ｑ０＝Ｕ２２ＲＦ（１）式中，Ｕ为加热电压；Ｒ为加热片电阻；Ｆ为加热片面积。根据非稳态导热过程的基本理论［１６－１７］，  本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name在初始温度ｔ０分布均匀的半无限大的物体中，从τ＝０起，半无限大的物体表面（即图１中试样Ⅰ的下表面，设定为ｘ＝０）受均匀分布的平面热源ｑ０（Ｗ／ｍ２）的作用，在常物性条件下，离表面ｘ处的温升实验装置实物图及操作界面（２）虚拟仿真系统。虚拟仿真实验系统交互过程如图３所示，包括选择加热片、选择试样、放置试样、设置测量误差、开始实验、实验结果６个流程，触摸屏的布置与操作和实体装置完全一致，配合ＶＲ设备将更具有沉浸感，达到接近真实实验的体验。虚拟仿真实验支持３种不同尺寸的薄膜加热片和６种不同材料的试样，学生可任意组合。测试过程中，还会实时显示试样不同截面的温度场分布（如图４所示），该温度场数据均来源于真实参数三维导热动态数值模拟结果，使学生直观形象地感受到三维空间中非稳态导热的温度场发展过程，加深对所学知识的理解。图３虚拟仿真实验系统软件界面图４不同尺寸加热片下试样内部温度场分布３结语本实验教学平台可充分发挥实体部分和虚拟仿真部分各自的优势，提高了实验教学的质量和效率。通过对实体部分的操作，可使学生认识客观现象，提高动手能力，强化实验技能；虚拟仿真部分直观展示试样空间温度场动态分布，且实现了学生在线自主性实验研究，极大地提高了实验教学效率。在该虚实结合实验教学平台支持下，可引导学生发现问题、研究问题、解决问题结合实验教学平台-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机  本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name