Виртуальные лабораторные стенды LabWorks

Система LabWorks – программное средство моделирования лабораторных стендов для проведения раз личных измерений и опытов в составе лабораторных работ по техническим и технологическим специальностям на персональном компьютере. Виртуальные лабораторные стенды LabWorks содержат математические модели имитируемых процессов в термодинамике, теплотехнике, тепломассообмене, позволяя в полной мере анализировать данные процессы в широком диапазоне переменных условий. Система LabWorks может быть использована для обучения студентов средних специальных и высших учебных заведений.

Система LabWorks обеспечивает наглядность представления изучаемых протекающих процессов, а ее способность заменить многие дорогостоящие установки делает программу надежным, экономичным и эффективным средством обучения. Система позволяет быстро и эффективно создавать варианты лабораторных работ для обучаемых, набор которых варьируется в зависимости от пожеланий заказчика.

СОСТАВ СИСТЕМЫ

Система содержит виртуальные стенды, которые являются аналогами реальных лабораторных установок.

Программное обеспечение виртуальных лабораторных стендов состоит из: математической модели, описывающей процессы, происходящие в лабораторной установке; визуального отображения элементов, связей и состояния лабораторной установки и элементов управления ею. При этом также отображаются и визуальные анимационные эффекты: кипение, горение, испарение и т.д.

Управление лабораторными стендами (пуск, стоп, пауза, изменение режима работы и т.д.) осуществляется виртуальными органами управления, визуально повторяющими реальные: контрольно-измерительные приборы, оборудование и т.п.

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ

Структура системы

Система состоит из:

  • рабочего места преподавателя;
  • рабочего места обучаемого;
  • сервера системы (базы данных);
  • дистанционного рабочего места.
Рабочее место преподавателя

Преподаватель работает с тремя списками:

  • компьютеры;
  • студенты;
  • лабораторные работы.

Преподаватель может задавать обучаемому различные параметры для проведения опытов (вид образца, массу вещества и т.п.), а также про сматривать результаты выполнения лабораторных работ и анализировать статистику по студентам и по выполненным работам.

Рабочее место обучаемого

Студенты могут выполнять работы на одном или разных компьютерах по очереди или индивидуально, изменять скорость проведения лабораторных работ. При проведении работы преподаватель имеет возможность вмешаться в работу студента (остановить, перезапустить, просмотреть параметры).

При работе с виртуальным стендом в зависимости от выполняемой задачи обучаемый также имеет возможность самостоятельно менять параметры установки: включать/выключать газ, изменять температуру и др.

Дистанционное обучение

Лабораторные работы могут выполняться дистанционно. Преподаватель формирует пакет с заданием для студента (теоретическая справка, методические указания, набор работ, начальные параметры) и отправляет его по электронной почте обучаемому. Студент изучает теоретическую справку и выполняет лабораторную работу согласно методическим указаниям. По выполнении студентом работы автоматически формируется отчет с параметрами работы и отправляется преподавателю. Обучаемый также самостоятельно готовит отчет о проделанной работе.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

В базе данных LabWorks имеются виртуальные стенды для проведения следующих лабораторных работ:

По термодинамике

  • газовые законы, тарировка газового термометра;
  • цикл тепловой машины (прямой и обратный);
  • диаграммы состояния реального газа (изучение кривой Ван-дер-Ваальса);
  • определение «точки росы» при различной абсолютной влажности;
  • определение теплоты испарения жидкости по давлению насыщенных паров;
  • определение теплоемкости твердого тела;
  • определение теплоемкости газа методом проточного нагрева;
  • определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа;
  • определение показателя адиабаты по скорости звука в воздухе;
  • определение коэффициента термического расширения твердого тела;
  • определение коэффициента термического расширения жидкости.
По тепломассообмену
  • исследование эффекта Джоуля-Томсона при адиабатическом истечении углекислого газа;
  • исследование диффузии газов;
  • исследование нестационарного теплопотока (тепловых волн);
  • определение излучательной способности твердого тела;
  • исследование работы трубчатого теплообменника.

По теплопроводности

  • определение теплопроводности газов методом нагретой нити;
  • определение теплопроводности твердого тела;
  • исследование конвекционной теплоотдачи при естественной конвекции вдоль горизонтального цилиндра;
  • исследование конвекционной теплоотдачи при принудительном движении газа внутри нагретой трубы.

По гидравлике

  • Изучение физических свойств жидкости
  • Методы измерения давления
  • Приборы для измерения давления
  • Градуировка расходомера
  • Изучение структуры потоков жидкости
  • Изучение режимов движения жидкости

По гидродинамике

  • Потери напора по длине в круглой трубе
  • Потери напора при внезапном расширении
  • Потери напора при внезапном сужении
  • Потери напора на диафрагме
  • Определение режимов течения
  • Диаграмма уравнения Бернулли
  • Потери напора на дросселе
  • Определение силы давления на твердые плоские и криволинейные поверхности.

По механике жидкости и газа

  • Принцип работы жидкостного расходомера
  • Истечение жидкости при переменном напоре
  • Течение газа через сопло
  • Определение силового воздействия потока газа на преграду
  • Гидроциклон
  • Паровой циклон.

По желанию заказчика могут быть разработаны и новые задания.