申请/专利权人：天津大学

申请日：2022-10-21

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN115440121B

主分类号：G09B25/00

分类号：G09B25/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.12.23#实质审查的生效;2022.12.06#公开

摘要：本发明属于虚拟仿真技术领域，公开了一种明渠水流衔接虚拟仿真实验平台、方法、系统及应用。该实验平台采用精细化3D建模、水流动画仿真和人机交互等技术进行三维场景的搭建及水流现象的还原，包括实验介绍模块、基础知识模块、实验设计模块、现象观测模块、智能计算模块和实验考核模块。本发明坚持以需补实、能实不虚和虚实结合的原则，借助虚拟仿真实验平台将专业教学与虚拟现实技术深度融合，通过灵活多样的交互环节，提出一种全新的实验方法和教学方式是水利工程专业实验教学改革的新路径。本发明利用深度融合知识逻辑与工程实践，将传统单项实验整合为综合设计实验，实现了不同水流现象有机衔接，提升实验效率和效果。

主权项：1.一种明渠水流衔接虚拟仿真实验平台，其特征在于，该明渠水流衔接虚拟仿真实验平台包括：实验介绍模块1，用于获取实验目的、实验原理、考核知识点及实验步骤数据信息，并设置全局、局部和渡槽槽顶巡视路的视角，用于识别工程背景和实验场景图像；基础知识模块2，用于获取明渠、水工建筑物的体型和参数数据信息，以及获取水位、流速及流量量测仪器的工作原理数据信息；实验设计模块3，用于获取自主选择的上游底坡、下游底坡、堰型、闸门型式可变参量，进行实验设计工况的设置；现象观测模块4，用于获取自主选择的来水流量、闸门开度、下游水位可变参量，进行运行工况的设置，形成有序的明渠流动信息；获取明渠水面曲线和水跃衔接形式、闸孔出流、堰流局部水流现象信息；以及依次设置循环实验设计模块3的实验设计工况和设置的运行工况，再次形成有序的明渠流动信息，得到新的水面曲线和局部水流现象图像；智能计算模块5，用于智能水力模拟得到水跃跃前跃后水深及跃长、闸孔出流或堰流的流量系数、作用全水头及出流流量变量，绘制出闸孔出流或堰流的流量-作用全水头关系曲线图，获得流量和作用全水头之间的关系，以及通过采用水位量测获取量测仪器适用条件及使用方法信息；实验考核模块6，用于通过输入的思维训练、理论和操作考核数据，生成并导出实验报告，进行可视化示出；所述实验介绍模块1还用于获取不同水工建筑物布置、不同运行工况及取水调度情况下水面曲线变化规律及局部水流现象的信息；所述基础知识模块2包括：水工建筑物三维仿真模块，用于获取明渠及平板闸门、弧形闸门、宽顶堰、实用断面堰水工建筑物三维仿真模型，以及还用于将获得的水力参数、公式和文字进行配对组合；量测仪器三维仿真模块，用于获取水位、流速和流量量测仪器三维仿真模型，并进行水位、流速和流量量测仪器的名称、用途和适用范围配对组合；所述实验设计模块3进行实验设计工况的设置包括进行上下游明渠底坡、堰型和闸门型式实验工况，其中实验设计工况上游和下游明渠底坡以间隔0.00001为准，选择范围为0.00003-0.00008；实验设计工况堰型包括：宽顶堰和实用断面堰；实验设计工况闸门型式包括：平板闸门和弧形闸门；所述现象观测模块4进行实验运行工况设置包括：进行来水流量、闸门开度和下游水位实验运行工况，其中实验运行工况来水流量选择范围为0.5-5m，实验运行工况闸门开度选择范围为15-135m3s，实验运行工况下游水深选择范围为1.5-5m；通过明渠水面曲线水力模拟计算，获取明渠水面曲线信息；通过放水河节制闸处局部水流现象仿真模拟，以翻转卡牌形式获取实验工况的局部水流现象，并通过三维仿真动画，获取不同出流现象及水跃衔接形式，以及获取不同类型局部水流现象剖面图及水力参数示意图；所述智能计算模块5包括：智能水力模拟模块，自动计算得到水力模拟实验数据，结合工程实际运行随机选择实验工况并自动计算随机模拟实验数据，实验数据包括水跃跃前跃后水深及跃长、闸孔出流或堰流的流量系数、作用全水头及出流流量，用于绘制出闸孔出流或堰流的流量-作用全水头关系曲线图，获取流量和作用全水头之间的关系；水位量测模块采用虚拟现实手法，进行量测仪器适用条件及使用方法模拟。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 天津大学 一种明渠水流衔接虚拟仿真实验平台、方法、系统及应用

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