资源共享效果

一、教学资源共享

虚拟仿真实验室全部面向学校各专业学生开放,学生通过网上预约可以直接进行培训和学习。所有冶金工程传统实验项目均已实现网络化,各专业的本科生在开展实验之前,必须进行虚拟实验的反复学习和操作,通过虚实结合,学生的动手能力和实践能力显著提高。

二、校企合作、优势互补

利用虚拟仿真中心的优势资源,与攀枝花钢铁集团、云南铜业集团组建了国家级工程实践教育中心。学生在进入企业实习前,进行工厂3D漫游和全流程的认知实训锻炼,学生实习和实践效果明显提升。例如,中心与金川公司合作,针对低品位复杂镍钴原料的提取,中心参与人员对浸没式顶吹熔池、温度场及高压超音速氧气射流流场进行虚拟仿真,构建了顶吹熔炼-闪速熔炼-自热熔炼“三炉系联动”的镍冶炼创新技术体系,突破了高镁镍精矿冶炼和高镍二次铜精矿镍铜分离的技术瓶颈,项目获得2012年国家科技进步一等奖。

三、教学实验科研成果相互转化

依托有色冶金领域的学科和平台,利用中心老师在虚拟仿真方面的科研项目,使学生一方面可以开展创新型的虚拟仿真实验,形成的成果应用于仿真实验教学,进行综合性和应用型、基础型实验。中心教师通过“分子相互作用体积模型在液态合金中的定量预测研究”、“气体在焦碳及多孔氧化铁中反应与扩散的分形几何研究”等国家自然科学基金资助,提出溶液的新配分函数表达式,创造性推导出液体混合物及固溶体的分子相互作用体积模型、分子实体空隙模型,提出测量多孔粗糙表面分形维数的活化-非等温吸附法,中心将此方法用于开展创新型本科实验,对冶金物料的物理性质进行表征。

四、专业虚拟仿真软件资源共享

中心拥有系统的冶金流程模拟仿真软件Fluent、ANSYS、热力学、相图计算软件Thermo-Calc、化工热力学软件Fact Sage、材料模拟软件MaterialStudio7.0(Visualizer、Dmol3、Gulp、Qmera)等。

中心教师利用这些软件,按照动力学相似原理制作的贫化电炉油枪顶吹熔池过程的等比水模型实验,以及CFD仿真计算结果,对油插入深度、油气比和油枪布局等因素对冶炼过程的影响进行水力学模拟实验,得到优化的油枪操作参数,使学生能接触了解最新的科研动态,了解虚拟实验在科研中的应用情况,培养学生从事科学研究和创新的初步能力。在完成以上单气泡及单液滴的行为特征的模拟仿真的基础上,建立起二维顶吹熔池的多相流流动-传热耦合模型和等比例艾萨炉浸没式顶吹熔池的热态数学模型,得到对实际生产具有理论指导意义的优化操作参数。

此外,中心教师通过硅冶金容器内部的流场、温度场或浓度场等,通过做图等可形象展示其变化规律,对多晶硅的生产具有指导意义,培养了学生应用专业知识、进行仿真实验综合设计和分析的能力。