实验仿真研究方法

㈠ 对电动汽车高速减速器润滑仿真分析与试验有哪些

1、为研究新能源汽车高速减速器的润滑，以某电动汽车高速减速器为研究对象，基于运动粒子半隐式方法对减速器内的油液流动进行数值模拟。研究了油位和转速对减速机润滑的影响。分析表明，油位越高，减速机的润滑效果越好；低速时，转速越高，减速机的润滑效果越好。超过5000r/min后，润滑效果随转速变化不大。为了验证仿真结果的准确性，进行了台架试验。试验结果表明，仿真结果与试验结果吻合较好，证明该仿真模型对高速减速机润滑系统的设计具有良好的指导作用。

4、第一个变化是简化了齿轮箱的内部结构，主要包括倒角和圆角等复杂或不重要的特征；第二个变化是去掉了减速箱外不影响外壳密封性的零件，因为根据前面的模拟和试验验证，发现外壳外的零件对润滑影响不大，去掉了这些部分可以大大减少计算量；三是适当加大轴承侧保持架与内外圈的游隙。为了减少计算量，代替润滑油的单个颗粒不能太小，所以要适当优化各关节部位的间隙，否则模拟时由于颗粒大小，油不会进入，会影响仿真精度。仿真模型的计算结果与实验结果吻合较好。

5、运动粒子半隐式方法的计算结果可以更好地模拟真实情况下减速器的润滑效果，为今后流体模拟的研究提供了一种新的方法。减速机的注油量对润滑效果影响很大。具体规律是随着注油量的增加，进入轴承的润滑油越多，润滑越充分，减速机的润滑效果越好。但随着注油量的增加，混油损失会增加。低速时，随着转速的增加，润滑效果更好，5000r/min进入轴承的润滑油最多；高速时，转速的增加对润滑油影响不大。

㈡ 人体工程学的研究方法

人体工程学的研究广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法及手段，也采用了系统工程、控制理论、统计学等其他学科的一些研究方法，而且本学科的研究也建立了一些独特的新方法。使用这些方法来研究以下问题：测量人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用电子计算机进行模拟实验；运用数学和统计学的方法找出各变量之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展成有关理论。
常用的研究方法有：
1.观察法
为了研究系统中人和机器的工作状态，常采用各种各样的观察方法，如工人操作动作的分析，功能分析和工艺流程分析等都属观察法。
2.实测法
实测法是一种借助于仪器设备进行实际测量的方法。例如，对人体静态和动态参数的测量，对人体生理参数的测量或者是对系统参数、作业环境参数的测量等。
3.实验法
这是当运用实测法受到限制时采用的一种研究方法，一般在实验室中进行，也可以在作业现场进行。例如，为了获得人对各种不同的显示仪表的认读速度和差错率的数据，一般实验室进行试验；为了了解色彩环境对人的心理、生理和工作效率的影响，由于需要进行长时间研究和多人次的观测，才能获得比较真实的数据，通常在作业现场进行实验。
4.模拟和模型实验法
由于机器系统一般比较复杂，因而在进行人机系统研究时常采用模拟的方法。模拟方法包括对各种技术和装置的模拟，如操作训练模拟器、机械模型以及各种人体模型等。通过这类模拟方法可以对某些操作系统进行仿真实验，得到从实验室研究外推所需的更符合实际的数据。因为模拟器和模型通常比其模拟的真实系统价格便宜得多，但又可以进行符合实际的研究，所以应用较多。
5.计算机数值仿真法
由于人机系统中的操作者是具有主观意志的生命体，用传统的物理模拟和模型方法研究人机系统，往往不能完全反映系统中生命体的特征，其结果与实际相比必有一定误差。另外，随着现代人机系统越来越复杂，采用物理模拟和模型的方法研究复杂的人机系统，不仅成本高、周期长，而且模拟和模型装置一经定型，就很难作修改变动。为此，一些更为理想和有效的方法逐渐被研究出来，其中的计算机数值仿真法已成为人体工程学研究的一种现代方法。数值仿真是在计算机上利用系统的数学模型进行仿真性实验研究。研究者可对尚处于设计阶段的未来系统进行仿真，并就系统中的人、机、环境三要素的功能特点及其相互间的协调性进行分析，从而预知所设计产品的性能，并进行改进设计。应用数值仿真研究，能大大缩短设计周期，并降低成本。
6.分析法
分析法是上述各种方法中获得了一定的资料和数据后采用的一种研究方法。人体工程学研究常采用以下几种分析方法：
（1）瞬间操作分析法。生产过程一般是连续的，人和机械之间的信息传递也是连续的。但要分析这种连续传递的信息很困难，因而只能用间歇性的分析测定法，即采用统计学中的随机采样法，对操作者和机械之间在每一间隔时刻的信息进行测定后，再用统计推理的方法加以整理，从而获得人机环境系统的有益资料。
（2）知觉与运动信息分析法。人机之间存在一个反馈系统，即外界给人的信息，首先由感知器官传到神经中枢，经大脑处理后，产生反映信号再传递给肢体对机械进行操作，被操作的机械又将信息反馈给操作者，从而形成一个反馈系统。知觉与运动信息分析法，就是对此反馈系统进行测定分析，然后用信息传递理论来阐述人机间信息传递的数量关系。
（3）动作负荷分析法。在规定操作所必须的最小间隔时间条件下，采用电子计算机技术来分析操作者连续操作的情况，从而推算操作者工作的负荷程度。另外，对操作者在单位时间内工作的负荷进行分析，可以获得用单位时间的作业负荷率来表示操作者的全部工作负荷。
（4）频率分析法。对人家系统中的机械系统使用频率和操作者的操作动作频率进行测定分析，其结果可以获得作为调整操作人员负荷参数的依据。
（5）危象分析法。对事故或者近似事故的危象进行分析，特别有助于识别容易诱发错误的情况，同时也能方便的查找出系统中存在的而又需用较复杂的研究方法才能发现的问题。
（6）相关分析法。在分析方法中，常常要研究两种变量，即自变量和因变量。用相关分析法能够确定两个以上的变量之间是否存在统计关系。利用变量之间的统计关系可以对变量进行描述和预测，或者从中找出合乎规律的东西。例如对人的身高和体重进行相关分析，便可以用身高参数来描述人的体重。统计学的发展和计算机的应用使相关分析法成为人机工程学研究的一种常用方法。
（7）调查研究法。人体工程学专家还采用各种调查方法来抽样分析操作者或使用者的意见和建议。这种方法包括简单的访问，专门调查、精细的评分、心理和生理学分析判断以及间接意见与建议分析等。

㈢ 计算机仿真技术的应用有哪些

计算机仿真的用途非常广泛已经渗透到社会的各个领域，不断促进了各行各业的发展，为各行各业注入了一股新的活力。
1.交通领域：
交通是由人、车、路和环境构成的一个复杂人机系统，事故的诱发因素是多方面因素的综合。交通安全的评价，应该充分考虑人、车、路和环境诸方面因素的作用和影响。本交通安全仿真是基于虚拟现实技术的方法。该评价体系是通过建立虚拟环境，并在这个虚拟环境中设计各种事故诱发因素，并对某区域和某路段的交通安全水平进行全过程(设计后，施工中，运营后)的跟踪和评价。
交通安全仿真及评价系统的核心部分就是计算机的仿真。该仿真过程不同与传统的数值仿真，它是一种可视化的仿真。例如，对某路段的交通安全评价，除了使用传统的绝对数法和事故率法来评价外，再将交通参与者的感知和行为也考虑进去。在该虚拟环境中，可以选择不同的运载工具，设置不同的交通环境，以交通参与者或第三者的角度来进行事故的可能性试验与分析，从而实现了对路段的安全性的评价。同时为交通没施的建设和改进提供了依据，为交通事故分析提供了一种新的方法。
2.制造领域：
汽车制造是机械行业的一个重要组成部分。它有很多实验课题，难度大、实地成本高，计算机仿真技术的引入，有效的缓解了这一方面的问题。如发动机方面，装甲兵工程学院机械系的毕小平教授等建立了多缸柴油机起动过程的计算机仿真模型，其仿真结果与实际测量值比较吻合，可用于多缸柴油机的起动性能仿真。江苏理工大学的蔡忆昔实现了对进气管内气体流动的动态仿真，直观描述了瞬态过程，为多缸发动机换气过程的研究提供了有效的方法。汽车流场方面，华东理工大学信息学院的吕明忠博士等成功的模拟出了汽车尾流场的气流分离和拖曳涡现象，建立了两种车型的汽车外流场空气动力学模型，并进行了仿真实验，取得了满意结果。碰撞实验方面，浙江大学动力机械及车辆工程研究所的詹樟松博士根据汽车碰撞的事故形态与乘员伤害之间的规律，建立了乘员动力学响应的数学模型，并开发出了相应的仿真软件，该系统可部分代替实车碰撞实验进行汽车被动安全性能的研究。其他方面，例如，汽车工程学院的熊坚对汽车的制动过程进行了仿真研究，一汽大众汽车有限公司的姚革等通过仿真研究了汽车转向的轻便性问题等 3.教育领域：
计算机模拟实验又称计算机仿真实验或计算机虚拟实验，是近几年在计算机多媒体教学中开辟的新领域。它通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，形成了一部活的、可操作的物理实验教科书和根据需要在瞬间建立的模拟实验室。
计算机模拟物理实验的出现打破了教与学、理论与实验、课内与课外的界限，它更加强调实验的设计思想和实验方法，更强调实验者的主动学习；通过计算机模拟实验，学生对物理思想、方法、仪器的结构和设计原理的理解，都可以达到训练实验技能、学习物理知识的目的，增强了学生对物理实验的兴趣，提高了物理实验的水平。目前，模拟实验已成为现代化物理实验的重要手段。
计算机模拟实验系统运用了人工智能、控制理论和教师专家系统对物理实验和物理仪器建立其内在模型，用计算机可操作的仿真方式，实现了物理实验教学的各个环节

㈣ 论网络虚拟仿真实验中心建设研究与实践

论网络虚拟仿真实验中心建设研究与实践

通过虚拟实验教学管理系统，教师既可搭建典型实验或调取实验案例，网络虚拟仿真实验中心建设研究与实践该如何进行?

随着计算机技术和网络技术的蓬勃发展，人们已无时无刻离不开网络。[1]在国内已有部分院校的实验室引入了虚拟仪器系统，如上海复旦大学、上海交通大学、华中理工大学、广州暨南大学等。未来的几年内，我国将有50%的仪器为虚拟仪器。随着微型计算机的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。

1 技术路线

随着互联网的发展，信息、消费、生产和智慧互联，它给我们提供一种伟大精神，这种精神叫作合作共赢、共建共享。2016年某日，笔者在自助银行遇见几个外国人在那里按来按去，不时发出各种疑问的声音，似乎完不成他们想要的操作。想到他们一定是不会使用自动取款机，笔者便主动关切地问“Can I help you(需要帮忙吗)?”，没想到他们的回答让笔者感到意外：“We are looking for restaurant(我们正在找饭店)。”帮他们找到想要的饭店后，笔者禁不住反思：既然自动取款机是联网的，是不是也可以充分利用网络技术，进一步延伸其功能，查询到附近的饭店、宾馆等。甚至可以查询到附近的学校，登录它们的实验中心。图1为虚拟仿真实验中心登录页面。

通过虚拟实验教学管理系统，教师既可搭建典型实验或调取实验案例。方便地向学生布置实验任务，还可在实验结束后查看学生的实验结果，给出实验成绩和评价。[2]

虚拟仿真实验教学中心的建设，将部分单纯演示性、验证性的实验教学内容以学生开展虚拟实验为主;基本技能训练和基础实验项目以虚拟实验辅助实体实验的开展，压缩实体实验室中有关实验原理、实验步骤、仪器设备使用、注意事项等的讲授时间，进一步节约有限的`实验学时，将更多的时间给学生动手实践，节省下来的学时可以用来开设一些综合性、设计性实验和研究性实验。典型实验通常是由精通相关课程的教师设计的。要求学生在此基础上进行实验。可满足教师对各层次实验教学的需求。实验仿真平台也为学生自由搭建实验模拟提供了可能。学生既可通过实验仿真平台动手操作，又可自主设计实验，有利于培养设计能力和创新意识。与器材库(或仪器、设备、材料库)类似，虚拟实验平台通常拥有一个器材栏。用于各类虚拟实验器材的管理。学生可以把器材从器材栏中移到实验台上，或者从实验台上把器材收回到器材栏。

2 研究方法

行动研究法。严格地说，行动研究并不是一种独立的研究方法，而是一种教育研究活动，是一种教师和教育管理人员密切结合本职工作综合运用各种有效研究的方法，以直接推动教育工作的改进为目的的教育研究活动。课题组的成员来自学校一线工作者和学校的管理者，研究做到了学习、实践、反思三者的结合，增强了课题成果的实际意义。[3]

调查研究法。调查国内外虚拟仿真实验室的建立和使用情况，从中学习先进经验和技术，避免在研究过程中走弯路。撰写了调查研究报告。

文献研究法。研究过程中，查阅大量文献，借鉴同类课题的经验和做法，为实验得出定性结论起到重要作用。

比较研究法。本课题研究过程中，对资料的收集和分析进行了多方面的比较。一是学校的比较，各学段的比较等;二是类型的比较，智力与创造力的比较等;三是实验效果的比较，例如在筛选材料过程中取舍的比较，同类统计资料在数据上的对比、推断等。

个案研究法。科学地确定和研究典型个案进行研究是课题研究的捷径，研究中，课题组提供多个成功的个案，比较各种优缺点，用以应用到本课题。[4]

3 仿真实例

单片机是电子信息类专业的必修课，其应用已涉及生活的方方面面。要想真正学以致用，需多学多练，掌握其编程技巧。以AT89C52单片机实现模拟电子琴为例，单片机扩展无源蜂鸣器实现电子琴功能。7个按键KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、KEY6和KEY7，分别对应7个音符，图2为单片机模拟电子琴硬件电路。按下时蜂鸣器发出对应音调;还可以设计一个音乐自动播放功能，根据存入的乐谱进行循环播放。

4 结 论

建立开放式网上虚拟实验室，运用虚拟现实技术模拟真实实验。采用多媒体技术在计算机上建立虚拟实验室环境，提供可操作的虚拟实验仪器，使学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验，同时提供网络实验教学一体化的管理功能。这将是未来实验教学的新方式。

㈤ 想请问仿真实验的意义和目的是什么

仿真实验是利用FLASH技术开发的最富真实感的实验，可直接在电脑上在线模拟操作。通过自主操作实验，从而掌握物理和化学知识原理，理解并记忆化学方程式、公式、定律、定理等，从而有效提高理化学习成绩。

仿真实验没有普通意义上实验的必备器材，而是在计算机上用仿真软件模拟现实的效果,用软件模拟实验条件是一条可行性非常高的路。事实上，很多仿真实验软件早就开发出来了，在很多大学、全国重点高中、初中也已经应用开来。

仿真软件通过图形化界面联系理论条件与实验过程，同时运用一定的编程达到模拟现实的效果。主要包括物理仿真实验和化学仿真实验和生物仿真实验三种。

仿真实验应用：

1、50年代和60年代仿真实验主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。

2、在航空工业方面，采用仿真实验技术使大型客机的设计和研制周期缩短20%。利用飞行仿真器在地面训练飞行员，不仅节省大量燃料和经费（其经费仅为空中飞行训练的十分之一），而且不受气象条件和场地的限制。

3、在飞行仿真器上可以设置一些在空中训练时无法设置的故障，培养飞行员应付故障的能力。训练仿真器所特有的安全性也是仿真技术的一个重要优点。在航天工业方面，采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80%。

4、在电力工业方面采用仿真实验系统对核电站进行调试、维护和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的成本。现代仿真技术不仅应用于传统的工程领域，而且日益广泛地应用于社会、经济、生物等领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。

㈥ 生物学虚拟实验仿真

这个生物学虚拟化得需要大学生，高中生或者初中生来搞这些东西，还有专业人员也可以搞这些东西，小学生最好不要搞

㈦ 仿真是科学研究的第三种方法吗

在清华大学自动化系教授肖田元看来，现代仿真科学技术已经成为继理论研究、实验研究后在信息时代产生的科学研究的第三种方法。仿真是以计算机为工具，实现理论研究和实验研究交叉融合的结果，具有信息时代的特征。现代仿真科学技术可以解决理论与实验不能解决的问题，理论、实验与仿真三者相互之间是一种并行的关系。

㈧ 虚拟仿真是什么

虚拟仿真（Virtual Reality）又称虚拟现实技术或模拟技术，就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术。从狭义上讲，虚拟仿真是指20世纪40年代伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一类试验研究的新技术；从广义上来说，虚拟仿真则是在人类认识自然界客观规律的历程中一直被有效地使用着。由于计算机技术的发展，仿真技术逐步自成体系，成为继数学推理、科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法，而且正在发展成为人类认识、改造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。

㈨ 与实验法相比，模拟实验的方法有哪些优缺点

与实验法相比，模拟实验的优点是：①模拟实验用易于取得的材料做模型，很好地解决了难以直接拿研究对象做实验的问题在一些不宜以真实生物进行操作实验中．用模型实验还减少了干扰因素，且花费少，简单，易于操作，能够很好的说明问题的根本原因．一般情况下，模拟程度越高，实验效果越有效．此实验减少了对鱼的伤害；②模拟实验用实验过程展现知识的产生过程，让学生学会在实验过程获得知识的学习方法和形成解决问题的良好思维习惯．
缺点是：由于模拟试验是模拟实体或环境条件，实验难以完全表现真实情境，容易出现对知识的片面理解，导致实验准确度不高，有些模拟实验甚至效果不明显，得出结论不一定完全可靠．