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摘要:高校实验教学是高等教育教学非常重要的组成内容。随着现代教育理念的不断深化,虚拟仿真实验作为传统实验项目的补充逐渐受到各高校的重视。项目组根据自主研发的实验设备设计了以能力培养为目标的微型涡喷发动机装调试车虚拟仿真实验项目,该项目以通过智能交互、虚拟仿真为设计思路,以实现工科学生综合能力培养为目标,以发动机装配调试和测试分析为主要实验内容,以题目测试、过程实操、和数据分析为考核,以较低成本实现较高的学生培养效果。
关键词:微型涡喷发动机;虚拟仿真实验;装配调试;数据分析
高校实验教学是高等教育教学非常重要的组成内容[1]。“十四五”规划的100项重点项目中航空发动机名列首位,从中可以看出国家大力发展航空发动机的决心。因此,培养什么样的人才成为飞行器动力工程专业的重要课题。飞行器动力工程专业作为典型的工科专业,在“百年未有之大变局”的当下,必须以“新工科”建设标准助力我国航空发动机产业的战略升级。该项目组在传统的航空发动机理论课程的基础上,结合教师科研、学生创新实践项目,开发了基于实验数据的“微型涡喷发动机装调与试车虚拟仿真实验项目”,该实验项目以培养学生基本理论知识能力、实践能力以及数据分析能力为主要目标,以虚拟仿真实验的形式为载体容纳微型涡喷发动机的零件装配、调试,以及试车测试全过程,既在安全的环境中开展了沉浸式虚拟实验,又可对实验结果进行分析,得出发动机性能变化和规律。
1实验设计思路和目标
该实验项目的培养对象为飞行器动力工程专业,实验设计定位为综合虚拟仿真实践项目,旨在面向航空发动机设计、制造、维修等相关行业,对基础知识扎实、设计能力突出、实践操作熟练的综合性、创新型高素质人才的迫切需求,依据我国产业升级转型的发展趋势,通过智能交互、计算机仿真等新型教学方式,以理论知识为基础,以真实的实验项目为依据,综合运用“基础知识、综合分析、创新能力”这3个层面的实验环节,构建从认知→实操→分析的递进式的教学体系,对飞行器动力工程专业的知识进行全面强化和创新实践训练,使学生循序渐进地开展从“基本原理学习”到“综合能力训练”,再到“创新能力培养”的实践学习过程。该项目选择微型涡喷发动机为代表性实验对象,具体如图1所示。微型涡喷发动机与常见的涡喷发动机的工作原理基本相同但其仍存在自身的特殊性[3],主要有以下几个特点:压气机通常采用单机离心式、燃烧室为环形蒸发管式、涡轮为单机轴流式、尾喷管为简单收敛式;结构通常非常紧凑,无论和压气机为同轴,无独立的润滑系统;可选择不同中点火和起动方式;通常转子系统尺寸小,因此需要具有较高的设计转速来完成做工[4]。该实验目的主要是:(1)解决复杂机械在装配实验方面存在的结构复杂不易理解、成本高、安全系数低、实验周期长、探索空间不足、创新能力培养不足等问题,达到安全性高、成本低、创新性好的教学效果;(2)培养学生强化设计、加工、装配、测试全流程的理论知识,掌握基本的装配、测试操作技能,综合运用发动机原理、构造、装配调试、测试分析等知识,探索并解决复杂机械工程技术问题,体现创新意识,培养能解决复杂工程问题的高素质创新人才。
2实验原理
为规范我省公务员考试录用工作中招考机关设置专业条件,方便报考,经研究,试行本专业分类指导目录。凡招考职位有专业要求的,均按照下列专业分类设置,超出本专业分类指导目录以外的,可经过公务员主管部门同意后另行设置专业分类要求,或在相关专业要求中予以注明。报考者在报考过程中对专业资格审核结果有异议的,可向招录机关、公务员主管部门申请复核,或在报名网络中通过“申诉通道”申请复核。本目录由省公务员主管部门负责解释。
1.哲学、政治学和马克思主义理论类:哲学、逻辑学、伦理学、宗教学、科学社会主义、国际共产主义运动、中国革命史、中国共产党党史、政治学、国际政治、行政学(管理)、外交学、国际文化交流、政治经济学、国际事务、思想政治教育、党政管理、思想政治教育、政治学与行政学。
2.公共(行政)管理类:卫生管理类、行政管理、公共管理、公共政策学、公共事业管理、公共关系、土地资源管理、国防教育与管理、劳动关系、劳动与社会保障、公共安全管理、城市管理(监察)、社区管理、村(乡)镇管理、农村行政管理、社会福利事业管理、涉外事务管理、行政管理办公自动化、教育(行政)管理等各专业公共行政管理、文化产业等各类产业管理、航运管理等各类交通运输管理、自然保护区等各类保护区和开发区管理。
3.卫生管理类:卫生监督、卫生信息管理、公共卫生管理、医学文秘、医院管理。
4.社会学类:社会学、应用社会学、经济社会学、社会心理学、女性学、伦理学、人类学、人口学(工作)、社会工作(含司法社会工作方向等)、社会管理、社区服务(管理)、社区康复、家政学(服务)、老年服务(管理)、青少年工作(管理)。
5.经济管理类:经济学类、财政税收类、金融类、会计与审计类、管理科学、管理科学与工程、工商管理、工业经济、工程管理、项目管理、土地管理、企业管理、(市场)营销、市场开发、市场营销教育、汽车技术服务与营销、投资(学)、(企业)人力资源(人事)管理、旅游管理、旅游管理与服务教育、涉外旅游、导游、旅行社经营管理、景区开发与管理、物流管理、国际贸易、贸易经济、工业外贸、国际商务、商务策划管理、国有资产管理、物业管理、特许经营管理、连锁经营管理、资产评估、商品学、产品质量工程、国际企业管理、饭店(宾馆、酒店)管理、(企业)理财、林业信息管理、管理工程、国际工程管理、国际市场营销、商务管理、医药营销等各种专业营销、工商企业管理、工商行政管理、证券投资与管理、会展经济与管理、电子商务、经济信息管理、经济管理(学)、劳动经济、农村区域发展、农业经济、农业经营管理、农林经济管理、房地产经营与管理、乡镇企业管理、建筑工程营造与管理、国际文化贸易、网络经济(学)、体育经济、海洋经济、农业经济、运输经济、劳动经济、投资经济(管理)、房地产(开发)经营(或管理)、信息管理与信息系统。
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1.哲学、政治学和马克思主义理论类:哲学、逻辑学、伦理学、宗教学、科学社会主义、国际共产主义运动、中国革命史、中国共产党党史、政治学、国际政治、行政学(管理)、外交学、国际文化交流、政治经济学、国际事务、思想政治教育、党政管理、政治学与行政学。
2.公共(行政)管理类:卫生管理类、行政管理、公共管理、公共政策学、公共事业管理、公共关系、土地资源管理、国防教育与管理、劳动关系、劳动与社会保障、公共安全管理、城市管理(监察)、社区管理、村(乡)镇管理、农村行政管理、社会福利事业管理、涉外事务管理、行政管理办公自动化、教育(行政)管理等各专业公共行政管理、文化产业等各类产业管理、航运管理等各类交通运输管理、自然保护区等各类保护区和开发区管理。
3.卫生管理类:卫生监督、卫生信息管理、公共卫生管理、医学文秘、医院管理。
4.社会学类:社会学、应用社会学、经济社会学、社会心理学、女性学、伦理学、人类学、人口学(工作)、社会工作(含司法社会工作方向等)、社会管理、社区服务(管理)、社区康复、家政学(服务)、老年服务(管理)、青少年工作(管理)。
5.经济管理类:经济学类、财政税收类、金融类、会计与审计类、管理科学、管理科学与工程、工商管理、工业经济、工程管理、项目管理、土地管理、企业管理、(市场)营销、市场开发、市场营销教育、汽车技术服务与营销、投资(学)、(企业)人力资源(人事)管理、旅游管理、旅游管理与服务教育、涉外旅游、导游、旅行社经营管理、景区开发与管理、物流管理、国际贸易、贸易经济、工业外贸、国际商务、商务策划管理、国有资产管理、物业管理、特许经营管理、连锁经营管理、资产评估、商品学、产品质量工程、国际企业管理、饭店(宾馆、酒店)管理、(企业)理财、林业信息管理、管理工程、国际工程管理、国际市场营销、商务管理、医药营销等各种专业营销、工商企业管理、工商行政管理、证券投资与管理、会展经济与管理、电子商务、经济信息管理、经济管理(学)、劳动经济、农村区域发展、农业经济、农业经营管理、农林经济管理、房地产经营与管理、乡镇企业管理、建筑工程营造与管理、国际文化贸易、网络经济(学)、体育经济、海洋经济、农业经济、运输经济、劳动经济、投资经济(管理)、房地产(开发)经营(或管理)、信息管理与信息系统。
一、工程地质环境系统分析
工程地质环境是工程建设环境和地质环境两大系统的叠加,是工程化的地质环境,并不是两者的简单线性叠加,两者相互依存、相互制约,构成统一的系统。表现为工程环境适应地质环境和地质环境适宜工程环境的作用与反作用的关系。它与水、气、生态环境进一步组合形成更大的一个具有人类活动的全球化系统,与人类社会经济环境的生存和发展息息相关。
二、水利工程对地质环境的影响分析
在水利工程项目建设过程中,前期需要对河床进行开挖。同时,还需要对河岸两侧进行削坡等。以上项目施工均会导致施工区域内自然植被、土壤、岩石结构稳定平衡受到不良的影响。一旦施工过程中某个环节操作不当,则极有可能引发大面积滑坡、坍塌等安全事故。特别是对于水库工程项目而言,由于其大坝自身重量大,在蓄水状态下蓄水产生的水压力更大,这部分水压力可能通过水库大坝坝体传递至周边地基基础以及岩体结构当中,诱发水库地震等地质灾害问题。具体而言,在水利工程项目建设过程当中,其相对于地质环境的影响可以概括为以下3个方面:
2.1水利工程对地震活动的影响
对于大规模水库而言,项目建设后期蓄水状态下可能诱发地震,这一点已成为共识。早在1967年所召开的国际大坝会议已提出:不少无震区因受到大型水库建设项目蓄水影响,蓄水状态下产生破坏性地震的可能性极大。更加关键的一点是:在水库初期蓄水过程当中,水库蓄水深度及蓄水量均持续增加,水库区地壳原有的地应力分布被持续破坏,从而诱发地震,特别是新第三纪以来,受到新构造运动活跃区域因素的影响,导致水库对地震作用力的诱发机制更加显著。在以上条件下诱发的地质活动具有以下4个方面的特点:①地震震中相对于水库距离较短,多在25km范围之内;②地震震源深度较浅,多在10km范围之内;③地震烈度水平较高;④地震作用力破坏性较大。同时相关研究人员也指出:对于大规模的水库工程项目而言,其蓄水过程与地震活动的诱导因素直接相关性表现极为显著。但受水库蓄水活动影响而产生的地震震级相对较低,多在6.5级范围之内。从水利工程项目建设的角度来说,为尽量避免诱发地震,应当注意以下4个方面的问题:①水库建设过程中,应当避免将水库大坝选址确定在地质条件较差、断裂发育延性不均匀、地震活动相对活跃的区域;②若所选址区域存在以上特点,则需要在大坝坝型以及建筑材料选择方面,关注其抗震性能的优越性;③在水库建设完成并验收合格后的初期蓄水期,一旦出现微小地震迹象,则需要对水库水位升高速度进行合理控制,避免过多的受到地震波动影响;④在水库运行期,需要由专人负责开展地震作用力的观测工作。