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管道工艺设计的构建与实用性

 论文栏目:工艺设计论文     更新时间:2014-5-6 15:12:53   

(一)管道工艺工程实践场所的构建

在CDIO教学模式中,教师提出需求,学生构思(C),生成设计方案(D),然后做成产品(I),并运行和维护(O)。CDIO方法来源于机械工程、汽车、航空及电力工程[1],所以这种思路对机电类学科非常适合。一个管道工程需要经历规划、设计、建设(实施)和运行四个阶段的生命周期。但设计结果很难做成实体产品,动辄几百上千公里的管道在室内加以建造和运行显然是不现实的,无法体现建设环节,亦无法对自己设计的方案进行检验。一般意义的工程实践场所不能满足教学要求。通常情况下,企业界用国际通用软件对设计方案进行测试后再进行施工建设,并用软件进行运行优化。这些软件很多地方不符合中国用户的使用习惯,部分功能与中国工程不匹配,并且依赖进口,价格高昂。显然,不可能每一个专业或课程都能及时获得或获得足够的经费支持[9],购置此类软件。在整合室内环道实验室的基础上,开发管道仿真软件用于教学,与学生工作后的设计和运行的环境和模式一致,可以检验设计结果的合理性。这是构建管道工艺设计课程工程实践场所的一条可行途径。有了管道仿真软件之后,学生可以计的有效性和可靠性,亦可以学习管道操作方法,积累管理在软件平台上搭建自己设计的管道,通过测试分析检验设经验,使学生获取工程项目整个生命周期的经验和实践能力。这样就构成完整的CDIO教学过程。

(二)仿真软件的应用

以静态仿真和动态仿真为核心模块的仿真软件,在D-I-O三个环节中起重要作用,如图1所示。仿真软件可以完成管道设计计算、虚拟管道搭建、失效性分析、适应性分析与应急反应操作。学生通过工程可行性研究,确定管道设计数据,完成工艺设计后,用仿真软件搭建与初步的设计结果相符的虚拟管道,利用静态仿真和动态仿真模块对设计结果进行适应性分析和失效分析,验证设计的准确性和合理性,并将结果反馈给设计部分;可利用仿真软件完成调度计划编制与应急反应培训。

(三)教学组织

一般管道工艺课程的实践手段包括室内环道实验、企业实习、上机实验、课程设计和软件仿真等。课堂教学和实践环节按照一体化理念分三阶段实施。

1.企业实习阶段:到管道站场参观学习,或者参与项目,对输气管道建立感性认识。

2.课堂教学与工艺设计阶段:理论教学与工艺设计同步进行。期间需要通过环道实验了解管道特点和运行规律,通过上机实验,编制辅助设计程序,确定部分设计参数。设计结果导入仿真软件评价测试,并制定该管道的调度方案和应急反应方案。

3.拓展研究阶段:对学习过程中发现的自己感兴趣的问题,通过环道实验、自编程序和仿真软件研究解决。这样,依照CDIO模式从整体安排教学内容,在有限资源下补足C、D、I、O各环节的教学资源,尤其是解决工程实践场所问题,在CDIO四个层面上进行整合应用,构成完整的CDIO教学过程,对学生获得工程项目整个生命周期的经验和实践能力不无裨益。

作者:江国业 胡艳娇 单位:中国民航大学

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