探索火箭动力奥秘：虚仿实验学习新途径

近年来，国家高度重视教育与科技的融合发展，鼓励高校通过创新教学方式，提升学生的实践能力与创新思维。在航天领域相关专业教育中，如何突破传统实验教学的局限，成为了亟待解决的问题。

传统的液体火箭发动机实验，存在直观性差、学生参与度低等问题，限制了学生综合能力的培养。为顺应教育创新发展的要求，一系列虚拟仿真实验学习工具应运而生，它将为航天专业学生带来前所未有的学习体验。

液体发动机系列虚拟仿真软件

1、液体动力系统热力循环虚拟仿真实验

本虚拟仿真实验旨在指导用户学习和掌握先进的液体火箭发动机动力循环及其相关实验理论和实验方法，了解和认识实验系统的各个组成部分和实验设备的功能和作用。

软件共分为4个模块，分别是实验介绍、部件特性、动力循环系统搭建、系统设计与性能探究。通过该软件，学生可以学习火箭发动机动力循环的基本理论、了解动力循环组成部件的工作原理和特性、熟悉不同动力循环下各个组件的结构组成及拓扑关系。学习完相关知识后，则可进行三个阶段的火箭发动机系统设计的性能探究，在该模块下学生还可自由设计火箭发动机系统，并调节参数，探索参数变化对火箭发动机性能的影响，观察火箭发动机工况和特性的变化过程。

2、液体发动机增压输送虚拟仿真实验

本虚拟仿真实验软件基于液体火箭发动机涡轮泵三维模型，科学合理地借助虚拟仿真技术，将离心泵和涡轮设计运行参数与三维设备模型相结合。通过教学引导，让软件的使用者通过以下两个实验模块对涡轮泵结构及设计有全面的认识： 离心泵设计调节、涡轮设计调节。软件的使用者可以在实验平台上进行离心泵和涡轮的设计调节，以及观察它们对涡轮泵性能的影响。

3、液体发动机推力室特性虚拟仿真实验

本虚拟仿真实验基于降阶模型的火箭发动机高精度CFD快速仿真虚拟热试车，模拟推力室物理场数据，包含F1、火神2等五个发动机的CFD降阶模型，进行推进剂流量对发动机性能的影响探究、推进剂混合比对发动机性能的影响探究、推进剂温度对发动机性能的影响探究、推进剂雾化特性对发动机性能的影响探究、推进剂壁面冷却对发动机性能的影响探究，并认识燃烧不稳定的机理和抑制措施。

4、液体发动机推力室设计虚拟仿真实验

本虚拟仿真实验通过对推力室结构参数的详细计算，包括热力计算、推力室结构参数计算以及圆筒型推力室的设计准则等进行推力室燃烧室设计，当设计好推力室型面构型后，基于人工智能算法对推力室内部多物理场及结果数据进行快速预测。

通过本虚拟仿真软件的学习，掌握液体发动机推力室设计的步骤和相关结构参数的确定方法。

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