基于数值模拟的《普通化学》实验课程教学研究*

张东令，王建利，李晓东，王敬飞，赵方伟，姜忠峰

(1 大连市市政设计研究院有限责任公司，辽宁 大连 116011；2 平顶山市财经学校，河南 平顶山 467000；3 襄城县环境保护局环境监测站，河南 许昌 461700；4 河南城建学院市政与环境工程学院，河南 平顶山 467036)

2020年1月我国爆发新冠肺炎疫情，抗击新冠肺炎成为了全国人民的首要任务[1]，新形势下快速发展起来的线上教学让高等教育教学面临了新的挑战和机遇[2]。《普通化学》课程是我校化学工程与工艺、给排水科学与工程等专业开展的一门专业基础课程，结合我校发展规划和专业特色，该课程开展有水质检测、配位化合物和沉淀池处理性能等实验，在线上教学开展的同时，实验课程的高效完成成为了教师和学生共同面对的又一难题。虚拟仿真实验是基于信息技术的一种全新的实验模式，可以超越实验条件的限制，有效解决了线上教学时实验课程无法有效完成这一难题[3-4]。

目前我校教学中对《普通化学》课程下沉淀池处理性能研究的实验是依靠相似准则建立相关的实验模型进行模拟实验，但实验过程需在现场进行，无法满足线上实验的需求[5]。随着计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)的发展，学者开始利用数值模拟方法对沉淀池的运行工况进行模拟，Goula等[6]采用CFD原理并依托Fluent软件对进水温度变化下沉淀池内悬浮物的沉降效果进行了模拟研究；Lakehal等[7]采用二维非正交网格上的k-ε湍流模型，对沉淀池径向截面内的流动和沉降过程进行了模拟，发现不同的流变、沉降和扩散输运参数或方法对高速区和高梯度区产生较大影响，从而造成不同的污泥覆盖层高度；……