在线算法演示虚拟仿真平台开发
——以热传导为例

宋小鹏， 李志伟， 谢云云

（桂林航天工业学院能源与建筑环境学院，广西 桂林 541004）

0 引言

随着信息技术的发展和教学改革工作的推进，当实验操作困难或可视条件不佳时，虚拟仿真技术为教学提供了诸多便利［1-2］。教育部在2020 年发布了虚拟仿真实验教学课程建设指南，旨在更好地应用虚拟仿真技术服务教学工作［3-4］。文献［5-6］中分别利用虚拟仿真技术开展发电厂实习、实践教学，并取得了较好的效果。

传热学中一些常规实验不够直观，无法直接观察到温度场、等温线、热流矢量分布等。田昌［7］针对“传热学”实验开展虚拟仿真教学，探讨和发挥其优势。侴爱辉等［8］探讨传热学实验虚拟仿真和实验结合的教学方式，加强学生对课程内容的直观理解。大量教学工作者，基于Matlab开发传热学实验虚拟仿真［9-11］。Matlab功能齐全，需使用许可，部分高校使用受限。梁秀俊等［12］基于Java 语言，王辉等［13］基于Fluent，李大鹏等［14］基于Energy2D，分别开发了传热学实验虚拟仿真。Java语言、Fluent和Energy2D 等软件具有较高的学习成本，需要较长学习时间，不利于快速入门。

鉴于此，使用Web 前端技术（HTML5／JavaScript）开发算法演示平台，以便对仿真结果进行可视化前处理或后处理。

1 仿真平台的设计与实现

热传导数值求解实验虚拟仿真的常规流程为搭建开发环境（如安装C／C ++ ／Fortran 编译器和IDE），程序编制，编译链接和运行，对运行结果后处理、结果分析与程序调试，如图1 所示。为缩短算法演示流程，将实验集中在算法编程的实现上。使用JavaScript 作为编程语言，借助浏览器便能对仿真结果实时可视化。……