模块一：专业基础虚拟仿真实验模块

模块简介：专业基础虚拟仿真实验模块设置目的是为了加强学生对专业基础理论课程内容及专业理论课程基础内容中基本概念、现象、原理等的理解和掌握，将虚拟仿真实验作为理论教学及真实实验教学的补充、延伸和拓展，让学生在掌握专业基础知识的同时，熟悉各种虚拟仿真软件的使用方法，为专业虚拟仿真实验的开展打下良好的基础。本实验模块结合环境类专业基础理论课程，如“流体力学”、“工程热力学”、“热质交换原理与设备”、“建筑环境测试技术”、“分析化学”、“水处理微生物学”等，采用虚实结合或仿真分析的实验方式，实现流体运动、传热、传湿等微观物理现象、化学反应、微生物特性及测试手段的可视化和可操作化，全面提高实践教学效果。同时，本实验模块结合环境类专业理论课程，如“空气调节”、“水污染控制工程”、“环境工程”、“水质工程”、“水文学”等，涉及到的基本概念、基本现象、基本原理等基础内容，采用虚实结合或仿真分析的实验方式，强化学生的理解和应用能力，为开展后续专业内容的理论教学和实践教学打下基础。本模块包含2个实验系统：（1）专业基础课程虚拟仿真实验系统，（2）专业课程基础内容虚拟仿真实验系统。

（实验系统1）专业基础课程虚拟仿真实验系统

项目名称

功能简介

实施效果

项目1：边界层分离问题虚拟仿真实验

建立柱体绕流模型，分析并解释边界层分离的原因，在此基础上计算绕流阻力，并比较不同形状的柱体的阻力系数；通过对不同Re数圆柱绕流问题的边界层的分析，能够解释边界层分离的原因。采用CFD软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程、建筑环境与设备工程4个专业1~4年级学生，通过专业基础虚拟仿真实验，使学生巩固流体力学课程中关于边界层分离的理论知识，学会利用CFD软件计算任意形状物体的阻力系数，用于建筑物的设计与风阻分析。

项目2：射流虚拟仿真实验

在CFD软件中建立平面射流模型，得到射流速度分布,在此基础上计算射流的沿程流量，并与经典实验曲线和理论解析解进行；在具有相同的流量、面积以及雷诺数下，改变射流速度分布，分析速度均匀性对射流流场的影响。采用CFD软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过专业基础虚拟仿真实验，使学生巩固流体力学课程中关于风口形式对射流掺混、卷吸特性的影响的内容，得到射流对流传质特性，进而为通风系统送风口的高效设计提供参考和依据。

项目3：圆柱绕流虚拟仿真实验

学生在三维的实验场景中观察在不同流速下的圆柱绕流现象，当出口的阀门流速达到最大时，调节左侧的进口阀门改变流体的速度，系统中加入压力传感器，进行数据采集后，生成该流速下的压力云图、速度云图、涡量云图。采用CFD和Flash软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程、环境工程、给水排水工程专业1~4年级学生，通过专业基础虚拟仿真实验，使学生巩固流体力学课程中关于圆柱体压强分布特点的内容，观察不同流速下的数据云图并总结规律。

（实验系统2）专业课程基础内容课程虚拟仿真实验系统 

项目1：空调送风量调整测定虚拟仿真实验

学生通过送风管道调节阀开度的设定，动态演示沿程管路系统，适时计算各支路、各风口的送风量；通过风口常数法或是加罩法真实测量在流量调节阀不同开度下风口的送风量，通过改变管路的阻力特性，使各风口的送风量满足设计要求，分析比较虚实实验结果。采用CFD和Flash软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过专业基础虚实结合实验，使学生巩固工程热力学课程中关于管道沿程压力分布和送风口风量的变化，让学生掌握空调送风管风量的调整过程，加深对空调的定风量和变风量系统的认识和提高设计能力。

项目2：絮凝体分形虚拟仿真实验

探寻絮凝体尺寸和分形维数的关系，并对比不同分形维数模型的优劣;生成特定絮凝体的分形维数，并对所计算出的二维分形维数和三维分形维数线性关系进行评价。

采用Matlab软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业3~4年级学生，通过专业基础虚实结合实验，使学生巩固水污染控制工程课程中关于分形维数概念和特点的内容，了解不同模型下分形维数模拟结果特点，并加深学生对絮体分形维数的理解。

项目3：河流水体自净过程虚拟仿真实验

模拟同一河流断面在不同污染物浓度的河流自净能力；然后针对特定水质拟观测上游城市排水口到下游城市河流取水口的水质变化；预测河流同一断面以及沿程COD、溶解氧、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸根等物质的变化趋势。

采用ASM和ADM软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业3~4年级学生，通过专业基础虚拟仿真实验，使学生巩固水污染控制工程课程中关于分形维数概念和特点的内容，了解不同模型下分形维数模拟结果特点，并加深学生对絮体分形维数的理解。

项目4：河流氧垂曲线的模拟

设定不同初始有机物BOD浓度、有机物耗氧速率，复氧速率等参数，模拟分析氧变化曲线。

采用Matlab软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业3~4年级学生，通过专业基础虚实结合实验，使学生巩固水质工程II课程中关于河流自净化功能的内容，了解水体的纳污能力的相关影响因素。

项目5：城市污水处理厂厌（缺）氧池流态仿真实验

创建矩形厌氧池配备双曲面搅拌器的计算模型，包括双曲面搅拌器的计算网格构建，搅拌转速的表征以及边界条件的形成；通过网络、杂志、生产厂商等不同途径查询与双曲面搅拌器相关的各种机械及流体动力学设计和运行参数。

采用CFD和Fluent软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业3~4年级学生，通过专业基础虚实结合实验，使学生巩固环境工程课程中关于典型的双曲面搅拌器与不同的厌氧池池型配合下混合液的流动状态和流动规律的内容，掌握厌氧池结构及搅拌器的设计方法。

项目6：暴雨强度公式推求的虚拟仿真实验

通过对不同地区降雨资料的搜集和整理，推求暴雨强度公式的地方参数，并对计算结果进行分析。

采用MATLAB软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业3~4年级学生，通过专业基础虚拟仿真实验，使学生巩固水文学课程中关于暴雨强度公的地方参数推求的内容。

项目7：毒物代谢虚拟仿真实验

通过可视化的界面、形象的图案和动画来直观展现毒物代谢的过程;通过隔室模型选择、微分方程求解、数据拟合等步骤，推导出具体毒物的代谢动力学方程，以此预测某一特定时刻血浆或器官中毒物的浓度。采用comsol软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业3~4年级学生，通过专业基础虚拟仿真实验，使学生巩固环境毒理与风险分析课程中关于毒物在生物体内消长的一般规律的内容，预测某一时刻血浆或器官中毒物的浓度。

项目8：城市水循环系统代谢过程虚拟仿真实验

模拟城市水文循环，预测在不同用水模式和用水结构下城市水循环代谢过程；通过循环模式和代谢容量的率定，进行虚拟仿真模型的运算，优化最佳城市水循环代谢过程和系统方案。采用Visual studio和Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业3~4年级学生，通过专业基础虚实结合实验，使学生巩固水文学课程中关于不同代谢模式水循环过程的内容，启发学生深入理解城市水循环代谢理念。

模块二：建筑环境虚拟仿真实验模块

模块简介：建筑环境是环境类专业的重要组成部分。本实验模块结合建筑环境与能源应用工程专业“热质交换原理与设备”、“建筑环境学”、“供热工程”、“工业通风与空气污染控制”、“空气调节”、“空调用制冷技术” 和“热泵技术”等主干课程的实验教学要求，利用系统计算流体力学、传热学软件对建筑环境中的复杂传热、传湿、气流组织问题进行有限元仿真分析，使学生更为系统地掌握专业理论知识，同时也为建筑环境设计和研究提供重要支撑。本模块包含3个实验系统：（1）建筑采暖虚拟仿真实验系统；（2）建筑通风与空气调节虚拟仿真实验系统；（3）冷热源与燃气设备及输配虚拟仿真实验系统。

（实验系统1）建筑采暖虚拟仿真实验系统

项目名称

功能简介

实施效果

项目1：主动太阳能采暖系统虚拟控制实验

对主动太阳能采暖系统设计和运行参数进行性能分析，并对整个系统的热效率、设备间影响关系进行分析，得到太阳能采暖系统的最佳形式及关键设备运行参数。

采用Trasys软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过研究创新虚实结合实验，使学生巩固供热工程课程中关于主动太阳能采暖系统的设计原则的内容，观察分析采暖系统热量、质量传输过程以及了解设计参数变化对系统运行的影响关系。

项目2：采暖动态热负荷系数计算虚拟仿真实验

依据有针对性地开发的动态热负荷系数计算虚拟仿真实验项目，可使学生迅速掌握采暖动态热负荷系数的计算流程，并对计算结果进行量化分析。采用matlab和comsol软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固供热工程课程中关于与动态负荷计算相关的知识，掌握利用虚拟教学实验系统进行采暖动态热负荷系数计算分析及围护结构设计的技术。

项目3：采暖建筑室内温度分布特性虚拟仿真实验

模拟不同采暖末端（如：散热器、地板辐射采暖、风机盘管等）条件下室内温度分布，并对各种采暖系统对室内温度分布影响进行分析。

采用Gambit和Fluent软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固供热工程课程中关于采暖系统室内温度分布的内容，深化学生对采暖系统的认识，强化采暖系统设计要求。

项目4：围护结构热湿传递过程虚拟仿真实验

通过虚拟仿真实验模拟围护结构动态热湿负荷，模拟不同边界条件下围护结构湿度分布和温度分布，并对围护结构热湿传递对室内空气温度的影响进行分析，得到适宜的室内设计参数。

采用comsol multiphysics和matlab软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固建筑环境测试技术课程中关于围护结构热量传递的衰减与延迟特性的内容，观察到湿负荷对室内负荷的影响关系，了解围护结构热湿传递过程中的热量传输以及质量传输过程。

（实验系统2）建筑通风与空气调节虚拟仿真实验系统

项目1：建筑防排烟虚拟仿真实验

通过虚拟仿真实验并结合现行国家规范对建筑进行防排烟设计和防排烟性能分析，要求每个学生掌握防排烟系统设计原则，排烟风量、加压送风量等重要参数的计算方法；对实践中经常使用的三种防排烟方式进行适应性分析，并进行对比。

采用FDS和PyroSim软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固空气调节课程中关于防排烟设计的内容，采用三种防排烟方式进行方案设计及计算，并对获得的仿真实验数据进行对比讨论，总结三种防排烟方式的适应性。

项目2：通风空调房间气流组织效果虚拟仿真实验

通过对不同气流组织分布形式的仿真设计，使学生能够直观的了解不同通风方式的作用效果，对已学的抽象概念有一个感性认识，进而加深对专业知识的理解掌握。

采用ANSYS Fluent和Airpark软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固空气调节课程中关于气流组织设计的内容，分别建立给定房间不同通风模式的物理模型并进行计算。

项目3：气流组织虚拟仿真实验

掌握气流组织设计原则，送风量、排风量、风口角度，大小，尺寸等重要参数的计算方法；对实践中经常使用的上送下回、下送上回，中送风、等多种气流组织方式进行适应性分析，并进行对比。

采用Fluent软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固空气调节课程中关于气流组织形式的内容，采用三种气流组织方式进行方案设计及计算，并对获得的仿真实验数据进行对比讨论。

项目4：通风气流组织虚拟仿真实验

在对工作区有温湿度及空气品质要求的条件下，通过仿真模拟实验，找到最适宜的排风系统，既满足工业建筑的室内环境标准，也减少对工作人员的危害。

采用gambit、fluent和tecplot软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固建筑环境学课程中关于工业建筑高大空间环境控制的内容，通过仿真模拟实验，确定局部排风、工位送风及吹吸式通风三种排风系统。

项目5：地铁排热风热回收虚拟仿真实验

根据温、湿度传感器输出参数，控制风机变频控制柜控制风量，加热器控制柜控制加热量，通过调节旁通风管阀门开度控制风量以调节湿膜加湿器的加湿量。

采用Fluent软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固空调用制冷技术课程中关于地铁排热风的内容，能灵活运用所学知识实现制冷系统制冷量、冷冻水出口温度调节。

项目6：空调送风量调整测定仿真实验

通过风口常数法或是加罩法真实测量在流量调节阀不同开度下风口的送风量，通过改变管路的阻力特性，使各风口的送风量满足设计要求，分析比较虚实实验结果。

采用Fluent软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固空气调节课程中关于空调送风管风量的调整过程的内容，加深对空调的定风量和变风量系统的认识和提高设计能力。

（实验系统3）冷热源与燃气设备及输配虚拟仿真实验系统

项目1：锅炉热工性能虚拟仿真实验

明确锅炉的蒸发量、蒸汽参数、蒸汽温度、燃料消耗量与相应的热效率间的计算关系；分析锅炉的各项热损失，并分析和研究减少热损失的途径。

采用Fluent软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固锅炉房工艺与设备课程中关于锅炉的热工性能的内容，明确诸多运行参数改变对锅炉热效率的影响规律。

项目2：表冷器热质交换性能虚拟仿真试验

分析传热和传质的同时存在时，传热和传质两种之间的关系和相互影响；掌握干、湿工况下影响总传热量的因素的差异及其对空气处理结果的影响，掌握不同结构参数对表冷器三种传递性能的影响。

采用Fluent软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固热质交换原理与设备课程中关于冷却除湿过程及除湿原理的内容，掌握间壁式热质交换设备的传递特点。

项目3：多功能水源热泵系统工作特性虚拟仿真实验

通过多功能热泵系统变工况运行实验，使学生了解外部参数变化对其制冷和制热工况的影响，以及制冷量、冷凝热回收量、制热量、耗功率和经济性指标变化的规律。

采用Fluent软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固空调用制冷技术课程中关于多功能热泵系统的内容，分析影响多功能热泵系统性能的主要因素及其规律。

项目4：制冷装置变工况虚拟仿真实验

通过实验，了解外在参数的变化对制冷工况的影响，以及制冷量、耗功率和制冷经济性指标变化的规律。采用MATLAB软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固空调用制冷技术课程中关于制冷过程的内容，迅速掌握制冷循环变工况性能变化规律。

项目5：传热虚拟仿真实验

认识了解传热装置结构构造，使用方法，根据实验步骤，依次调节各阀门参数，系统选择测量试点，并对测点的空气流量、温度值，压力值等实验数据进行整理后，系统自动生成实验数据表格。采用Fluent和Flash软件制作。

主要面向建筑环境与设备工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固热质交换原理与设备课程中关于制冷装置的内容，掌握流传热系数的测定方法。

模块三：水环境虚拟仿真实验模块

模块简介：水环境是环境科学与工程领域的重要分支，同时也是该领域最大的科学分支。水环境虚拟仿真实验模块涵盖了给排水科学与工程、环境工程和环境科学三个专业的“水工艺设备基础”、“水文学”、“水资源利用与保护”、“水分析化学”、“环境化学”、“水力学/流体力学”、“环境微生物学”、“水质工程学Ⅰ”、“水质工程学Ⅱ”、“水环境工程学”、“水污染控制工程”、“城市环境工程规划与设计原理”、“给水排水管网系统”、“建筑给水排水工程”和“消防工程”等主干课程的实验教学要求，利用各种模拟分析软件对水源水质和水力条件变化、给水和污水处理过程、城市管网中水质和水力条件变化、建筑给排水过程中水力条件变化等进行仿真分析及模型实验，揭示水质和水力条件变化对水环境以及各类水处理工艺影响的实质，使学生更为系统地掌握专业理论知识，同时也为水环境领域的科学研究提供重要支撑。本模块包含5个实验系统：（1）水源水质改善设备类虚拟仿真实验系统；（2）饮用水处理构筑物虚拟仿真实验系统；（3）污水处理构筑物虚拟仿真实验系统；（4）管网输配水过程虚拟仿真实验系统；（5）建筑给水排水过程虚拟仿真实验系统。

（实验系统1）水源水质改善设备类虚拟仿真实验系统

项目名称

功能简介

实施效果

项目1：扬水曝气系统控藻效果虚拟仿真实验

借助计算流体力学仿真软件，探寻扬水曝气系统控藻效果与水库水深，水温分布之间的关系。

采用ANSYS-Fluent软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水工艺设备基础课程中关于扬水曝气系统控藻的内容，认识控藻技术的原理与运行。

项目2：等温层曝气动力学虚拟仿真实验

建立等温层曝气器提水充氧数学方程，通过对方程的数值求解，得出不同尺寸，曝气量条件下的提水能力与充氧能力。采用MATLAB软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水工艺设备基础课程中关于等温层曝气器的内容，探寻等温层曝气器提水，充氧性能与曝气器尺寸与曝气量之间的关系。

项目3：分层水源水库异重流挟沙性能虚拟仿真实验

在不同入流条件（调节入流水量、入流泥沙粒径、入流泥沙浓度）情况下，观察分析水库中异重流的形成和发展过程、泥沙浓度分布，进而分析不同入流条件下异重流的挟沙性能差异。

采用MATLAB软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水质工程学课程中关于分层水源水库异重流的内容，深入地理解异重流对水库水质的影响特性。

（实验系统2）饮用水处理构筑物虚拟仿真实验系统

项目1：水处理厂系统运虚拟仿真实验行

通过原水水质分析，构建典型的给水常规处理系统，使学生掌握一般水处理单元选择与系统兼容的基本知识。

采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水质工程学课程中关于水处理厂运行的内容，深入地理解控制参数对综合处理效果的影响。

项目2：V型滤池设计虚拟仿真实验

直观地观察到V型滤池的构造，并且可以通过三维建模软件将设计分析结果展示出来，理解各项设计参数对池体各部分尺寸的影响作用。采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水质工程学课程中关于V型滤池设计的内容，掌握V型滤池设计与分析的技术。

项目3：翻板滤池设计虚拟仿真实验

了解并熟悉翻板滤池的构造和特点，掌握与翻板滤池设计相关的知识,从而深入理解滤池设计参数对池体各部分尺寸的影响。

采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水质工程学课程中关于翻板滤池设计的内容，掌握翻板滤池设计与分析的技术。

项目4：平流式沉淀池内部流场与沉淀虚拟仿真实验

探寻平流式沉淀池内流函数与不同沉淀池尺寸的关系，并计算得出不同条件下平流式沉淀池对悬浮颗粒的去除率。

采用ANSYS-Fluent软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水质工程学课程中关于平流沉淀池的内容，理解沉淀池结构尺寸对其内部流场的影响。

（实验系统3）污水处理构筑物虚拟仿真实验系统

项目1：变速氧化沟流态调控与节能降耗虚拟仿真实验

获取水流变化规律和沉泥变化规律，并对变速氧化沟进行能耗评价；预测变速氧化沟流速和沉泥等变化规律。采用Fluent软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固水污染控制工程课程中关于变速氧化沟的内容，掌握变速氧化沟的基本原理、水流变化规律和沉泥分布。

项目2：校园污水再生回用虚拟仿真实验

了解污水再生处理方式和回用途径，预测污水再生回用产生的效益；针对所在校园，根据相关标准和要求来选择处理工艺、设置参数，对所取得的结果进行分析。

采用SIMNET软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固环境水文学与水资源利用保护课程中关于污水再生回用的内容，掌握污水再生处理工艺与再生水的回用途径。

项目3：SBR 耦合氧化沟虚拟仿真实验

模拟微生物对氧化沟水质和SBR耦合氧化沟处理过程的水质变化，评价SBR耦合氧化沟反应器的处理效果，并通过SBR耦合氧化沟验证试验评价上述模拟结果的准确性。

采用SIMNET软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固水污染控制工程课程中关于SBR 耦合氧化沟的内容，加深学生对氧化沟和SBR反应器水质净化过程的理解。

项目4：人工湿地生态工程虚拟仿真实验

通过将自行设定和输入人工湿地几何尺寸和模型中代表各个生化反应过程的参数，构建模型的基本运行环境，并从模型反馈的处理结果讨论设定参数的合理性和优化方向。

采用Subwet软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固污染生态学课程中关于人工湿地的内容，为学生快速展示虚拟环境下人工湿地污水处理的过程。

项目5：城市污水处理过程智能控制虚拟仿真模拟实验

获取生物系统需氧量与进水水质水量的对应关系和二沉池出水水质与混凝投药量的动态耦合关系，借助上述对应关系实现污水处理过程的智能控制的模拟演示。

采用SIMNET软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固水污染控制工程课程中关于城市污水处理过程的内容，使学生了解污水处理厂智能控制技术。

项目6：污水处理过程的相关工艺特征点提取与分析虚拟仿真实验

以污水处理智慧运行工作站为平台，对污水处理厂运行管理的若干问题进行新指标体系与现有指标体系的对比分析：主要包括水质超标的判断、污泥沉淀性能的判断等。采用SIMNET软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固水质工程课程中关于城市污水处理过程的内容，使学生全面掌握常规的污水处理运行管理指标体系。

项目7：污水处理过程中有机物去除过程模拟仿真与水质测试虚拟仿真实验

让学生对污染物的去除过程及其相关因子有所了解，明确曝气量、污染物浓度以及水量之间的相互关系，完成理论计算工作，通过化学分析实验，掌握取样与测试方法，完成数据整理工作。

采用SIMNET软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚实结合实验，使学生巩固水分析化学课程中关于生物处理过程的内容，使学生掌握生物处理过程的相关影响因素。

项目8：城市污水处理厂SBR处理工艺虚拟仿真实验

掌握SBR工艺的运行周期、阶段控制以及有机负荷、HRT、SRT等工艺参数和ORP、DO等操作参数对SBR工艺的处理效率以及运行能耗等的影响，掌握SBR处理工艺的设计方法。采用北京亚控科技有限公司的“组态王”软件软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固环境工程课程中关于SBR的内容，使学生掌握SBR生物处理过程的相关影响因素。

项目9：城市污水处理厂A2/O处理工艺虚拟仿真实验

使学生掌握有机负荷、HRT、SRT等工艺参数和ORP、DO等操作参数以及COD、N、P等水质参数等的变化对A2/O工艺的处理效率以及运行能耗等的影响。

采用北京亚控科技有限公司的“组态王”软件软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固环境工程课程中关于A2/O生物处理过程的内容，使学生掌握A2/O生物处理过程的相关影响因素。

项目10：污水处理厂系统运行虚拟仿真实验

结合各处理单元的能力与水力特征，选择合理的处理单元组成；确定个处理单元的调控参数范围，列出基于整个系统运行的参数组合；不同控制参数条件下进行模拟运转，评价控制参数对综合处理效果的影响。

采用WEST软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固水处理实验（2）课程中关于污水处理过程的内容，使学生掌握污水处理厂运行过程的相关影响因素。

（实验系统4）管网输配水过程虚拟仿真实验系统

项目1：管网沉积物沉积释放虚拟仿真模拟实验

创建主干管道、次主干管道和枝干管道等管网，对上述创建的管网管径、坡度、沉积层厚度等参数进行初始化；设计模型模拟期间污水流速、流量和SS等参数。

采用ASM和ADM软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固城市环境工程规划与设计原理课程中关于管网沉积物的内容，使学生掌握管网沉积物的沉积释放原理。

项目2：管网水质迁移转化虚拟仿真模拟实验

借助虚拟仿真软件，设定管网进水水质和微生物参数，基于微生物生长代谢模拟结果对管网沿程水质变化进行模拟。

采用ASM和ADM软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固城市环境工程规划与设计原理课程中关于管网水质迁移转化的内容，使学生掌握管网水质变化原理。

项目3：城市内涝虚拟仿真实验

本实验主要针对典型城市中强降雨条件下内涝成因、危害和防治措施，通过软件模拟的方法，使学生掌握海绵城市建设的内涵和具体措施。

采用DEM软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固给水排水管网系统课程中关于城市内涝的内容，使学生掌握城市内涝产生的原因和危害。

项目4：给水管网水力、水质虚拟仿真实验

建立供水管网的物理模型、输入相关参数，按要求进行单时段水力模拟、延时水力模拟、非反应性示踪剂的水质模拟、反应物质的水质模拟，选择合理的图形、表格显示模式输出模拟结果，并对结果进行归纳、整理与分析。

采用EPANETH软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固给水排水管网系统课程中关于管网水力状态及水质变化规律的内容，使学生巩固并加深对供水管网的水力、水质变化基本原理和概念的理解。

项目5：基于GIS的给水管网信息集成与决策虚拟仿真实验

掌握基于GIS的给水管网信息化管理和决策的流程与方法，包括管网信息的计算机录入、修改，管线及各种设施的属性查询、定位以及统计、分析，并针对爆管、漏水等突发事故的抢修、维修制定相应的关闸方案等。

采用DEM软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固给水排水管网系统课程中关于给水管网信息集成与决策的内容，使学生掌握给水管网GIS的基本功能，了解管网信息化管理的内容和流程。

项目6：给水管网状态模拟与爆管检测虚拟仿真实验

进行给水管网的稳态水力模拟、动态实时模拟和爆管等突发事故的检测与预警，加深学生对管网运行状态模拟、事故预警方法的理解。

采用WPM软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固给水排水管网系统课程中关于给水管网状态模拟与爆管检测的内容，使学生加深学生对管网运行参数变化特点的理解。

项目7：离心泵的性能测试虚拟实验

学生通过视角的切换，了解到离心泵的结构构造，按照实验步骤，学习离心泵的操作方法，并完成离心泵在恒定转速下的特性曲线下的测定，完成离心泵的气蚀性能曲线的测定。采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固给水排水管网系统课程中关于离心泵性能测试的内容，使学生在虚拟的实验了解学习离心泵的操作方法，并掌握特性曲线的测定方法。

项目8：正渗透膜单孔道水力特性及膜污染控制虚拟仿真实验

分析正渗透膜的水力特性是优化膜处理、控制膜污染的重要内容。在实体实验中，通常只能得到大量膜丝组成膜处理设备的宏观处理效果，如单位时间水处理量等，且进行该类实验设备要求高、实验成本大、耗费时间长。本实验通过对正渗透膜水力特性及膜表面污染过程的仿真模拟，实现对正渗透膜水处理过程的微观观测。使学生能够直观的了解微观作用机理，进而加深对正渗透膜处理基本原理的理解、掌握。采用模块化的CFD软件制作。    

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过创新研究虚拟仿真实验，使学生巩固水污染控制课程中关于渗透膜的内容，使学生能够建立不同压强、浓度、壁面条件下的物理模型并进行计算。能够对计算结果进行定性分析和定量分析，使学生能够对不同物理条件下膜处理效果进行合理的预测，进而了解膜处理过程。

（实验系统5）建筑给水排水过程虚拟仿真实验系统

项目1：自动喷水灭火系统虚拟仿真实验

学生独立操作软件播放，了解各种喷头的喷水原理；模拟末端试水装置工作，理解其作用；模拟报警阀组的启动过程，理解各部件的作用；观察高位水箱、自喷水泵、消防水池、水泵接合器的工作关系。

采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固消防工程课程中关于自动喷水灭火系统的内容，使学生通过自动喷水灭火系统的软件操作，观察并理解系统的工作过程，掌握系统各个组成部分的作用及工作原理。

项目2：消火栓系统虚拟仿真实验

在模拟仿真实验过程中，首先要求学生独立操作软件播放，了解栓口、水带、水枪的连接方式，了解灭火的工作过程。之后根据实验指导书改变栓口压力，观察并记录充实水柱长度的变化。

采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固消防工程课程中关于消火栓灭火系统的内容，使学生巩固并加深对消火栓灭火系统工作原理的理解。

项目3：自动喷水灭火系统模拟仿真实验

学生独立操作软件播放，观察并理解火灾自动报警探测系统、自动报警控制系统的工作过程及原理。

采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学、给水排水工程专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固消防工程课程中关于自动喷水灭火系统运行过程的内容，使学生理解火灾自动报警、自动控制系统的工作过程。

模块四：大气环境虚拟仿真实验模块

模块简介：大气环境是环境类专业的重要组成部分。本实验模块结合“大气污染控制工程”、“通风与空气污染控制”、“环境系统工程”等主干课程的实验教学要求，利用Mike、Comsol Multiphysics 等各种模拟分析软件对大气污染防治技术的主要设备、典型工艺及大气污染过程等进行仿真分析及模型实验，作为实体实验的重要补充，揭示大气污染控制的基本理论、基本概念、基本原理及典型控制设备的工艺设计计算、工程设计方法，完成实体实验所无法完成的实践教学目标。从更深层次、更广视角培养学生分析和解决大气污染控制工程问题的能力，为学生进行大气污染控制工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。本模块包含3个实验系统：（1）大气处理设备虚拟仿真实验系统，（2）大气污染过程虚拟仿真实验系统，（3）大气污染处理工艺虚拟仿真实验系统。

（实验系统1）大气处理设备虚拟仿真实验系统

项目名称

功能简介

实施效果

项目1：填料塔吸收虚拟仿真实验

在三维的实验场景中按照实验步骤调节塔料吸收装置中相应的阀门，等待填料塔中各处气液接触达到稳定状态后，观察填料塔中的实验现象。采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固大气污染控制工程课程中关于填料塔吸收的内容，掌握气体速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响。

（实验系统2）大气污染过程虚拟仿真实验系统

项目1：城市大气污染物扩散过程虚拟仿真实验

借助虚拟仿真平台模拟大气高斯扩散过程，预测在不同污染源条件、气象条件及下垫面条件下某污染物浓度时空分布。

采用Mike软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固环境系统工程课程中关于大气高斯扩散过程的内容，预测在不同污染源、气象及下垫面等条件下污染物浓度时空分布。

项目2：节律收缩/扩张下肺腺泡内流场特性及细颗粒物(PM2.5)沉积的虚拟仿真实验

空气中细悬浮颗粒物（PM2.5）对空气的污染问题，受到了广泛的关注，也是环境类专业学生极具兴趣的课题。由于人体肺泡尺寸在微米量级、数量多、结构复杂，加之PM2.5颗粒物粒径极细、运动特征不同于一般颗粒物，所以肺腺泡区的气流运动和颗粒沉积特性难以通过实体实验手段直接获得。该虚拟仿真实验通过CFD软件的操作模块。运用层流、变形几何和流体流动粒子追踪等模块耦合计算，得出影响粒子沉积的主导因素。本实验采用CFD软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过研究创新虚拟仿真实验，使学生了解肺腺泡区域流场特性和颗粒物的沉积特性，对于强化学生对PM2.5的认识，提高学生对大气污染控制课程的兴趣，拓展大气污染课程实验教学。通过仿真分析学生能够对计算结果进行定性分析和定量分析，得到肺腺泡内流线和速度云图、粒子沉积率等参数。

项目3：高低温流体混合虚拟仿真实验

调节高低温流体实验装置的冷水阀门和热水阀门，控制冷热流体的流速，观察在不同条件下的混合温度，并结合专业软件进行数据采集后分析计算得到当前条件下的迹线图、压力云图、混合视频。

采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固大气污染控制工程课程中关于高低温流体混合的内容，使学生掌握高低温流体在不同流量条件下的混合的实验现象和数据云图并总结规律。

（实验系统3）大气污染处理工艺虚拟仿真实验系统

项目1：燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统设备单元虚拟仿真实验

设定燃煤锅炉及配套设备的基本型号参数，通过燃煤种类及大气参数优选脱硫除尘技术及相关配套设备。采用Comsol软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固环境系统工程课程中关于燃煤锅炉烟气脱硫除尘的内容，掌握燃煤锅炉烟气脱硫除尘的基本流程，了解粉尘和脱硫工艺的工作原理和方法。

模块五：固体废弃物处置虚拟仿真实验模块

模块简介：固体废物处理与处置是环境工程学科重要的组成部分，它的主要作用是提供固体废物污染控制工艺原理和过程设计方法。本试验模块结合环境工程专业“固体废物处理与处置”课程的实验要求，利用虚拟仿真实验和模拟计算软件对城市生活垃圾的主要预处理和处理方法进行模拟，使学生更加系统地掌握专业理论知识。该模块共包括2个实验系统：（1）固体废物预处理虚拟仿真实验系统；（2）固体废物处理技术虚拟仿真实验系统。

（实验系统1）固体废物预处理虚拟仿真实验系统

项目名称

功能简介

实施效果

项目1：西安市生活垃圾处理过程虚拟仿真实验

依托虚拟现实与多媒体技术，融合多种互动硬件设置，对生活垃圾处理全生命周期各环节进行真实的模拟仿真，了解固体废物各类产污环节的管理。采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固环境系统工程课程中关于城市生活垃圾处理的内容，掌握垃圾分选、垃圾回收、垃圾循环利用过程的经济核算和环境效益。

项目2：工业废渣浸出毒性虚拟仿真实验

工业废渣浸出毒性实验是《固体废弃物处置》课程实验的重要实验之一，但是在实体实验过程中存在工业废渣原料获取，废渣危害性的不可预知，存在安全隐患，处置难度大，费用高。因此，采取虚实结合的方式开展本实验，实体实验大组进行，虚拟实验独立完成，将虚拟实验作为前期预备实验。本实验采用Flash软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固固体废弃物处置课程中关于固体废弃物浸出毒性测试的内容，通过本实验，让学生掌握工业废渣的污染危害和溶出操作，通过工业废渣溶出实验的操作充分了解工业污染物在自然环境堆放的危害。

（实验系统2）固体废物处理技术虚拟仿真实验系统

项目1：垃圾填埋场衬垫层截污性能测定虚拟仿真实验

通过调整渗滤液水头、渗滤液中污染物浓度、土工膜、压实粘土衬垫层的基本参数，测定衬垫层的截污性能。采用POLLUTE软件制作。

主要面向环境工程、环境科学专业1~4年级学生，通过综合技能虚拟仿真实验，使学生巩固固体废物处理与处置课程中关于垃圾填埋场垫层截污性能的内容，掌握衬垫层截污性能的构成，掌握截污性能的计算方法。