CAE+VR如何真正进入课程，而不是停留在展示层面？国防科技大学将真实CFD数据用于三类虚拟风洞实验，深圳某大学则围绕多回路耦合自然循环排热系统，建设多工况、可查询、可漫游的核工程热工虚拟仿真平台。两个案例表明，MultiViz能够把专业仿真结果转化为教学资源，并支撑高校从单课程试点逐步走向专业实验包和虚拟仿真中心。
一、虚拟仿真实验的价值，最终要在课堂中验证
虚拟仿真实验可以降低设备和场地约束。但对于工程类课程，判断系统是否有效，不能只看场景是否逼真，还要看学生能否围绕真实工程问题开展观察、测量、比较和解释。
这要求虚拟实验同时具备专业实验对象、可靠的CAE（计算机辅助工程）数据和完整的交互逻辑。
MultiViz在其中承担CAE数据导入、后处理、轻量化和可视化资源输出，帮助教师把科研或工程计算成果转化为课程素材；MakeReal3D则将这些资源与CAD模型、实验场景、操作流程和VR终端融合，形成可实际部署的虚拟实验。
国防科技大学虚拟风洞与深圳某大学核工程热工系统，分别代表了流体力学基础教学和复杂能源系统认知两类应用路径。
二、案例一：国防科技大学虚拟风洞，让学生自主完成实验
风洞是空气动力学教学的重要设备，但建设和运行成本较高，实验组织要求严格。常规课堂中，学生往往以参观和教师演示为主，很难独立完成准备、操作、观察和分析的完整流程。
针对这一问题，国防科技大学建设了虚拟风洞仿真实验，将真实CFD（计算流体力学）结果与虚拟现实场景结合，形成三个相互衔接的实验模块。
低速风洞翼型测压实验
学生在虚拟环境中认识低速风洞的关键部件，按照实验流程开展翼型表面压力分布测量，理解翼型几何、迎角与压力变化之间的关系。系统既呈现设备和操作过程，也提供真实流场结果作为分析依据。
图1 低速风洞翼型测压实验
常规高超声速风洞双椭球测压实验
该模块围绕高超声速风洞结构、实验操作和双椭球表面压力分布展开。学生能够在安全的虚拟环境中反复熟悉操作步骤，并结合可视化数据理解高超声速再入类外形周围的流动特征。
图2 常规高超声速风洞双椭球测压实验
数值风洞流场认知实验
项目将圆柱绕流、翼型绕流、三角翼分离流、超声速混合层和高超声速双椭球等典型CFD结果引入VR环境。学生可以从不同视角观察流场，调整剖切位置，追踪流线，并比较雷诺数、迎角、马赫数等参数对流动状态的影响。
图3 数值风洞流场认知实验
三个模块形成了从设备认知、流程操作到流动物理分析的教学链条。学生可以自主实验，系统能够记录关键操作，教师也可在多人场景中观察和指导。
三、案例二：深圳某大学核工程热工系统，把复杂回路带入可探索空间
核工程热工水力系统包含多个设备、管路和工况。学生既要理解空间结构，又要分析压力、温度和流量变化。仅依靠二维流程图或分散曲线，很难形成结构、过程与数据的整体认知。
深圳某大学围绕多回路耦合自然循环排热系统，建设了结构学习与虚拟仿真平台。系统基于MultiViz和MakeReal3D，将多工况仿真数据与三维设备场景融合，用于自然循环流动不稳定性研究，以及强迫循环向自然循环切换过程的系统特性分析。
多工况仿真数据驱动
系统涵盖单相自然循环、两相自然循环、不同冷源温度、不同局部阻力系数，以及强迫循环转自然循环等典型工况。学生能够在统一场景中切换工况，对比系统响应，而不是在多份独立文件之间寻找关联。
实时曲线与设备数据联动
压力、液相温度、液相流量等数据由真实仿真结果驱动，并按时间变化形成曲线。学生点击不同设备部件后，可以查看对应位置的数据变化，把三维空间中的设备节点与二维曲线中的参数响应联系起来。
自主实验与结果分析
学生可按照"启动实验---观察曲线---查看结果"的流程开展探究，通过设备状态、数据曲线和空间关系分析工况变化。
多模式空间认知
核电源子系统提供透视观察、数值剖面、设备详情、动态组装动画和三维固定路线漫游等模式。复杂管路和设备连接关系由此从平面示意图转化为可进入、可拆解、可追踪的空间对象。
图4 核工程多回路热工虚拟仿真实验示意
MultiViz将多工况CAE结果处理为可视化资源，MakeReal3D完成设备模型、系统场景、交互流程与VR发布，使学生能够在同一环境中建立结构、过程与数据之间的联系。
四、两个案例共同说明了什么？
两个项目分属不同专业，但呈现出一致的教学价值。
**降低高成本、高风险实验的组织门槛。**虚拟实验不能替代所有实体实验，却可以承担设备认知、流程训练、典型工况分析和高风险环节预演，使有限的实体实验资源用于更关键的实践内容。
**扩大学生参与覆盖面。**从集中观摩或小组代表操作，转向每名学生可独立进入系统、完成任务并反复练习。
**支持重复实验和自主探究。**学生可以改变观察方式、切换工况、回放过程和查询数据，根据问题主动寻找证据，而不是只接受一次性演示。
**强化定量分析与工程认知。**真实CAE数据使云图、流线、曲线和测点数值具有计算依据，三维空间则帮助学生理解设备结构与物理场分布。
**支撑实验过程记录与评价。**关键操作、任务完成情况和数据探查过程可以被记录，为实验报告之外的过程性评价提供条件。
五、三种建设模式：从一门课开始，不必一步到位
高校可根据课程基础和数据积累选择不同建设起点。
单课程试点
选择一门已有CAE数据、教学目标明确的课程，先开展数据链路和基础交互的技术可行性验证；验证通过后，再按课程大纲建设完整的虚拟实验模块。
专业实验包
围绕一个专业方向建设三至五个关联模块，形成从基础现象到工程应用的课程资源组合。
虚拟仿真中心平台
面向学院或学校，将多课程、多教师和多类终端纳入统一的数据处理与VR发布流程。
建议从单课程试点开始，先验证CAE数据处理、VR呈现和基础交互链路，再根据课程目标建设完整实验模块，逐步扩展资源规模。
六、落地路径：先验证数据链路，再建设课程原型
朗迪锋面向高校提供"MultiViz CAE+VR融合教学"项目咨询。对于已有CAE数据、但尚不确定技术路线是否可行的课程，可先开展小范围技术可行性验证。
**需求与数据评估。**明确目标课程、现有CAE数据格式、数据规模、关键物理量、预期展示内容和终端条件，初步判断数据基础与技术适配性。
**技术可行性验证。**选取一份具有代表性的CAE数据或典型工况，验证数据导入、后处理、轻量化输出和VR环境呈现，并根据场景选择少量基础交互，如模型观察、剖切、测点查询或简单工况切换。
验证范围确认。 验证阶段原则上不包含完整实验流程编排、设备操作逻辑、教学任务设计、过程评价、定制界面和完整课件制作。具体验证内容、所需资料及实施方式，将结合数据复杂度和建设目标进一步确认。
**课程方案建设。**技术路线验证通过后，再围绕课程大纲设计实验步骤、交互逻辑、工况设置、观察任务和评价规则，形成可用于正式教学的单课程实验模块，并逐步扩展为专业实验包或虚拟仿真平台。
MultiViz CAE+VR融合教学项目咨询
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