第一篇：企業運營仿真實驗報告

浙江師范大學經濟與管理學院

企業運營仿真《實驗報告》

姓名：

學號：

編號：

專業：

年級：

實驗名稱：

實驗日期：

實驗機房及機號：

企業管理實驗分室

實驗指導教師：

葉永玲

實驗考核成績：

每次實驗及綜合成績見電腦清單----------1．實驗目的

運營仿真（人機）、（群體）模擬軟件在實驗的同時也是提供了一種互動學習的氛圍。它融角色扮演、決策分析、競爭合作于一體，提升了工商管理專業學生的管理理論和操作水平，讓學生感受到市場營運競爭的殘酷，體驗承擔經營的責任與風險，在成功和失敗的中體味市場環境變化的影響，感受如何考慮企業的收益及可利用的資源，權衡利弊。此外，在制定決策前，要計算自身企業的投入和產出，因為研發、生產、銷售等多價值環節最大化和成本環節最小化是實驗追求的復合目標。2．實驗基本原理和方法

教師實驗前需要向學生提供實驗指導書與任務書，解釋決策變量包括價格、廣告費用、計劃生產量、購料生產量、庫存、貸款、員工數量及其之間的邏輯關系，然后學生在多個決策變量和復合目標的基礎上進行一個市場的生產—銷售決策模擬實驗。《運營仿真——人機對抗版》和《運營仿真——群體對抗版》可配套使用，循序漸進。

模擬決策運行過程采用數字輸入和預算把關方式，決策數據輸入、競爭結果輸出均為報表形式，清晰易懂，并可直接在屏幕上顯示預算，決策成敗程度可自由預知。實驗開始后，1 系統即會進入第一周期決策數據輸入頁面，學生可依次輸入決策數據，以形成為一個完整的企業周期生產經營決策方案。學生輸入決策數據時，單擊各個決策項目內容，即可獲得各項決策的幫助內容。

預算后的企業預算報告中含有：《市場生產數據報告》、《成本類型核算報告》、《成本發生部門核算報告》、《成本承擔單元報告》、《利潤虧損核算報告》、《稅后利潤核算報告》、《利潤分配核算報告》、《生產經營財務報告》、《資產負債合計報告》和《預算后的評價總表》等各個報告選項。分別單擊各個選項，通過查看，可以了解一定決策方案下的企業產品市場銷售量、銷售額、設備負荷、人員負荷、生產成本、銷售利潤、貸款數額、現金流量、資產負債等經營成果及綜合評分結果數據。這些數據可供學生分析初始方案的得失和利弊，通過分析，進而修改初始決策方案，并重新修正決策。

第一周期的競爭結果數據、企業報告報表及評價總表數據分析完后，即可轉入到第二周期的運營仿真。學生可查看第二周期的市場形勢報告，根據新的市場形勢變化、結合上一周期主要競爭結果數據，分析競爭企業可能采取的經營戰略和銷售策略，制訂出本企業的經營戰略和銷售策略，并就第二周期的數據做出決策，輸入決策數據、顯示競爭結果、查看企業報告、顯示評價總表等。以后各周期 運營仿真過程均與此相同。重復上述過程，直至所有七個周期運營仿真過程全部完成。最后一個周期完成后，在主菜單中選擇“顯示評價總表”，即可顯示所有企業七個經營周期的主要決策數據、競爭結果數據和綜合評價數據。七個周期模擬決策完成后，由教師在主機進行實驗決策評價與分析。3．主要儀器設備及耗材

實驗分為40組，需要40臺裝有運營仿真（人機）、（群體）模擬軟件的電腦和一臺主機，且聯網運行。

4．實驗方案或技術路線

（1）市場形勢模擬

實際的市場經濟形勢是動態的，始終處于不斷的變化之中，這對企業的生產經營決策及其成果有著重大的影響。

市場經濟形勢變化主要表現在產品銷售市場容量的變化和生產所需各種資源采購價格的變化上。市場容量的變化則又主要依據社會需求、社會購買力和價格指數的變化。所以，市場經濟形勢仿真應突出這一重點，構造出若干個以產品銷售市場容量和料材采購價格變化為主要內容的連續性經營周期，以使企業運營仿真模擬與現實情況盡可能地保持一致。

（2）市場營銷原理 系統設置的各模擬企業可交替生產特型產品。特型產品可在不同類型的市場上進行銷售。一般市場是各模擬企業一般產品的主要銷售市場，通過促銷手段運用進行市場競銷；

決策過程中須先察看周期形勢。依據市場周期經濟形勢變化，分析競爭企業可能實施的營銷策略，再結合本企業所擁有的生產經營條件，制訂出一定的經營戰略和銷售策略。通常，一定的經營戰略和銷售策略具體表現為對市場促銷手段的運用。系統設置的市場促銷手段主要為產品銷售價格、廣告費用投入、銷售人員數量和產品質量水平等四個。

（3）生產調整原理

根據市場銷售原理，可測算出可能達到的產品市場銷售量，進而依據以銷定產的原則進行設備和人員生產能力調整。通常，是在調整設備生產能力后，進行滿負荷（100％）運行條件下的生產人員招聘和辭退計算。

（4）材料訂購原理

材料訂購批量與資金占用成正比、與材料單價成反比，對產品成本影響較大。所以，在確定材料訂購批量時既要考慮滿足產品生產的需要，盡量減少資金積壓，又要充分利用批量價格折扣。

（5）成本核算原理

首先，系統根據企業擬定的生產經營決策方案，進行生產經營成本類型核算。其次，系統進行成本發生部門核算，最后，系統再進行成本承擔單元核算，計算出各類產品的產品成本和經營成果。

（6）中期貸款原理

中期貸款額計算公式為：中期貸款額=本周期的所有支出費用+本周期期末所必備的現金存量10萬元―本周期銷售收入的80%―上周期銷售收入的20%― 期初現金和其它收入

計算結果若為正值，此值即為需要的中期貸款額，并應略微多貸一些，留有余地，以防對銷售收入的判斷失誤，造成貸款不足而引發透支貸款；反之，計算結果若為負值，則表示企業現金擁有量已可滿足經營需要，此值即為余額，不必再向銀行貸款，不再作擴大性投資的話，進而可考慮運用余額購買有價證券（須區別的是：支出費用不一定就是成本費用，如本周期購買的原材料為45001個單位，支出原材料費用3.15百萬元，但用于當期生產的僅為29750個單位，即進入成本的原材料僅為2.08百萬元，其余的存放在倉庫中）。

（7）綜合評分原理

每周期的運營仿真過程結束后，系統將依據各企業的經營成果給出綜合評分，各指標評價權重預設值。主持人可對表中各評價指標權重進行修改，但各指標總權重累計數始終為100%。

5．實驗內容及步驟

（1）運營仿真開始后，參加者可以注冊時所填寫的學號和密碼登錄，進入運營仿真模塊。登錄后獲得所在組號，運營仿真過程中都將以此對參加者進行標識。

（2）進入運營仿真模塊，參加者須先察看周期形勢。一輪七個周期，每一周期都會呈現出不同的市場經濟形勢。經濟形勢的變化將直接影響參加者的經營決策競爭結果。

（3）擬訂決策方案，輸入決策數據前，參加者可通過察看、分析上一周期的企業競爭結果數據（第一周期可通過察看第0周期的數據）了解、掌握企業運行的基本狀態。

（4）在分析市場形勢變化和競爭企業營銷策略后，參加者即可擬訂初始方案，輸入決策數據。輸入決策數據過程中，參加者可點擊決策項目內容，以獲取決策幫助信息。

（5）啟動預算仿真周期模塊，可對擬訂的決策方案可能取得的經營成果進行測算，通過對預算結果數據的分析，調整輸入數據，優化決策方案。可反復測算，不斷優化。

（6）調整好各項決策數據后，提交最終決策方案，啟動計算模塊對決策方案進行計算。

（7）啟動顯示競爭結果模塊，參加者可察看到競爭結果數據，這些數據主要包含有各參加者決策方案下的產品市場銷售量、銷售額、市場占有率、庫存量及主要成果等。

（8）啟動查看評價總表模塊，參加者可結合評分標準，比較各項評價指標分數得失，對各決策方案從總體上做出評價，因評價均相對而言，故決策應力求各指標的平衡。

（9）啟動查看企業報告模塊，參加者可獲得競爭條件下本企業決策方案實施后的市場生產報告、成本核算報告、企業財務報告、資產負債報告等，供下周期決策分析用。

（10）運營仿真實驗一輪進行七個周期。所有七個周期仿真過程完成后，參加者可相互之間展開討論，交流心得，也可以選擇開始新一輪的決策。教師根據參加者最后一輪的最終經營成果數據和系統評分，給出最終成績。

6．實驗小結

通過模擬決策實驗，學會、領悟了做市場細分并了解市場細分的具體內容與方法；會分析各種復雜的市場環境；學會市場預測；會應用科學定價方法；會應用營銷策略與技巧；懂得市場營銷成功與否對企業的重大影響；根據市場對產品質量的需求度（比較其它企業產品質量和價格情況），確定投入研發費用；生產部、采購部以及財務部的實戰模擬是包含在以上兩個部門的多期模擬中，自己在部門角色輪換中，都能感受到各部門，各種崗位的職能與作用；感受到企業決策的各個環節、各個部門的綜合效率與系統思考，綜合運用多門專業課相關知識做出有利于全局與長期（多期模擬）的優勝決策。最終在實驗指導老師的點評下得出優勝模擬決策的系統規律。

（一）企業運營仿真實驗優勝決策要點

1、人機對抗第1周期決策數據輸入

（1）購買原材料量、附件量：分別填入45001 進入圓圈1，查看第0周期形式，說明原材料、附件批量定購的折扣，填入45001件。查看第1周期形式，說明價格波動時，可以酌情（最少）25001或（最多）70001的數量。

（2）特殊產品數：查看第1周期形勢（批量訂購）

為了精確原材料、附件采購的數量，需要決策特殊產品（Ｂ型或Ｉ型）的數量。進入圓圈1，查看第1周期形勢，把批量訂購（特殊產品B型或I型）的數量直接復制到特殊產品數。

說明特殊產品的特殊表現為只需要原材料，不需要附件。一般地，原材料的數量大于附件的數量，差額就是特殊產品的數量，即原材料的數量＝附件的數量＋特殊產品的數量。特殊產品B型和I型差別在于一條生產線對應的一般產品的生產能力為6500臺，特殊產品B型的生產能力為6500臺（6500臺÷0.9＝7200臺），特殊產品I型的生產能力為6500臺（6500臺÷1.1＝5900臺）；一個生產人員對應的一般產品的生產能力為250臺，特殊產品B型的生產能力為280臺（250臺÷0.9＝280臺），特殊產品I型的生產能力為227臺（6500臺÷1.1＝227臺）。一般不用考慮B型和I型的微小差別。

（3）一般市場產品計劃量：填入25000 查看0周期數據能看到市場容量2300萬元（系統每期隨機給出的市場容量圍繞2300萬元波動，競爭者每期一般市場價格圍繞1150元波動，為了保證一般市場產品計劃量×一般市場價格＞2300萬元，一般市場產品計劃量為25000臺較穩妥）。一般市場產品計劃量過小就不能最大限度提高銷售額，一般市場產品計劃量過大就超出了銷售額上限，形成企業產品庫存或競爭對手產品庫存。人機對抗總市場容量4600萬元＝2300萬元×2。

（4）生產線投資數：填入1 系統本身自帶了4條生產線（自帶生產人員94人，即每條生產線對應生產人員23人左右），1條生產線對應的生產能力為一般產品6500臺，維修保養系數為0.9，即系統自帶生產能力為：4×6500臺×0.9＝23400臺。增加1條生產線對應的生產能力增加5850臺（6500臺×0.9＝5850臺），5條生產線對應的生產能力為29250臺。29250臺減去特殊產品數（5000臺左右）就是一般市場產品計劃量（25000臺左右）

生產線折舊10年，要增加生產線則盡可能在第1周期增加。第2期開始生產線投資數為0。

（5）生產人員招收數：填入27 1條生產線對應生產人員為23人左右（94÷4＝23.5），每期生產人員自行流動數為4人左右，生產人員招收數為27（23＋4＝27）。第2期開始生產人員招收數為4。生產人員與機器人相比費用基本相同。生產人員年薪3萬元＋福利費用≈4萬元，機器人為32萬元/8年＝4萬元。如要購買機器人，則應在第1周期購買。

5（6）為了精確決策一般市場產品計劃量（25000臺左右），需要把預算的市場生產數據報告中的設備負載率調整為100%。設備負載率小于100說明計劃量偏低，設備閑置。反之，計劃產量偏高，設備超荷。

（7）為了精確決策生產人員招收數（27人左右），需要把預算的市場生產數據報告中的員工負載率調整為100%。員工負載率小于100說明生產人員偏多，人員閑置。反之，生產人員偏少，人員加班。

在員工負載率無法調整為100%，寧愿小于100%。或者微調（調小）社會福利費用。（8）為了精確購買原材料量、附件量，需要把預算的市場生產數據報告中的原材料、附件的期末庫存量調整為0（一般直接復制原材料、附件消耗一欄對應的數據。有期初庫存時還要減去期初庫存）。

購買原材料量、附件量最少不能小于25001，否則寧愿庫存。

也可以查看圓圈1每周期形勢對應的原材料、附件的價格波動，趁便宜的周期，最大限度購買（價格降幅超過10%時可買45001，價格降幅超過20%時可買上限70001，寧愿庫存。然后下一周期不購買或購買小于25001）。

（9）一般市場價格：填入1120 一般市場價格區間為950~1150元，價格是決定銷量的最重要變量（一般市場價格、廣告費用、銷售人員數、科研人員數共同的組合效應決定銷量），1150的價格與22000銷量對應，價格與銷量的對應關系（950，200%），（1150，100%）和（1350，50%）。圍繞1150的價格與22000銷量對應的基數，大約每減1元價格對應增加100臺銷量為100（1120的價格與25000的銷量基本對應），大約每增1元價格對應減少50臺銷量。考慮到競爭對手的價格，人機實驗850~1250都可能。一般市場價格＞投標價格＞一般市場的產品成本（點擊圓圈5，可以查看前一周期是誰中標及中標價格，還可以查看前一周期一般市場的產品成本）。從第2期開始，參考上周期產品庫存（點擊圓圈6，各企業生產經營決策評價總表中的生產類指標中的累積產品庫存）和上周期競爭對手的價格（點擊圓圈6，各企業生產經營決策評價總表中的市場類指標中的一般市場價格）做調整。

在沒有庫存的前提下盡可能高價格。預算的市場生產數據報告中的一般產品的期末庫存應為0。

（10）廣告費用投入：填入1.8 廣告費用投入區間為1~4百萬元，廣告也決定銷量。廣告費用投入占銷售額7%左右時，廣告邊際效應達到最大值。1.8百萬元為佳（25000臺×1000元×7%＝1.75百萬元）。

廣告費用投入每期均可以精確計算（一般市場產品計劃量×一般市場價格×7%）。從第2期開始，廣告費用投入既可以精確計算，也可以參考上周期產品庫存（點擊圓圈6，各企業生產經營決策評價總表中的生產類指標中的累積產品庫存）和上周期競爭對手的廣告費用（點擊圓圈6，各企業生產經營決策評價總表中的市場類指標中的廣告費用）做調整。

（11）銷售人員個數：填入50 銷售人員個數區間為40~80人，45為佳，銷售人員也決定銷量。銷售人員的費用占銷售額7%左右時，推銷邊際效應達到最大值。50人為佳（25000臺×1000元×7%÷3.5萬元＝50人）。銷售人員個數每期均可以精確計算（一般市場產品計劃量×一般市場價格×7%÷3.5萬元）。從第2期開始，銷售人員個數既可以精確計算，也可以參考上周期產品庫存（點擊圓圈6，各企業生產經營決策評價總表中的生產類指標中的累積產品庫存）和上周期競爭對手的銷售人員數（點擊圓圈6，各企業生產經營決策評價總表中的市場類指標中的銷售人員數）做調整。

（12）科研人員招收數：填入4 科研人員招收數區間為2~10，第1期4為佳，第2期及以后3為佳。科研人員改進的產品質量也決定銷量。每周期8人左右維持質量等級3的水平。科研人員改進的產品質量水平所起的效應可按 60% 比例遞減性地延續到以后各經營周期。

（13）中期貸款：取決于透支貸款額

先輸入0，然后在預算的資產負債合計報告中看透支貸款額，就是中期貸款額。（14）計劃支付股息：0.6 計劃支付股息區間為0.3~1，支付股息多少占評分權重比例較大（10%）。各周期累計支付股息總數越多，系統評分越高。但支付股息會減少總的盈虧累計（評分權重40%），所以不宜過多。當中期貸款額為0元，預算的資產負債合計報告中的透支貸款額也為0元時，計劃支付股息才實際生效。

（15）購買有價證券：取決于現金

當中期貸款額為0元，預算的資產負債合計報告中的透支貸款額也為0元時，在預算的資產負債合計報告中看現金額，再減去現金儲備0.1百萬元，就是購買有價證券額。購買有價證券會在下一周期帶來6％的利息收入。

（16）投標價格：一般市場的產品成本＜投標價格＜一般市場價格

投標產品是一般市場產品，企業中標的決定因素是投標價格。如有兩個以上企業的投標價格最低且相同的話，理論市場占有率較大的企業中標。點擊圓圈5，可以查看前一周期是誰中標及中標價格，還可以查看前一周期一般市場的產品成本，用于投標價格（一般市場的產品成本＜投標價格＜一般市場價格，投標價格同時參考前一周期的中標價格）參考。（17）所有指標完成后，點擊提交，點擊決策數據確認返回。然后對一般市場價格、廣告費用投入、銷售人員個數、計劃支付股息、科研人員招收數（也可以對管理合理化投資、投標價格、生產合理化投資）分別微調，每次微調一個數據，然后點擊預算，查看生產經營評價總表中的經營決策綜合評價的綜合評分的消長變化，確保每一個決策數據最優。

2、人機對抗決策優勝的關鍵變量

（1）一般市場價格（決定累積產品庫存與總的盈虧累計，總的盈虧累計占系統評分權重的40%，累積產品庫存也決定成敗）

7（2）中期貸款（如果生產線、機器人、廣告、原材料庫存、附件庫存、產品庫存等過大，中期貸款就會增加，中期貸款額占系統評分權重的24%）

（3）支付股息（沒有盈利時將無法支付股息，股息占系統評分權重的10%）（4）設備利用率100%，員工利用率100%；產品庫存0；透支額0；原材料庫存0（大于25001且是調整后的庫存0）；附件庫存0（大于25001且是調整后的庫存0）。第7期盡量消化各種庫存，最大限度變賣。

（5）購買有價證券（當中期貸款額為0元，預算的資產負債合計報告中的透支貸款額也為0元時，用現金最大限度購買有價證券）

（6）也可以創新，在第1周期上2條生產線。其他相應數據也大幅創新。

（7）按照上述方法提交決策數據后，每次微調一個數據，然后預算查看生產經營評價總表中的經營決策綜合評價的綜合評分的消長變化。

3、群體對抗第1周期決策數據輸入 群體對抗決策數據與人機對抗相同。

所有指標完成后，點擊確定，點擊預算仿真周期。然后對一般市場價格、廣告費用投入、銷售人員個數、計劃支付股息、科研人員招收數（也可以對管理合理化投資、投標價格、生產合理化投資）分別一個一個微調，每次微調一個數據，然后點擊預算仿真周期，查看生產經營評價總表中的經營決策綜合評價的綜合評分的消長變化，確保每一個決策數據最優。

4、群體對抗決策優勝的關鍵變量

（1）決策優勝的關鍵變量與人機對抗相同。注意計劃支付股息、投標價格的尾數處理。（2）按照人機對抗相同方法決策后，每次微調一個數據，然后預算查看生產經營評價總表中的經營決策綜合評價的綜合評分的消長變化。

（3）也可以創新，在第1周期上2條生產線。其他相應數據也大幅創新。額外增加1條生產線一次性投資費用為 400萬元，另需擴大廠房的一次性投資400萬元（總費用為800元）。額外增加1條生產線可增加生產能力6500臺，需要額外增加生產人員23人，需要額外增加6500原材料和6500附件，需要額外把一般市場價格下降65元。雖然第1周期會產生較多費用，但后續周期會有顯著的持續規模優勢。但如果人人都上2條生產線，市場容量并不會增加（2300萬元/企業），就會造成產品積壓6500臺/企業。

（二）企業運營仿真實驗競賽排名

（1）人機對抗實驗次數（7周期為1次）：

。群體對抗實驗次數（7周期為1次）：

。（2）人機對抗實驗，第7周期實驗競賽排名 ：第1次排名

；第2次排名

。（3）群體對抗實驗，第7周期實驗競賽排名：第1次排名

；第2次排名

；第3次排名

；第4次排名。

第二篇：仿真實驗報告

仿真軟件實驗

實驗名稱：基于電滲流的微通道門進樣的數值模擬

實驗日期：2013.9.4一、實驗目的1、對建模及仿真技術初步了解

2、學習并掌握Comsol Multiphysics的使用方法

3、了解電滲進樣原理并進行數值模擬

4、運用Comsol Multiphysics建立多場耦合模型，加深對多耦合場的認識

二、實驗設備

實驗室計算機，Comsol Multiphysics 3.5a軟件。

三、實驗步驟

1、建立多物理場操作平臺

打開軟件，模型導航窗口，“新增”菜單欄，點擊“多物理場”，依次新增：“微機電系統模塊/微流/斯 托 克 斯 流（mmglf）”

“ACDC模塊/靜態，電/傳導介質DC（emdc）”

“微 機 電 系 統 模 塊/微流/電動流（chekf）”

2、建立求解域

工作界面繪制矩形，參數設置：寬度6e-5，高度3e-6，中心（0,0）。復制該矩形，旋轉90°。兩矩形取聯集，消除內部邊界。5和9兩端點取圓角，半徑1e-6。求解域建立完畢。

3、網格劃分

菜單欄，網格，自由網格參數，通常網格尺寸，最大單元尺寸：4e-7。

4、設置求解域參數

求解域模式中，斯托克斯流和傳導介質物理場下參數無需改動，電動流物理場下，D各向同性，擴散系數1e-8，遷移率2e-11，x速度u，y速度v，勢

能V。

5、設置邊界條件

mmglf—入口1和7邊界“進口/層流流進/0.00005”

出口5和12邊界“出口/壓力，粘滯應力/0”；

emdc—入口1和7邊界“電位能/10V”

出口5和12邊界“接地”

其余邊界“電絕緣”；

chekf—入口1“濃度/1”，7“濃度/0”

出口5和12“通量/向內通量-nmflux_c_chekf”

其余邊界“絕緣/對稱”。

6、樣品預置

（1）求解器參數默認為穩態求解器，不用修改。

（2）求解器管理器設置求解模式：初始值/初始值表達式，點變量值不可解和線

性化/從初始值使用設定。

（3）首先求解流體，對斯托克斯流求解，觀察求解結果，用速度場表示。

（4）再求解電場，改變求解模式，點變量值不可解和線性化/當前解，對傳導介

質DC求解，觀察求解結果，用電位能表示。

（5）再求解電動流，不改變求解模式，觀察求解結果，用電動流濃度表示。

7、樣品上樣

（1）改變emdc進口，邊界7電位能由10改為3。對傳導介質DC求解，結果用

電位能表示。

（2）改變chekf進口，7邊界改為“通量/向內通量-nmflux_c_chekf”

；求解域

中x速度和y速度改為0去除載流作用；求解器設置改為瞬態求解器，時間改為“0:0.00001:0.00001”。求解模式全部使用當前解，對電動流求解，結果用濃度表示。

再求兩次解，完成上樣。

8、分離樣品

（1）改變chefk進口，7邊界“濃度/0”，1邊界“濃度/-nmflux_c_chekf”。

（2）改變cmdc進口，7邊界“電位能/10”，1邊界“電位能/3”。

（3）重新求解電場。求解模式為初始值表達式和當前解，對傳到介質DC求解，結果用電位能表示。

（4）樣品分離求解。求解模式全部為當前解，對電動流求解，結果用濃度表示。

四、實驗結果

五、討論

在本次試驗中，每一步操作都必須嚴格正確，而且參數的把握也一定要

到位，只有對每一步的設置做到精確無誤，才能保證最后的實驗結果。我在樣品上樣時一直未能獲得良好的上樣結果，發現對瞬態求解器的時間比例進行修改，可以獲得良好上樣結果，同時，在樣品分離改變chefk左進口濃度時發現修改數值導致結果錯誤，遂未修改濃度，得到了正確結果。因此，一定要在實驗時對參數正確設置。

通過對仿真實驗課程的學習，及本次試驗，我體會到仿真技術對于實驗的幫助非常巨大，使得實驗室進行的許多實驗可以通過計算機模擬直接完成，節省了資源消耗，并極大地提高了實驗效率。本課程的學習也讓我了解到了仿真及建模技術的要領。我也基本掌握了Comsol Multiphysics

這款軟件，我相信在今后我會將我對本課程的學習運用到實際中。

第三篇：物理仿真實驗報告

物理仿真實驗報告

良導體熱導率的動態法測量

日期

年 月 日

姓名

學號

班級

學院

評分

教師簽名

實驗簡介：

在測量熱導率的實驗中，最普遍采用的方法是穩態法，即在保持被測樣品各點溫度不隨時間變化的情況下測量熱流，然后求出熱導率，這種方法實驗條件要求嚴格不易測準．而動態法就將難于測準的熱學量的測量轉變為容易測準的長度測量，從而顯著降低測量誤差．

實驗原理：

實驗采用熱波法測量銅、鋁等良導體的熱導率。簡化問題，令熱量沿一維傳播，周邊隔熱,如圖1所示。根據熱傳導定律，單位時間內流過某垂直于傳播方向上面積A的熱量，即熱流為為截面積，文中?T?x?p?t??kA?T?x(1)，其中K為待測材料的熱導率，A是溫度對坐標x的梯度,負號表示熱量流動方向與溫度變化

?q?t?q?t?T?x22方向相反．dt時間內通過面積A流入的熱量dq=[()x?()x?dx]dt?kAdxdt

若沒有其他熱量來源或損耗，據能量守恒定律，dt時間內流入面積A的熱量等于溫度升高需要的熱量。dq=(c?Adx?T?t)dt,其中C，ρ分別為材料的比熱容與密度。所以任一時刻棒元熱?T?t?k?T?x22平衡方程為C?dxdx(2)由此可得熱流方程

?T?t=D

?T?x22(3)其中D=

kC?稱為熱擴散系數．式（3）的解將把各點的溫度隨時間的變化表示出來，具體形式取決于邊界條件，若令熱端的溫度按簡諧變化，即T=T0?Tmsin?t(4)其中Tm是熱端最高溫度，?為熱端溫度變化的角頻率。另一端用冷水冷卻，保持恒定低溫，則式（3）的解也就是棒中各點的溫度為??2DT=T0??x?Tmex?sin(?t??2Dx)(5), 其中T0是直流成分，是線性成分的斜率，從式（5）中可以看出：

1)熱端(x=0)處溫度按簡諧方式變化時，這種變化將以衰減波的形式在棒內向冷端傳播，稱為熱波．

2)熱波波速：V=2D?(6)3)熱波波長：??2?2D?(7)因此在熱端溫度變化的角頻率已知的情況下，只要測出波速或波長就可以計算出 D．然后再由D=2kC?2計算出材料的熱導率K．本實驗采用.式（6）可得V2?2kC??則k=VC?4?f?VC?4?T(8)其中，f、T分別為熱端溫度按簡諧變化的頻率和周期．實現上述測量的關鍵是：1)熱量在樣品中一維傳播．2)熱端溫度按簡諧變化．

實驗儀器：實驗儀器結構框圖見圖2(a)，該儀器包括樣品單元，控制單元和記錄單元三大部分．實際儀器由兩種工作方式：手動和程控．他們都含樣品單元和控制單元，不同的只是記錄單元．前者用高精度x-y記錄儀，后者用微機實現對整個系統的控制、數據的采集、記錄和繪圖，儀器主機由用絕熱材料緊裹側表面的園棒狀樣品（實驗取銅和鋁兩種樣品）、熱電偶列陣（傳感器）、實現邊界條件的脈動熱源及冷卻裝置組成。

實驗操作：

1． 打開水源，從出水口觀察流量，要求水流穩定。2． 打開電源開關，主機進入工作狀態。3． “程控”工作方式。

實驗數據：

銅樣品：銅的比熱C：385

?K 密度?：8.92×103 Kg/m3

鋁樣品：鋁的比熱C：906J/Kg?K 密度?:2.702×103Kg/m3

思考題：

1．如果想知道某一時刻t時材料棒上的熱波，即T~t曲線，將如何做？請畫出大概形狀。答：觀察測量狀態顯示中的運行時間，到待測時間，恩下操作欄中的暫停鍵即可得到某時刻材料棒上的熱波。

2．為什么較后面測量點的T~t曲線振幅越來越小？

答：高次諧波隨距離快速衰減，所以較后面測量點的的T~t曲線振幅越來越小。

第四篇：電磁場仿真實驗報告

電磁場仿真實驗報告

電氣工程學院 2011級2班 2011302540056 黃濤

實驗題目：

有一極長的方形金屬槽，邊寬為1m，除頂蓋電位為100sin(pi*x)V外，其它三面的電位均為零，試用差分法求槽內點位的分布。

1、有限差分法的原理

它的基本思想是將場域劃分成網格，用網格節點的差分方程近似代替場域內的偏微分方程，然后解這些差分方程求出離散節點上位函數的值。

一般來說，只要劃分得充分細，其結果就可達到足夠的精確度。

差分網格的劃分有多種不同的方式，這里將討論二維拉普拉斯方程的正方形網格劃分法。

如下圖1所示，用分別平行與x，y軸的兩組直線把場域D劃分成許多正方行網格，網格線的交點稱為節點，兩相鄰平行網格線間的距離h稱為步距。

用表示節點處的電位值。利用二元函數泰勒公式，可將與節點（xi，yi）直接相鄰的節點上的電位值表示為

上述公式經整理可得差分方程

這就是二維拉普拉斯方程的差分格式，它將場域內任意一點的位函數值表示為周圍直接相鄰的四個位函數值的平均值。這一關系式對場域內的每一節點都成立，也就是說，對場域的每一個節點都可以列出一個上式形式的差分方程，所有節點的差分方程構成聯立差分方程組。

已知的邊界條件經離散化后成為邊界點上已知數值。若場域的邊界正好落在網格點上，則將這些點賦予邊界上的位函數值。一般情況下，場域的邊界不一定正好落在網格節點上，最簡單的近似處理就是將最靠近邊界點的節點作為邊界節點，并將位函數的邊界值賦予這些節點。

2、差分方程的求解方法：簡單迭代法

先對靜電場內的節點賦予迭代初值，其上標（0）表示初始近似值。然后再按 下面的公式：

進行多次迭代（k=0,1,2,3…）。當兩次鄰近的迭代值差足夠小時，就認為得到了電位函數的近似數值解。

實驗程序： a=zeros(135,135);for i=1:135 a(i,i)=1;end;for i=1:7 a(15*i+1,15*i+2)=-0.25;a(15*i+1,15*i+16)=-0.25;a(15*i+1,15*i-14)=-0.25;end for i=1:7 a(15*i+15,15*i+14)=-0.25;a(15*i+15,15*i+30)=-0.25;a(15*i+15,15*i)=-0.25;end a(1,2)=-0.25;a(1,16)=-0.25;a(121,122)=-0.25;a(121,106)=-0.25;a(135,134)=-0.25;a(135,120)=-0.25;a(15,14)=-0.25;a(15,30)=-0.25;for i=2:14 a(i,i-1)=-0.25;a(i,i+1)=-0.25;a(i,i+15)=-0.25;end for i=122:134 a(i,i-1)=-0.25;a(i,i+1)=-0.25;a(i,i-15)=-0.25;end for i=1:7 for j=2:14;a(15*i+j,15*i+j-1)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j+1)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j+15)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j-15)=-0.25;end end b=a^(-1);c=zeros(135,1);for i=121:135 c(i,1)=25;end d=b*c;s=zeros(11,17);for i=2:16 s(11,j)=100*sin(pi.*i);end for i=1:9 for j=1:15 s(i+1,j+1)=d(15*(i-1)+j,1);end end subplot(1,2,1),mesh(s)axis([0,17,0,11,0,100])subplot(1,2,2),contour(s,32)實驗結果如下：

***010***65432151015

以上是劃分為135*135個網格的過程，同理可有如下數據：

（1）將題干場域劃分為16個網格，共有25各節點，其中16個邊界的節點的電位值是已知，現在要解的是經典場域內的9個內節點的電位值。而且先對此場域內的節點賦予了迭代初值均為1.第十七次迭代值：

0 70.7107 100.0000 70.7107 0 0 33.1810 46.9251 33.1811 0 0 15.0887 21.3387 15.0887 0 0 5.8352 8.2523 5.8352 0 0 0 0 0 0 第二十次迭代值：

0 70.7107 100.0000 70.7107 0 0 33.1812 46.9253 33.1812 0 0 15.0888 21.3388 15.0888 0 0 5.8353 8.2523 5.8353 0 0 0 0 0 0 當第十七次迭代以后，9個內節點的電位就不再發生變化了

（2）現在對此場域內的節點賦予了迭代初值均為6，并且進行了20次的迭代，最終場域內的9個節點的電位值如下：

0 70.7107 100.0000 70.7107 0 0 33.1812 46.9253 33.1812 0 0 15.0888 21.3388 15.0888 0 0 5.8353 8.2524 5.8353 0 0 0 0 0 0 由（1）與（2）的仿真結果最終可知：

在求解區域范圍、步長、邊界條件不變的情況下，迭代的次數越多，計 算的結果的精確度約高。反之，迭代的次數越少，計算結果的精確度就越低。在求解區域范圍，步長、邊界條件不變的情況下，靜電場域內節點的電位值與初次對節點賦予的初值沒有關系。

（3）將題干場域劃分為100個網格，共有121個節點，其中40個邊界的節點的電位值是已知，現在要解的是經典場域內的81個內節點的電位值。而且先對此場域內的節點賦予了迭代初值均為3.第二十次迭代值：

0 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 0 0 48.2854 66.3866 74.0119 77.3076 78.3009 77.4690 74.2874 66.6887 48.4991 0 0 27.0168 43.6521 52.8451 57.4418 58.9298 57.7234 53.3258 44.1789 27.3891 0 0 16.5163 28.9413 36.9756 41.4270 42.9609 41.7787 37.5756 29.5985 16.9803 0 0 10.5512 19.2828 25.4843 29.1706 30.5094 29.5435 26.1204 19.9791 11.0423 0 0 6.8488 12.8113 17.2975 20.0959 21.1586 20.4495 17.9004 13.4708 7.3135 0 0 4.4311 8.4049 11.5060 13.5063 14.2947 13.8111 12.0256 8.9729 4.8310 0 0 2.7968 5.3519 7.3931 8.7404 9.2875 8.9779 7.7977 5.7939 3.1078 0 0 1.6445 3.1640 4.3957 5.2207 5.5627 5.3809 4.6685 3.4620 1.8541 0 0 0.7662 1.4782 2.0595 2.4518 2.6160 2.5312 2.1947 1.6258 0.8700 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 第五十次迭代值：

0 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 0 0 48.8655 67.4302 75.3721 78.8226 79.8105 78.8295 75.3837 67.4429 48.8744 0 0 28.0421 45.4992 55.2553 60.1293 61.6104 60.1416 55.2763 45.5222 28.0583 0 0 17.8198 31.2938 40.0502 44.8604 46.3903 44.8765 40.0777 31.3239 17.8409 0 0 11.9629 21.8358 28.8270 32.9095 34.2501 32.9276 28.8578 21.8695 11.9865 0 0 8.2172 15.2911 20.5504 23.7407 24.8108 23.7588 20.5812 15.3247 8.2408 0 0 5.6353 10.5912 14.3788 16.7301 17.5298 16.7465 14.4066 10.6216 5.6566 0 0 3.7505 7.0859 9.6746 11.3039 11.8628 11.3171 9.6971 7.1104 3.7677 0 0 2.2945 4.3470 5.9536 6.9725 7.3239 6.9816 5.9691 4.3640 2.3065 0 0 1.0894 2.0667 2.8347 3.3238 3.4929 3.3283 2.8425 2.0752 1.0954 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 第五十一次迭代值：

0 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 0 0 48.8681 67.4348 75.3782 78.8295 79.8173 78.8357 75.3887 67.4463 48.8762 0 0 28.0468 45.5077 55.2663 60.1416 61.6227 60.1528 55.2854 45.5285 28.0614 0 0 17.8259 31.3049 40.0647 44.8765 46.4065 44.8912 40.0896 31.3321 17.8450 0 0 11.9697 21.8482 28.8432 32.9276 34.2681 32.9440 28.8710 21.8786 11.9911 0 0 8.2240 15.3035 20.5665 23.7588 24.8289 23.7751 20.5944 15.3339 8.2454 0 0 5.6414 10.6024 14.3934 16.7465 17.5462 16.7612 14.4186 10.6299 5.6608 0 0 3.7555 7.0949 9.6864 11.3171 11.8760 11.3290 9.7068 7.1171 3.7711 0 0 2.2980 4.3533 5.9617 6.9816 7.3330 6.9899 5.9758 4.3686 2.3088 0 0 1.0912 2.0698 2.8388 3.3283 3.4974 3.3325 2.8459 2.0775 1.0966 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 由以上仿真結果可知場域內的近似的電位值。

第五篇：仿真實驗報告

大學物理仿真實驗報告——塞曼效應 一、實驗簡介 塞曼效應就是物理學史上一個著名得實驗。荷蘭物理學家塞曼(Ｚeemaｎ)在 1896 年發現把產生光譜得光源置于足夠強得磁場中,磁場作用于發光體，使光譜發生變化,一條譜線即會分裂成幾條偏振化得譜線,這種現象稱為塞曼效應。

塞曼效應就是法拉第磁致旋光效應之后發現得又一個磁光效應。這個現象得發現就是對光得電磁理論得有力支持，證實了原子具有磁矩與空間取向量子化，使人們對物質光譜、原子、分子有更多了解.塞曼效應另一引人注目得發現就是由譜線得變化來確定離子得荷質比得大小、符號。根據洛侖茲（Ｈ、Ａ、Lｏrｅntｚ)得電子論,測得光譜得波長，譜線得增寬及外加磁場強度，即可稱得離子得荷質比．由塞曼效應與洛侖茲得電子論計算得到得這個結果極為重要，因為它發表在Ｊ、J 湯姆遜(J、J Thomｓｏn）宣布電子發現之前幾個月，Ｊ、J 湯姆遜正就是借助于塞曼效應由洛侖茲得理論算得得荷質比，與她自己所測得得陰極射線得荷質比進行比較具有相同得數量級,從而得到確實得證據,證明電子得存在。

塞曼效應被譽為繼 X 射線之后物理學最重要得發現之一。

1902 年,塞曼與洛侖茲因這一發現共同獲得了諾貝爾物理學獎(以表彰她們研究磁場對光得效應所作得特殊貢獻）.至今,塞曼效應依然就是研究原子內部能級結構得重要方法。

本實驗通過觀察并拍攝Ｈg(5４6、1nm)譜線在磁場中得分裂情況,研究塞曼分裂譜得特征，學習應用塞曼效應測量電子得荷質比與研究原子能級結構得方法。

二、實驗目得 1、學習觀察塞曼效應得方法觀察汞燈發出譜線得塞曼分裂； 2、觀察分裂譜線得偏振情況以及裂距與磁場強度得關系;3、利用塞曼分裂得裂距，計算電子得荷質比數值。

三、實驗原理 1、譜線在磁場中得能級分裂 設原子在無外磁場時得某個能級得能量為,相應得總角動量量子數、軌道量子數、自旋量子數分別為。當原子處于磁感應強度為得外磁場中時,這一原子能級將分裂為層。各層能量為

(1)其中為磁量子數,它得取值為，、、、,共個；為朗德因子；為玻爾磁矩()；為磁感應強度。

對于耦合（2)假設在無外磁場時,光源某條光譜線得波數為

(3）

式中 為普朗克常數；為光速。

而當光源處于外磁場中時,這條光譜線就會分裂成為若干條分線，每條分線波數為別為 hc B g M g M E EhcB? ? ? ? ? ?）

（）

（1 1 2 2 0 1 2 0 0~1~ ~ ~ ~? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

所以，分裂后譜線與原譜線得頻率差(波數形式)為

（4)式中腳標 1、2 分別表示原子躍遷后與躍遷前所處在得能級,為洛倫茲單位(),外磁場得單

位為(特斯拉)，波數得單位為。

得選擇定則就是：時為 成分，就是振動方向平行于磁場得線偏振光,只能在垂直于磁場得方向上才能觀察到,在平行于磁場方向上觀察不到,但當時，得躍遷被禁止;時,為成分，垂直于磁場觀察時為振動垂直于磁場得線偏振光,沿磁場正方向觀察時,為右旋偏振光, 為左旋偏振光.若躍遷前后能級得自旋量子數都等于零,塞曼分裂發上在單重態間，此時,無磁場時得一條譜線在磁場作用下分裂成三條譜線,其中對應得仍然就是態,對應得就是態,分裂后得譜線與原譜線得波數差.這種效應叫做正常塞曼效應。

下面以汞得譜線為例來說明譜線得分裂情況.汞得波長得譜線就是汞原子從到能級躍遷時產生得,其上下能級得有關量子數值與能級分裂圖形如表 1—1 所示。

表 1—1 原子態符號

0 1 1 2 1、0、—1 ２、0、—2 1 ２ 2 3/2 2、1、０、—1、—２ 3、3/２、0、－3/2、—3 可見,得一條譜線在磁場中分裂成了九條譜線，當垂直于磁場方向觀察時，中央三條譜線為成分，兩邊各三條譜線為成分;沿磁場方向觀察時,成分不出現,對應得六條線分別為右旋與左旋偏振光。

2、法布里—珀羅標準具 塞曼分裂得波長差很小，波長與波數得關系為,若波長得譜線在得磁場中，分裂譜線得波長差約只有。因此必須使用高分辨率得儀器來觀察。本實驗采用法布里—珀羅（）標準具。

標準具就是由平行放置得兩塊平面玻璃或石英玻璃板組成，在兩板相對得平面上鍍有高反射率得薄銀膜，為了消除兩平板背面反射光得干涉,每塊板都作成楔形。由于兩鍍膜面平行,若使用擴展光源，則產生等傾干涉條紋。具有相同入射角得光線在垂直于觀察方向得平面上得軌跡就是一組同心圓.若在光路上放置透鏡，則在透鏡焦平面上得到一組同心圓環圖樣．

在透射光束中,相鄰光束得光程差為

(5）

取

（6）

產生亮條紋得條件為

（7）

式中為干涉級次；為入射光波長.我們需要了解標準具得兩個特征參量就是 1、自由光譜范圍(標準具參數）

或同一光源發出得具有微小波長差得單色光與（），入射后將形成各自得圓環系列。對同一干涉級,波長大得干涉環直徑小，所示。如果與得波長差逐漸加大，使得得第級亮環與得第()級亮環重合,則有

（８)

得出

（9)由于大多數情況下，(８)式變為 并帶入（９）式,得到

(10）

它表明在中,當給定兩平面間隔后,入射光波長在間所產生得干涉圓環不發生重

疊.2、分辨本領

定義為光譜儀得分辨本領,對于標準具,它得分辨本領為

(11)為干涉級次,為精細度,它得物理意義就是在相鄰兩個干涉級之間能分辨得最大條紋數。依賴于平板內表面反射膜得反射率。

（1２）

反射率越高，精細度就越高，儀器能分辨開得條紋數就越多。

利用標準具，通過測量干涉環得直徑就可以測量各分裂譜線得波長或波長差。參見圖２,出射角為得圓環直徑與透鏡焦距間得關系為 ,對于近中心得圓環很小，可以認為，于就是有

(13)

代入到(7）式中，得

(14）

由上式可推出同一波長相鄰兩級與級圓環直徑得平方差為

(15)

可以瞧出,就是與干涉級次無關得常數.設波長與得第級干涉圓環直徑分別為與,由(１4)式與(15）式得

得出 波長差

(16)波數差

(１7)3、用塞曼效應計算電子荷質比 對于正常塞曼效應,分裂得波數差為

代入測量波數差公式(17)，得

（１8)

若已知與,從塞曼分裂中測量出各環直徑,就可以計算出電子荷質比。

四、實 驗內容 通過觀察綠線在外磁場中得分裂情況并測量電子荷質比。

1、在顯示器上調整并觀察光路。

實驗裝置圖

標準具光路圖(1)、在垂直于磁場方向觀察與紀錄譜線得分裂情況,用偏振片區分成分與成分,改變勵磁電流大小觀察譜線分裂得變化,同時觀察干涉圓環中成分得重疊.（2)、在平行于磁場方向觀察與紀錄譜線得分裂情況及變化。

(3）、利用計算機測量與計算電子得荷質比,打印結果。

五、實驗結果 經過測量可得

=１5４、０mｍ

＝166、0mm

Dk=1６6、0mm

Dｋ—１=25７、０ｍｍ

Ｄｋ’＝15４、0mm

Dk-1′=２５2、5mｍ

帶入上述公式可得電子得荷質比

取二者平均值得

實驗誤差 E=(1、72—１、64)/１、７６=４、7% 六、誤差分析 1.測量磁場時霍爾元件可能未與磁場完全垂直而導致測量得磁場偏小而導致結果偏大.2.未能給出法珀腔介質折射率而就是使用 n=1 代替而導致結果偏大。

3.在圖上找圓心時不夠準確而導致誤差.4.汞燈放置位置不一定就是垂直得，因此光線方向分量有誤差。

七、思考題 1、如何鑒別 F-P 標準具得兩反射面就是否嚴格平行？如發現不平行應該如何調節?例如,觀察到干涉紋從中心冒出來，應如何調節? 答:實驗時當眼睛上下左史移動時候,圓環無吞吐現象時說明 F—Ｐ標準具得兩反射面基本平行了.當發現不平衡時,利用標準具上得三個旋鈕來調節水平。如果當眼睛向某方向移動，觀察到干涉紋從中心冒出來時，由干涉公式可得該處得等傾干涉條紋所對應得厚度較大。此時應調節旋扭減小厚度;相反若干涉條紋有吞吐現象則條紋得級數在減小，那么該處得等傾條紋對應得厚度較小,此時應調節旋扭增加厚度。最后直至干涉條紋穩定,無吞吐現象發生.2、已知標準具間隔圈厚度 d=５mｍ，該標準具得自由光譜范圍就是多大?根據標準具自由光譜范圍及 546、１nm 譜線在磁場中得分裂情況，對磁感應強度有何要求?若 B=0、６2T, 分裂譜線中哪幾條將會發生重疊？ 標準具厚度 d=5mｍ

自由光譜范圍 ,所用得 Hg 燈λ=546、1n ｍ，故

Δλ＝1、065Ａ、故磁感應強度應大于 0、72T,若Ｂ=0、62T,中間得三條譜線將發生重疊.3、沿磁場方向觀察，Δm=1 與Δm＝-１得躍遷各產生那種圓偏振光?用實驗現象說明。

時，在垂直于磁場方向觀察到得都就是電矢量垂直于磁場得線偏振光，在平行于磁場方向上觀察到得都就是圓偏振光．這兩個輻射分量被稱為線。并且,當時，迎著或逆著磁場方向分別觀察到右旋或左旋前進得圓偏振光,這個分量被稱為線；當時，迎著或逆著磁場方向分別觀察到左旋或右旋前進得圓偏振光,這個分量被稱為線、結果如下：