一套CAE仿真结果要成为可交互的VR实验资源，需要经过专业后处理、数据轻量化、场景融合、交互开发和终端发布。MultiViz负责把复杂CAE数据加工成可用的可视化资源，MakeReal3D负责将其与CAD模型、实验场景和教学逻辑融合。本篇以四个阶段和四类教学场景，说明CAE+VR虚拟实验如何从数据走向课堂。
一、从一份仿真结果到一套虚拟实验，中间还缺什么？
许多高校已经积累了CFD、结构有限元和热分析数据，也建设了VR实验室。但“有仿真数据”和“有VR设备”，并不等于已经拥有一套可以上课的虚拟实验。
原始CAE（计算机辅助工程）结果通常包含大量网格、变量和时间步，结构复杂，不适合直接作为课堂交互资源。VR场景还需要CAD模型、实验室环境、操作界面、实验步骤和评价逻辑。
因此，CAE+VR融合不是简单的文件导入，而是一条完整的资源生产链：
原始CAE结果 → 专业后处理 → 轻量化CAE资源 → CAD与实验场景融合 → 教学交互开发 → 多终端发布。
在这条链路中，MultiViz与MakeReal3D承担不同且互补的职责。
二、职责划分：MultiViz处理数据，MakeReal3D组织实验
MultiViz：把CAE结果转化为可用资源
图3 MakeReal3D软件界面
MakeReal3D负责导入MultiViz输出的CAE资源，同时导入CAD模型、实验设备、实验室场景和动画素材，完成空间位置、比例、坐标及显示效果的匹配。
在此基础上，开发人员可配置变量切换、数据显隐、探针查值、动画播放、工况切换、时间步控制、实验步骤引导和结果记录等交互逻辑，再将内容发布到PC、VR头盔、CAVE、CADWall或PowerWall等终端。
如果把虚拟实验比作一部科学纪录片，MultiViz负责从海量实验素材中提取可靠的数据画面，MakeReal3D则负责搭建场景、安排叙事和设计观众如何参与。
图4 MultiViz、MakeReal3D与显示交互系统组成
三、四个阶段，把CAE数据转化为教学资源
阶段一：CAE数据处理
首先在MultiViz中导入结构、流体、热分析或其他科学计算结果，检查网格、变量、时间步和工况信息。围绕课程目标建立可视化表达，提取需要讲授和分析的关键内容。
这一阶段不能只追求画面丰富，而要回答三个问题：学生需要观察什么现象？需要查询哪些数据？需要比较哪些工况？只有与实验目标对应，可视化结果才具备教学意义。
阶段二：数据轻量化与资源输出
原始CAE数据可能包含远超课堂需要的信息。MultiViz通过变量筛选、区域提取和可视化结果固化等方式，形成适合VR显示和交互的轻量化资源。
轻量化并不等于牺牲科学性，而是在保留关键物理信息的前提下，减少不必要的数据负担。就像教师不会把整套计算过程原封不动搬上课堂，而是选择最能说明问题的图表、剖面和实验数据。
阶段三：场景融合与交互开发
MakeReal3D读取轻量化CAE资源，并与CAD模型、设备环境和教学场景进行空间对齐。例如，把流场切片和流线放入风洞试验段，把应力云图叠加到结构模型，把温度场和热流矢量配置在散热系统内部。
随后开发教学交互：学生可以切换变量、移动剖切面、选择测点、播放瞬态动画、比较不同工况，并按照实验步骤完成观察和记录。教师还可以围绕课程要求设置操作顺序、分析任务和过程评价节点。
阶段四：多终端发布与教学应用
完成的虚拟实验可根据教学条件发布到不同终端。VR头盔适合独立探索；CAVE等沉浸式环境适合集体讲解；桌面端适合预习、复习和大范围部署。学校可依据课程规模和实验室条件选择呈现方式。
四、四类典型教学场景，数据各有不同的“进入方式”
1. 空气动力学虚拟风洞
在虚拟风洞中，学生可以认识稳定段、收缩段、试验段和扩散段等关键部件，并观察真实CFD（计算流体力学）结果。压力云图、速度切片、流线和涡结构被放置在对应空间位置，学生可改变观察视角、调整剖切面、查询测点并比较迎角或马赫数变化。
这类场景的重点不是复制一个风洞外观，而是让看不见的气流变得可观察、可测量、可解释。
图5 低速风洞翼型测压虚拟实验场景
2. 结构力学加载与损伤评估
结构实验可以将应力云图、位移云图和变形结果叠加在桥梁、机翼、车身或机械部件模型上。学生既能从整体观察载荷传递，也能进入内部或通过剖切视角检查局部区域，并利用探针查询节点的应力、应变和位移。
对于碰撞、冲击或复合材料分析，时间动画和分层观察能够帮助学生理解损伤如何发生和扩展，使抽象的力学响应形成连续的空间过程。
图6 汽车碰撞变形交互实验场景
3. 传热学虚拟热分析
温度场、热流矢量和等温面可叠加到电子设备舱、发动机舱或散热系统模型中。学生通过探针查询指定位置的温度和热流密度，追踪热量从热源、导热介质、散热器到空气的传播路径。
对于瞬态热分析，时间轴播放可以呈现设备启动、稳定运行和冷却阶段的温度演化。学生看到的不再是一张静态温度云图，而是一段可以暂停、回看和测量的热过程。
图7 差速器热分析实验场景
4. 多学科虚拟试验评审
毕业设计、研究生课题和课程综合设计往往同时涉及流体、结构与传热结果。通过MultiViz分别处理多学科CAE数据，再由MakeReal3D统一融合，学生可以在同一对象、同一空间坐标下对比不同物理场。
评审教师可切换变量、检查关键区域数据、比较设计方案，学生则需要基于可视化证据解释设计取舍。这种场景不仅训练软件操作，更训练工程表达、综合判断和技术论证能力。
图8 多学科CAE数据虚拟试验评审场景
五、MultiViz为何是技术链路中的关键环节？
如果没有专业的数据处理环节，VR场景容易停留在模型展示；如果直接加载庞大的原始仿真结果，系统又可能面临性能和交互组织问题。MultiViz连接了专业CAE分析与教学应用两端：
向前承接不同学科、不同格式的工程仿真结果；
在中间完成专业后处理、变量筛选和轻量化表达；
向后输出可用于MakeReal3D场景融合的CAE资源。
它的价值不是取代仿真软件，也不是取代VR开发平台，而是把已经计算完成的工程结果转换为适合虚拟实验使用的数据资产。只有完成这一步，真实CAE数据才能稳定进入场景、参与交互，并服务于明确的教学目标。
下一篇，我们将从技术链路转向高校实践：国防科技大学虚拟风洞与深圳某大学核工程热工系统，如何分别把CAE+VR应用于空气动力学和复杂能源系统教学。
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