基于超音速流动建立所需要的风洞造价大、实验时间成本、经济成本、安全成本极高等问题，通过设计超音速流动虚拟仿真实验教学系统，作为《流体力学》、《航空宇航推进》、《空气动力学》等课程实验组成部分。具体实验教学设计内容如下：

1.超音速风洞原理与可压缩流动机理认识：超音速风洞的工作原理与基本操作过程；

2.激波理论实验：激波的形成机理与激波前后物理参数变化规律，激波角与气流转角关系，斜激波到脱体激波的演化过程；

3.普朗特-迈耶流动实验：普朗特迈耶流动的流动特征与膨胀波的形成机理；

4.拉瓦尔喷管实验：不同条件下拉瓦尔喷管内的流动状态与特征；

5.飞行器自主设计与优化实验：自主设计几何模型进行超音速流动虚拟仿真实验。

实验内容系统完整地设计了可压缩流动的三个知识模块，即激波理论、普朗特-迈耶流动、拉瓦尔喷管，与气体动力学中的重点知识紧密相联，一一对应。同时，设计了飞行器自主设计优化实验，便于学生自主探究。该虚拟仿真教学实验系统使得学生不仅能够结合课堂理论知识，可以更加直观而深入地理解可压缩流体的运动规律，而且能够将力学理论知识与航天航空工程应用紧密衔接，自主探究高速流动中新型飞行器的结构设计与优化

超音速流动虚拟仿真实验系统教学设计模块