В учебном пособии приняты следующие сокращения
жүктеу/скачать 11,15 Mb.
|
Основы научных исследований. Курс лекций. БТ
- Бұл бет үшін навигация:
- Сложный исследовательский эксперимент
- Промышленный эксперимент
| Стендовые исследования проводят для изучения конкретного процесса, протекающего в исследуемом объекте, который обладает определенными физическими, химическими и другими свойствами. При стендовых исследованиях на основе сведений, полученных на стадии лабораторных экспериментов, уточняются характеристики объекта, его поведение при варьировании факторов, воздействующих на объект, определяются оптимальные условия функционирования объекта исследования. По результатам стендовых испытаний судят о различных недоработках, допущенных при расчетах или проектировании объекта, изделия или разработке технического процесса. Также в ходе стендовых исследований вырабатываются рекомендации относительно целесообразности серийного выпуска изделия и условий его эксплуатации.
Сложный исследовательский эксперимент – это разновидность стендовых исследований. Сложные экспериментальные установки для исследовательского эксперимента – ускорители, реакторы. Промышленный эксперимент проводится при создании нового изделия или организации технологического процесса по данным лабораторных или стендовых исследований, при оптимизации технологического процесса, проведении контрольно-выборочных испытаний для проверки качества выпускаемой продукции. Данный вид эксперимента является зеркальным отображением математического моделирования. Экспериментальный инструмент для математического моделирования – ЭВМ. На ней по составленным уравнениям и значениям параметров, полученным из измерительного эксперимента и выбранным в качестве определяющих, воспроизводится исследуемый процесс. В промышленном эксперименте установка (например, аэродинамическая труба, прочностной стенд и т. п.) применяется для сложного измерительного эксперимента, в котором известны описывающие его уравнения и тип исследуемого процесса. Данный процесс очень сложен, поэтому выполнить его математическое моделирование при современном уровне средств вычислительной техники невозможно. Применение новейших мощных ЭВМ позволяет решать простые задачи путем математического моделирования. Очень высока информативность промышленного эксперимента, однако сложность обработки данных делает его чрезвычайно трудоемким. Выделяют следующие промышленные эксперименты: модельные, полунатурные и натурные. Следующим признаком классификации является организация экспериментов. В связи с этим можно выделить: обычные (рутинные), специальные (технические), уникальные и смешанные эксперименты, проводимые в стационарных условиях или на подвижных объектах. Чаще всего встречаются обычные эксперименты. Они проводятся по стандартным методикам с использованием сравнительно простого локального экспериментального оборудования. Каждый эксперимент можно разбить на четыре основных этапа: формулировка задачи эксперимента; составление плана эксперимента; организация и проведение эксперимента; обработка и оценка результатов эксперимента, выводы и предложения. Процедура выбора числа и последовательности постановки опытов, необходимых и достаточных для достижения цели эксперимента с требуемой точностью, называется планированием эксперимента. Теория планирования эксперимента (ТПЭ) дает возможность при малом числе опытов получить математическую модель процесса и установить оптимальные пути его протекания. ТПЭ базируются на математической статистике и теории вероятностей, потому что результаты эксперимента главным образом являются случайными величинами или случайными процессами. Причиной этого могут послужить неконтролируемые условия проведения эксперимента, ошибки, возникающие в процессе наблюдений, измерений и т. д. Эксперимент дает возможность получить объективную, базирующуюся на опыте количественную и качественную информацию о параметрах, характеризующих исследуемый процесс или явление. В ходе эксперимента рассматривают результаты, полученные на этапе теоретического исследования, и адекватность разработанных математических моделей. Единственным способом проверки теории является эксперимент, подтверждающий его легитимность путем упрощения принятых допущений, которые создаются в строгом соответствии с заранее разработанным планом. В большинстве случаев экспериментальные исследования носят комплексный характер, поскольку посвящены изучению комплекса параметров процесса или явления. Они складываются из серий опытов, в каждом из них раскрывается влияние какого-то одного параметра на процесс или явление. Чтобы повысить достоверность результатов, все опыты можно произвести по нескольку раз (при постоянных условиях). Все данные, полученные в ходе эксперимента, заносятся в таблицы и на графики без каких-либо поправок, а затем обрабатываются. Общая последовательность проведения эксперимента: Формулирование цели. Выдвижение гипотезы об исследуемом объекте. Планирование эксперимента. Проведение эксперимента. Обработка и анализ результатов эксперимента. Проверка правильности выдвинутой гипотезы. Окончание эксперимента. Если правильность выдвинутой гипотезы (п. 6) подтвердилась, то осуществляется переход к п. 7, в противном случае – к п. 2. Обработку данных необходимо проводить для «очистки» их от погрешностей и ошибок и для определения общих закономерностей исследуемых явлений. Такая обработка в основном проводится на статистической основе по отработанным методикам с применением компьютерной техники. После обработки все данные сводятся в таблицы, графики, формулы для удобства использования. В любом эксперименте необходимо рассматривать полученные результаты и уточнять их, так как без этого весь процесс исследования не имеет смысла. Основная цель третьего этапа – разъяснение причинно-следственных связей исследуемых параметров процесса или явления. Устанавливается степень соответствия разработанной теории, рабочих моделей, выдвинутых гипотез описываемому процессу, явлению и т. п. Делается заключение о целесообразности практического использования разработанной модели, процесса или явления, обозначаются границы конструктивности разработанных моделей. Формулируются выводы, к тому же стремятся, насколько возможно, применять результаты к более широкому кругу явлений. На пятом этапе по результатам возможно проведение вспомогательных теоретических и экспериментальных исследований. Оценка эффективности проведенных исследований производится с целью: определения интервала для измеряемых величин; оценки достоверности измерений; установления существования корреляционной связи между измеряемыми величинами; установления соответствия результатов наблюдений некоторому физическому закону или математической зависимости; определения необходимых констант и доверительных интервалов для них (параметризация гипотезы). В целом количественный анализ эксперимента сводится к следующему ряду действий: оценка данных, отбор значимых изменений, оценка сложности гипотез по объему информации; формулирование гипотез для других физических моделей и выбор (по максимуму правдоподобия) модели, соответствующей совокупности измерений; оценка параметров моделей, изучение их зависимостей от других условий эксперимента. Даже в том случае, если рабочая гипотеза не подтвердилась, нужно указать первоначальную идею и причины, по которым гипотеза не подтвердилась. Краткая схема изложения результатов: Описать зависимость, в которой выявлены результаты значимых эффектов. Сопоставить однотипные зависимости при отличии некоторых параметров; оценить качественные изменения вида зависимости и величины эффекта при изменении данного параметра. Сравнить взаимосвязи зависимостей, которые были получены различными методами, изучить последовательность. Определить качественные и количественные соответствия, противоречия и выделить действительно новый материал. Обсудить, проанализировать варианты, сравнить с теорией, выдвинуть гипотезы о природе явлений и причинах вновь обнаруженных зависимостей. жүктеу/скачать 11,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|