Изучение газодинамики в рабочем пространстве печи высокоточного нагрева при различном количестве загруженных заготовок
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
В°ссообмена, горения.
В данной дипломной работе с помощью ПВК FLUENT проведено моделирование нагрева одной, двух, четырех заготовок в печи высокоточного нагрева
1 Методы моделирования в металлургии
.1 Эксперимент
Эксперимент занимает главенствующее место среди способов получения информации о внутренних взаимосвязях явлений в природе и технике. Экспериментальные поиски часто ведутся в таких областях, где теоретически нельзя сделать каких-либо предвидений. С помощью экспериментальных данных, получаемых непосредственно от изучаемых объектов, проверяется истинность теоретических предпосылок.
По мере роста сложности исследуемых процессов и явлений возрастают затраты на аппаратуру и проведение эксперимента. Для проведения некоторых специальных экспериментов требуется такое количество энергии, которое было бы достаточным для энергоснабжения города средней величины. При этом постоянно возрастает сложность решаемых задач, а большой объем информации, необходимой для выяснения внутренних взаимосвязей в природе и технике, заставляет применять все более сложные многомашинные комплексы для обработки информации, а характеристики объектов испытаний все чаще оказываются недоступными непосредственному измерению. Вследствие этого совокупность технико-экономических показателей, по которым проводится оценка испытуемого объекта или принимаются важные организационные и инженерные решения, не совпадает, как правило, с совокупностью параметров объекта, определяемых по результатам натурного эксперимента.
Под экспериментом понимается система операций и наблюдений, направленных на получение информации об объекте исследования. Составной частью эксперимента является опыт - воспроизведение исследуемого явления в определенных условиях при возможности регистрации и количественной оценки состояния или результатов функционирования исследуемого объекта [1]. Эксперимент проводится на промышленном оборудовании, лабораторной установке, физической или математической модели. При этом механизм изучаемого процесса известен лишь частично или совсем не известен. В таких случаях объект исследования можно представить в виде черного ящика - системы внутренних связей, недоступных исследователю. Известны лишь переменные величины, воздействующие на объект исследования, и величины, характеризующие его состояние или результаты функционирования. Первые называют входными величинами, или факторами, вторые выходными, или откликом (Рисунок 1).
Все факторы делятся на три группы:
- группа управляемых факторов X, значения которых выбираются и целенаправленно изменяются в ходе исследования. В каждом конкретном случае количество этих факторов и их числовые значения определены (либо изначально, либо при планировании эксперимента);
группа неуправляемых факторов W, значения которых известны (температура окружающей среды и т.п.);
- группа неуправляемых случайных факторов Z, значения которых неизвестны (неоднородность материала, колебания скорости потока и т.п.).
Рисунок 1 - Модель объекта исследования
В связи с наличием третьей группы факторов отклик - случайная величина, ее математическое ожидание как функция от управляемых факторов называется функцией отклика Y.
Для получения значимых результатов экспериментального исследования важно:
грамотно сформулировать цель эксперимента;
определить управляемые и случайные факторы, отклик - величину, характеризующую результат исследования, оценить диапазоны их изменения;
составить схему экспериментальной установки, определить необходимую точность измерения, как следствие - приборную базу;
составить план эксперимента, то есть определить количество экспериментов, уровни (значения) управляемых факторов;
провести статистическую обработку результатов эксперимента, опираясь на рекомендации теории;
наглядно оформить и провести анализ результатов.
От правильности формулирования цели эксперимента в значительной степени зависит успех самого эксперимента. Для грамотного формулирования необходимо четко представлять себе основные виды экспериментов. Их три: задачи, связанные с проверкой статистических гипотез, дисперсионный анализ и регрессионный анализ.
В задачах, связанных с проверкой статистических гипотез, формулируются основная (нулевая) Ho и конкурирующая H1 гипотезы. Далее планируется эксперимент, обрабатываются его результаты, с помощью статистических критериев с заданным уровнем надежности (то есть, вероятности правильного ответа) принимается одна из двух гипотез.
При дисперсионном анализе имеется один или несколько управляемых факторов и одна функция отклика. Необходимо установить, значимо ли (в статистическом смысле) влияние каждого фактора на функцию отклика, и упорядочить факторы (если их несколько) по степени влияния на функцию отклика.
При регрессионном анализе ставится задача отыскания функциональной зависимости математического ожидания отклика M(Y) от значений одного или нескольких факторов: M(Y)=f(X1) или M(Y)=f(X1,X2) и т.д. Это необходимо для прогнозирования значения функции отклика при некотором наборе значений факторов и для решения различных оптимизационных задач, связанных с данным процессом.
Объект исследования в эксперименте может представлять собой реально существующий процесс или явление. В этом случае эксперименты проводятся в реал