Изучение газодинамики в рабочем пространстве печи высокоточного нагрева при различном количестве загруженных заготовок
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ьном масштабе времени и пространства. В качестве функций отклика, как правило, стараются выбирать не абсолютные, а относительные величины. Часто проводятся модельные эксперименты на физических моделях объектов или процессов.
По характеру организации и методам обработки результатов эксперимент может быть пассивным или активным. В пассивном эксперименте исследователь наблюдает за объектом, не вмешиваясь в процесс его функционирования. В активном эксперименте исследователь сам изменяет уровень факторов.
К контролируемым факторам предъявляются следующие требования:
- управляемость - возможность поддерживать выбранный уровень в течение необходимого для измерения отрезка времени;
- достаточно высокая точность, с которой поддерживается и измеряется уровень фактора;
независимость - возможность задать любой уровень данного фактора вне зависимости от уровней других факторов;
совместимость - безопасность функционирования объекта исследования и возможность измерения отклика в любой точке той части факторного пространства, которая является областью экспериментирования [1].
Отклик оценивается по результатам прямых или косвенных измерений. Желательно, чтобы его можно было оценить количественно, в противном случае следует прибегнуть к ранжированию по заранее выбранной шкале (например, отлично - 80, хорошо - 60, удовлетворительно - 40, плохо - 20).
Способ оценки отклика зависит от природы отклика (случайная или неслучайная величина) и точности измерений.
Если отклик является неслучайной величиной и ошибки измерения малы по сравнению со значениями отклика, то при i-ом измерении получаем:
(1)
где - истинное значение отклика, - измеренное значение отклика, - по грешность измерения.
Если то погрешностью измерения можно пренебречь и полученное после первого измерения значение принять за истинное.
Если отклик является неслучайной величиной, а погрешностями измерений нельзя пренебречь, то для уменьшения влияния погрешностей производится многократное измерение отклика в одинаковых условиях (при одних и тех значениях уровней факторов).
За истинное значение отклика в данном случае принимают среднее арифметическое значение результатов параллельных измерений:
(2)
где m - количество проведенных экспериментов, - измеренное значение отклика.
Точность соответствия истинному значению тем выше, чем больше m.
1.1.1 Физическое моделирование
В настоящее время физическое моделирование применяется весьма широко, особенно для процессов, протекающих в сложных геометрических системах, а также для решения задач, связанных с движением жидкостей и газов. С помощью физического моделирования исследуют и ряд сложных процессов в металлургии, таких как взаимодействие газовой струи с жидким металлом и шлаком, разбрызгивание металла и шлака, горение и движение газов в металлургических печах и т.д.
Физическая модель характеризуется тем, что основные процессы, протекающие в ней и в оригинале, имеют одинаковую физическую природу, однако, это не означает тождественность обоих объектов. Процесс в физической модели обычно схематизирован по сравнению с процессом в оригинале и может протекать в иных по абсолютной величине пространственных и временных границах. Например, процесс движения горючих газов в промышленной печи можно изучить на модели, размещенной на столе. При этом внутренние границы оригинала и модели могут быть подобны лишь приблизительно, а вместо высокотемпературных продуктов сгорания в модели может двигаться обычный воздух.
Для построения моделей всех типов желательно располагать максимальной информацией об оригинале, однако, физическое моделирование позволяет ограничиться незначительными знаниями, например, перечнем физических величин, существенных для этих явлений. Кроме этого, физическое моделирование не требует знания математических связей между этими величинами, в отличие от математического моделирования. В этом заключается большое преимущество физического моделирования перед другими способами. Другое преимущество этого способа - наглядность получаемых результатов.
Недостатком физического моделирования, по сравнению с математическим, является необходимость изготовления моделей, подбора и комплектации оборудования и измерительных приборов, проведения экспериментов [2].
Широкое распространение вычислительной техники в настоящее время привело к тому, что значительная область задач, решавшихся раньше на физических моделях, отошла к математическому моделированию.
В основе физического моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие может иметь место лишь при замене одного объекта другим точно таким же. В случае же исследования масштабных физических моделей необходимо обеспечивать равенство безразмерных критериев подобия (определяющих критериев). Основные критерии подобия, применяемые в исследованиях по гидрогазодинамике и теплопередаче, приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Основные критерии подобия
КритерийНаименованиеФизический смысл и область применения123Критерий режима течения (Рейнольдса)Характеризует гидродинамический режим потока и определяет соотношение в нем сил инерции и молекулярного трения. Применяется при изучении вынужденных течений.Безразмерный коэффициент теплоотдачи (Крите?/p>