正交試驗法及實例分析

1、PPT模板下載： 行業(yè)PPT模板： 節(jié)日PPT模板： PPT素材下載： PPT圖表下載： 優(yōu)秀PPT下載： PPT教程： Word教程： Excel教程： 資料下載： 范文下載： 1正交試驗設計2正交表3正交試驗設計的基本程序4混合通風下中庭內氣流特性的模擬是使用正交表來安排多因素 、多水平試驗 ， 并采用統(tǒng)計學方法分析實驗結果的一種實驗設計方法。1、基本概念、基本概念因子：因子：在進行實驗時,挑選中的安排實驗的因素水平：水平：各個因子的取值 處理數(shù)：處理數(shù)：在實驗中需要完成的不同因子的不同水平的組合，簡單來 說，即在實驗中需要進行操作的實驗工況的數(shù)目。噴水壓力p、空氣質量流速v、噴嘴孔徑d、

2、噴嘴間距這4個因素對噴水室熱交換效率的影響較為顯著。這是一個4因素3水平的試驗，全面試驗要做81次。例如：例如：表1 影響因素及水平取值2、基本特點、基本特點 用部分試驗來代替全面試驗用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結果的分析，了解全面試驗的情況。 正因為正交試驗是用部分試驗來代替全面試驗的，它不可能像全面試驗那樣對各因素效應、交互作用一一分析；當交互作用存在時，有可能出現(xiàn)交互作用的混雜。雖然正交試驗設計有上述不足，但它能通過部分試驗找到最優(yōu)水平組合 ，因而很受實際工作者青睞。3、基本原理、基本原理 正交試驗設計主要是根據(jù)均衡性的試驗設計原理來安排試驗，從選優(yōu)區(qū)全面試驗點中挑選出有代表

3、性的部分試驗點來進行試驗。 對于A、B、C 3個因素來說，可在27個全面試驗點中選擇9個試驗點，僅是全面試驗的三分之一。圖1 三因子、三水平試驗坐標圖A1B1C1 A1B2C2 A1B3C3A2B1C2 A2B2C3 A2B3C1A3B1C3 A3B2C1 A3B3C2 9個試驗點均衡地分布于整個立方體內，有很強的代表性，能夠比較全面地反映選優(yōu)區(qū)內的基本情況。 正交設計安排試驗和分析試驗結果都要用正交表，正交表是正正交表是正交設計的基礎交設計的基礎，依據(jù)合適的正交表，可合理安排實驗，減少重復性，并可對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)學概率統(tǒng)計分析。1、基本性質、基本性質 任一列中，各水平都出現(xiàn)，且出現(xiàn)的次數(shù)相等

4、任兩列之間各種不同水平的所有可能組合都出現(xiàn)，且對出現(xiàn)的次數(shù)相等 2、基本特點、基本特點 整齊可比性：是指每一個因素的各水平間具有可比性。 均勻分散：是指用正交表挑選出來的各因素水平組合在全部水平組合中的分布是均勻的 。 簡單易行3、正交表的分類、正交表的分類正交試驗設計的基本程序包括試驗方案設計試驗方案設計及試驗結果分析試驗結果分析兩部分。1、試驗方案設計、試驗方案設計試驗目的與要求試驗目的與要求試驗指標試驗指標選因素選因素確定水平確定水平選擇合適正交表選擇合適正交表表頭設計表頭設計列試驗方案列試驗方案試驗結果分析試驗結果分析2、試驗結果分析、試驗結果分析(1)直接比較。從直觀上比較所有實驗工

5、況下的實驗結果，選取最好的一項實驗工況作為優(yōu)化選擇。(2)優(yōu)水平組合，提出預測優(yōu)處理。即把所有的正交實驗結果進行簡單計算，得出各個因子對參考量的影響程度，從而進行優(yōu)化組合，為后續(xù)的研究工作提供參考。(3)極差分析。求出各個水平的平均值，選取最大值減去最小值，得出極差。極差大說明此因子在不同水平的作用下產(chǎn)生的差異大，屬于重要因子，極差小說明此因子在不同水平的作用下對實驗結果影響不大，屬于次要因子。再根據(jù)優(yōu)水平進行組，提出預測的優(yōu)化處理。(4)畫出趨勢圖進行直觀分析。求出各因子各水平的平均值，依此畫出此實驗所有因子的趨勢圖。趨勢圖越陡說明因子越重要，趨勢圖越平坦說明該因子的影響不大。(5)方差分析

6、。對于均方很小的因子，可將它作為誤差項而進行F檢驗。圖2 物理模型的平面圖、剖面圖和立面圖圖3 頂部加風機示意圖1、試驗目的與要求、試驗目的與要求 通過對熱壓通風時高層住宅建筑中庭空間內部氣流及溫度場進行了數(shù)值模擬研究，可知，當熱源呈對稱性分布時，中庭內部的風速和溫度場都有很好的分布特性。而當熱源非對稱分布時，中庭內部的溫度場分布不均，有所偏移，也因此對熱源上部住戶的熱舒適產(chǎn)生影響。為了改善中庭內部溫度場及風場的分布，在熱壓通風的基礎上輔以機械通風，改變中庭內部風場和溫度場的分布特性。 為了研究加上機械通風后中庭內部的氣流特性，利用正交試驗設計得到模擬工況，并處理模擬數(shù)據(jù)，得出對混合通風影響最

7、大的因素。2、試驗指標、試驗指標 采用正交試驗設計的方法，研究在各個因素作用下中庭中庭空間排風量空間排風量的大小，從而得到對混合通風影響最大的因素。3、選因素、選因素 熱源非對稱性集中分布時，由于此時中庭內部的風速及溫度分布存在偏移，且相對于熱源對稱分布時中庭內部的氣流分布不是很理想，因此，在各個熱源分布形式的情況下，分別考慮在中庭頂部出口和熱源層加上風機。熱源層加上風機的窗口為住戶和中庭空間連接的內窗口，安裝于此的風機定義為內窗風機。此外，在熱源層上加入風機時還必須考慮所放風機的位置。 因此共有4個因素，熱源分布形式熱源分布形式、頂部風機風量頂部風機風量、內窗風內窗風機風量機風量以及內窗風機

8、位置內窗風機位置。4、水平的確定、水平的確定所放風機的位置可選擇三個水平，分別為位于建筑的低層、中層、上層。但考慮到橫向氣流對中庭內部垂直氣流的阻斷作用，在建筑低層加上風機意義不大，因此，只考慮兩個高度水平，即建筑的中層和上層，分別定在建筑的第五層和第九層。熱源分布形式如表3，根據(jù)熱壓通風時高層住宅建筑中庭空間內部氣流及溫度場，case6和case9、case8和case10的中庭內部溫度及氣流分布相類似，可簡化混合通風所需要的模擬工況。且case6及cases時中庭內部溫度較低，可不考慮再加風機而更加降低中庭內部溫度。因此，可去掉case6及case8的工況，只選擇case5、case7、c

9、ase9和case10表3 熱源分布形式5、設計合適的正交表并列出試驗方案、設計合適的正交表并列出試驗方案表4 熱源非對稱集中分布混合通風模擬工況6、試驗結果分析、試驗結果分析表5 熱源非對稱集中分布混合通風模擬計算結果6、試驗結果分析、試驗結果分析表6 正交分析結果將各個水平的平均值在趨勢圖中表示出來，進行分析。圖6表示的是熱源非對稱集中分布時正交設計各因子的各個水平平均值的趨勢圖。其中，A、B、C、D分別代表工況、頂部風機、內窗風機、內窗風機安裝位置四個因子，從圖中可以看出，對混合通風影響最大的是頂部風機，其次是內窗風機，熱源分布次之，而內窗風機安裝位置的影響較其他三個因子最小。參考文獻參

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