Ответы на экзаменационные вопросы № 1-22 по дисциплине «Основы научных исследований и проектирование» (Наука и научные исследования. Атомные энерготехнологические схемы)

1. Наука и научные исследования.

Наука – особый вид человеческой деятельности, направленный на выработку объективных системоорганизационных и обоснованных значений об окружающем мире. Основная деятельность – сбор фактов, их систематизация, вывод.

Научные исследования – процесс изучения, экспериментирования, концептуализации, выдвижения и проверки теорий и гипотез.

Виды исследований:

1. фундаментальные (глубокое и всестороннее изучение предмета с целью получения новых основополагающих знаний и закономерностей (физика, химия))

2. прикладные (исследования, использующие результаты фундаментальной науки для решения практических задач (биохимия, материаловедение))

3. научно-исследовательские и опытно-контсруктивные разработки (НИОКР)

Основные компоненты прикладных исследований:

1) постановка задач; 2) предварительный анализ имеющейся информации, условий и методов решения задач данного класса;3) формулировка исходных гипотез; 4) теоретический анализ гипотез; 5) планирование эксперимента и его организация; 6) анализ и обобщение результата; 7) проверка исходных гипотез на основе получения результатов; 8) окончательная формулировка новых фактов и законов, научные объяснения и прогнозирование; 9) внедрение результатов в производство.

2. Организация научных исследований. Две группы методов:

- теоретический (замена изучения реальных объектов на их математической модели)

- экспериментальный (наблюдения, измерения, корректировка, в ходе которой выявляются факторы, подтверждающие или опровергающие исходные предположения)

Экспериментальные исследования, являясь наиболее достоверными, являются приближенными вследствие наличия неучтенных факторов. Неточность измерения можно снизить подбором удачной методики, верным планированием.  Окончательное решение о достоверности эксперимента дает их проверка.

Научно – исследовательская работа (НИР) включает:

1) аналитических обзор; 2) теоретические и экспериментальные исследования; 3) анализ результатов; 4) общие выводы.

Результат НИР оформляется в виде отчета. Если работа является дорогостоящей, а уверенности в эффективности объекта нет, то проводится поисковое исследование, целью которого является оценка целесообразности проведения крупной НИР.

3. Подготовка и проведение лабораторных исследований.

Проводят в виде активного эксперимента с предварительным планированием. Требование к планированию:

1. экспериментальные данные должны быть обобщаемыми;

2. необходимо изучить влияние значимых факторов, но при этом их количество минимизировать;

3. количество опытов должно быть минимум;

4. результаты должны быть воспроизводимыми;

5. стоимость эксперимента и затраты на труд должны быть минимал.

6. результаты должны быть критически проанализированными и представляться в удобном для восприятия виде.

В лаборатории исследований всесторонне изучение невозможно, поэтому чаще всего используют зависимость критерия эффективности от отдельных факторов процесса, затем создается система уравнений, описывающих зависимости зависимых переменных от изменения независимых.

Одним из важных условий решения таких систем является условие однозначности – число, параметры которого однозначно характеризуют процесс.

Требования к экспериментам:

1) необходимо установить условия однозначности; 2) необходимо исследовать зависимость между параметрами входящими в условие однозначности; 3) из условия однозначности следует создать критерий подобия; 4) перенося результаты опытов на условия, отличающиеся от экспериментальных, необходимо соблюдать подобные условия однозначности и численное равенство критерий подобия.

5. Проведение экспериментов на опытных установках. После проведения исследовательских работ возникает проблема реализации процесса в промышленном масштабе. Она заключается в неидентичности единичных элементов процесса для лабораторных и промышленных условий. Поэтому для правильного проектирования промышленной установки необходимо провести исследования в масштабе между лабораторией и промышленностью. Цель исследований на таких установках – это пополнение сведений о процессе и определение оптимальных параметров. В промышленности проектируются опытные и опытно-промышленные установки. Назначение установок промышленно масштаба:

1) экспериментальная проверка пригодности типа аппарата; 2) получение