3种误差的判断公式
一、框定
请你开始做仿真的时候,不要沉醉于,湍流模型a和湍流模型b之间细微的差异。咱们不妨粗暴一点,不管这一百种模型的差异,先对比有、无的区别。
只做两个算例,一个是湍流状态,一个是层流状态(无湍流)。有、无之间的差异就是不同湍流模型之间差异的外边界。
湍流模型之间有差异,但是模型之间的差异只有百分之几,远远小于湍流比层流增加的几十倍摩擦阻力。
吃馒头还是米饭之间的差异,只不过是多吃一口和少吃一口,远远小于有没有饭吃的差异。
如果你很幸运,发现误差的边界已经在可以接受的范围。恭喜你,找误差的任务提前完成了。
用很少的时间,圈定误差的最大范围。帮助你在混乱的干扰中,迅速抓住第一条线索。
二、拆分
框定边界,只给你圈定了整体的边界,有个合理的标尺。要搞清楚误差,还要拆分产品,定位误差的具体位置。
比如一架飞机,你可以分为头部、中部、尾部、翼、舵、发动机。分别列出每个部位的阻力。
于是你清楚地看到,哪些部位产生的阻力最多。再把这些重要部位的阻力拆分为:摩擦阻力、压差阻力。一般情况仿真中摩擦阻力的误差偏大。
先把产品拆分为几个有特点的部位,再把部位上的阻力拆分为两种来源。你就可以定位误差的来源了。
三、观察
从整个产品中定位到误差的来源,还不够,还要知道误差的原因。好比你知道嫌疑犯在哪个小区,还不够,你还要抓住他,找到凶器,获得口供,才可以定罪。
在误差来源部位,收集所有的信息。虽然你只是找阻力的误差。你却要把速度、压力、涡量、网格尺度……的数据都调出来。你要分析边界层发展过程,查询模型精准程度。看明白所有的数据,分析完所有的现象。
如果你看明白了,误差在什么位置、受什么因素影响、如何产生的。你终于可以给出靠谱的误差范围,完成了任务。
如果你还看不明白误差,就在这块区域、针对一个因素,从第一步“框定”做起,启动新的循环。
遵循从大到小,由面及里的原则,你就不会被产品的细节缠住。
循环框定、拆分、观察这三步,用最小的成本,抓住最主要的因素。
误差知识点
1丶系统误差(又称可测误差)
系统误差的测量结果在相同条件下测定时会偏向一边,或者偏大,或者偏小,不会时大时小、时正时负。它具有重复性、单向性、可测性。如果能找到产生误差的原因,并设法测定出其大小,那么系统误差可以通过校正的方法予以减少。
误差的来源有:
①仪器误差:是由使用的仪器本身不够精密所造成的。
②方法误差:是由分析方法本身造成的。例如热学实验中没有考虑散热所导致的热量损失、伏安法测电阻时没有考虑电表内阻对实验结果的影响等。
③试剂误差:是由所用蒸馏水含有杂质或使用的试剂不纯造成的。
④操作误差:是由操作人员掌握分析操作的条件不成熟、个人观察器官不敏锐和固有的习惯造成的。
⑤主观误差:是由操作人员主观原因,如观察判断能力的缺陷或不良习惯造成的。
2丶偶然误差(又称随机误差)
在相同条件下,对同一物理量进行多次测量,由于各种偶然因素,会出现测量值时而偏大,时而偏小的误差现象。
产生偶然误差的原因很多,例如读数时,视线的位置不正确,测量点的位置不准确,实验仪器由于环境温度、湿度、电源电压不稳定、振动等因素的影响而产生微小变化等等。这些因素的影响一般是微小的,而且难以确定某个因素产生的具体影响的大小,因此偶然误差难以找出原因加以排除。在确定的测量条件下,对同一物理量进行多次测量,并且用它的算术平均值作为该物理量的测量结果,能够比较好地减少偶然误差。
误差虽然不可避免,但经过科学的分析,可以掌握本次测量的精准程度,控制在容许的范围内。
误差练习题
1丶下列情况会导致系统误差的是( )
A.刻度尺刻度不均匀
B.测质量时,天平没有调节水平
C.用光电门测瞬时速度时,遮光片较宽
D.读数时,对最小分度的后一位进行估读
【答案】ABC
2丶关于测量误差、有效数字问题,下列说法中正确的是( )
A.若仔细地多测量几次,就能避免误差
B.要减小系统误差就得多次测量取平均值
C.3.20 cm、0.032 cm、3.20×102cm的有效数字位数相同
D.系统误差的特点是测量值比真实值总是偏大或总是偏小
【答案】D
3丶关于实验误差,下列说法中正确的是
A.实验误差是实验中产生的错误,是由于测量不仔细或测量工具不精密产生的
B.实验误差是不可避免的,但可以通过采用精密仪器或改进实验原理和方法来减小误差
C.多次测量取平均值,可以减少系统误差
D.采用图象法处理实验数据可以减少偶然误差
【答案】BD
4丶任何实验都存在误差,根据测量误差的性质和来源,误差分为系统误差和偶然误差,减小偶然误差的方法是__________;国际比赛用乒乓球和篮球的规格分别为40.0mm和246.0mm。一位同学用毫米刻度尺测量了一只乒乓球的直径和篮球的直径,记录的数值分别为40.1mm和246.4mm,则测乒乓球时的测量值的相对误差为__________,测篮球时的测量值的绝对误差为__________。
【答案】多次测量取平均值; 25% 0.4mm
5丶利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验时,实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于这个误差下列说法正确的是____________。
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
【答案】 BD
6丶实验中会存在误差,物理学中把测量值与真实值之差与真实值之比叫做相对误差,即。如图所示为测量电阻R的阻值时的部分电路,某次测量中测得电压表示数U=2.40V,电流表示数I=0.12A。不考虑偶然误差的影响。
(1)根据电流表、电压表示数,求电阻的测量值R1;
(2)已知电压表内阻RV=3000Ω,电流表内阻RA=0.4Ω,求电阻的真实值R2;
(3)求此次测量的相对误差。(结果保留一位有效数字)
【答案】(1)20Ω;(2)19.6Ω(3)2%