Исследование какого-либо явления или совокупности явлений, участвующих в рабочем процессе машины (аппарата) или какой-либо стадии этого процесса, можно осуществить также с помощью физического либо технического эксперимента. Основные задачи экспериментального исследования – проверка правильности теоретических предпосылок, качественное и количественное изучение протекающих процессов и отдельных явлений. Экспериментальное исследование выполняется на созданной для этого опытной установке, рабочий участок которой устроен так, что дает возможность изменять и измерять необходимые параметры. Иногда в качестве рабочего участка используется элемент машины или аппарата. В физическом эксперименте изучению подвергается явление, протекающее в машине или аппарате, но наиболее часто на экспериментальном участке воспроизводится какая-то часть процессов, характеризующих явление [1].
Экспериментальные исследования нагляднее теоретических, поскольку позволяют получить надежную и конкретную информацию за достаточно небольшой промежуток времени. Теоретические методы применимы для ограниченного круга задач, полученные результаты теоретических исследований подвергаются экспериментальной проверке (когда это возможно). Вместе с тем есть проблемы, которые в настоящее время можно решить только теоретическим путем (например, исследование теплофизических свойств газов при очень высокой температуре).
В процессе экспериментального исследования часто выявляются зависимости основных характерных параметров явления от многих факторов. При широком диапазоне изменения этих факторов возникает необходимость выполнения большого числа опытов [1, 2].
Экспериментальные исследования в наиболее общем случае осуществляются в несколько этапов:
а) разработка физической модели процесса;
б) составление программы и методики исследования;
в) разработка стенда и специальных приборов для лабораторных исследований;
г) сооружение стенда и изготовление специальных измерительных приборов, наладка стенда, проверка контрольноизмерительных приборов и проведение предварительных опытов с целью уточнения методики исследования;