面向轴流式对旋除尘风机结构优化的实验设计问题
轴流式对旋除尘风机是一种吸入式除尘风机，主要作用于尘源，应用于矿井下破碎、料场运输、散料堆放、采煤工作面等产尘量大的工作环境，其结构示意图如图1所示。当叶轮高速旋转时，叶轮中各部分空气被带动一起旋转。在叶轮处的空气因受离心力的作用，被抛向叶轮的边缘，在叶轮处形成了真空，于是外部空气在压差的作用下不断地流入，补充到叶轮处，使风机具备了吸入空气和粉尘的能力。在风机吸入粉尘后会在内部和水雾相结合，水雾是由自动洒水降尘设备所产生，通过进水管道和风机连接，达到除尘的目的。
轴流式对旋除尘风机不仅不需要导流叶，也减少风机的轴向尺寸，在简化风机结构的同时，也保证风机性能和效率的稳定，且未产生更大的噪声。为了提高轴流式对旋除尘风机的除尘性能，拟基于流体模型和仿真模拟方法研究各个参数相互之间的干扰，对其一级叶轮叶片数量、二级叶轮叶片数量、一二级叶轮距离、风筒直径和叶轮至进口距离这5个主要的结构参数进行优化改进和参数匹配。并通过正交设计方法，对风机结构参数进行优化。
轴流式对旋除尘风机的仿真模型的初始参数设置为：一级叶片数量为15，二级叶片数量为7，一级和二级叶轮转速均为1450r/min，风筒直径为φ1030mm，叶轮至进口距离为750mm，叶轮轴间距离为300mm。在正交设计中拟考虑的因素如表1所示：
表1正交因素表
水平号
一级叶轮叶片数量A
二级叶轮叶片数量B
风筒直径C/mm
叶轮至进口距离D/mm
一二级叶轮距离E/mm
1
11
7
1010
700
225
2
12
9
1020
725
275
3
13
10
1030
800
300
4
14
11
1040
825
325
问题一：请根据上述信息对影响轴流式对旋除尘风机的性能因素进行分析，明确仿真实验的目标、拟考虑的实验因素及水平等。
问题二：请运用随机设计方法对仿真模拟过程进行实验设计，并对后续数据分析过程进行讨论。
问题三：请运用正交设计方法对参数的正交设计进行实验方案设计，对后续数据分析思路进行讨论。根据轴流式对旋除尘风机工作性质，对风机结果分析时，若将进口静压、进口全压、风机全压和风机效率的权重系数分别设置为0.5、0.2、0.2、0.1，探索如果将权重考虑到实验效果和数据分析。
课题任务及要求
课题任务
请根据上述信息设计，以实现轴流式对旋除尘风机结构优化设计，以实现用最小实验次数得到预计的实验目标，并对不同实验方法进行对比。
（2）相关要求
请结合本课题提供的相关信息，选取合适的实验设计方法，做出必要且合理的假设，讨论合理的数据分析方法。
提交课程研究报告一份，详细阐述研究过程，包括但不限于实验目的、实验因素和水平、拟考虑的实验流程和方法、实验数据分析等。
提交项目展示PPT一份，采用16:9的宽频格式，PPT汇报时间控制在15分钟以内。