工程流体力学汇总研究报告.pdf

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1、工程流体力学三级项目工程流体力学三级项目流体对曲面壁作用力分析流体对曲面壁作用力分析指导老师 ：班级：小组成员：制作时间：2012/10/12目录目录1.项目目的32.项目要求 33.公式推导计算过程44.Matlab 软件编程求解过程 65.分析比较96.小组成员感想97.参考文献112一、项目目的一、项目目的（1）学会流体作用在曲面壁上的力的分析方法（2）掌握流体作用在曲面壁上的力的推导过程（3）了解 Matlab 软件的简单使用二、项目要求二、项目要求一个闸门的横截面如图所示，垂直于直面的深度是6m,外形 x=2y+0.5y2，此闸门可以绕 0 点旋转，试以闸门浅的水深度为自变量，推导一

2、下参量的表达式；水平分力；垂直分力；作用在闸门上对原点 0 的顺时针方向转矩。3三、公式推导计算过程三、公式推导计算过程流体对曲面壁受力分布图此曲面在 XOZ 平面上的投影如图所示，在此截面上取微面积 dA，设其形心在水面以下的深度为 h，则此微分面积上所承受的压力为：dP=hdA此压力垂直于微元面积 dA，并指向右下方，与水平面成角，可将其分解为4水平分力：dPx=dPcos= hdAcos垂直分力：dPz= dPsin= hdAsin由图三可知dPcos为 dA 在垂面yoz 上的投影面dAx ，dAsin为 dA 在水平面 xoy 上的投影面积 dAz 因此上式可改写为dPx= hdAx

3、dPz= hdAz将上式沿曲面 ABCD 相应的投影面积积分，可得此曲面所受液体的总压力 P 为水平分力：Px=Ax hdAx竖直分力：Pz=Ax hdAz式中Ax hdAx 为曲面 ABCD 的垂直投影面积 Ax 绕 y轴的静力矩可表示为AxhdAx=hoAx式中，ho 为投影面积在 Ax 的形心在水面下的深度，所以总压力的水平分力：Px= h0Ax=bh2/2=29400h25垂直分力：Pz= v= boh(2y+0.5y2)dy= b(h2+h3/6)水平分力对原点 o 的顺时针方向力矩：Mx=2hPx/3垂直分力对原点 o 的顺时针方向力矩：Mz = x(h-y)bdx345=3920

4、0h +14700h +1470h作用在闸门上对原点 0 的顺时针方向矩为：M=Mx+Mz=58800h3+14700h4+1470h5四、Matlab 软件编程求解过程 syms h px=9800*0.5*6*h*hpx =29400*h2 syms y pz=9800*6*int(2*y+0.5*y*y,y0,h) pz=9800*6*int(2*y+0.5*y*y,y,0,h)pz =9800*h2*(h + 6) mx=px*2*h/3mx =69600*h3mz=6*9800*int(2*y+0.5*y2)*(h-y)*(2+y),y,0,h)mz =490*h3*(3*h2 +

5、30*h + 80) m=mx+mzm =490*h3*(3*h2 + 30*h + 80) + 19600*h3 ezplot(px,0 6) ezplot(pz,0 6) ezplot(m,0 6)（一）水平力分布曲线7（二）垂直分力曲线（三）原点 O 的顺时针方向力矩曲线8（五）分析比较计算推导方法要求我们：（1）有严谨的思维；（2）有较强的逻辑性；（3）有把复杂力分解为简单力的思路；（4）有积分的概念；软件编程要求我们：（1）熟悉软件的功能；（2）会编程，能模拟出想要的曲线；（3）有缜密的逻辑思维能力，有认真的态度。（六）小组成员感想（六）小组成员感想王晓丽：通过这几天大家在一起的讨论

6、、思考，首先我们学会了如何正确地分析静止流体对曲面壁的作用力即应该把总力分解成水平分力和竖直分力，这样使问题简单了很多；其次，我们学会了把整个流体分解成一个个微元体，对单个微元体进行受力分析，然后把所有微元体的受力进行叠加，学会了静止流体对曲面壁的受力分析过程；第三，我们初步掌握了 Matlab 软件的简单使用，学会了利用它进行数值分析，绘图，以及简单的编程；最后我们学会了团结合作，相信只要我们大家一起努力，什么事情都能解决。郎军：通过国庆假期期间和我们组组员之间的讨论，学习，交流，我对工程流体力学有了新的认识也学到了许9多东西。首先，通过这几天的学习，我对工程流体力学产生了浓厚的学习兴趣。其

7、次，我还在组员们的帮助下初步了解了 Matlab 软件以及它的基本使用。再次，在这个过程中小组的组员互相帮助，互相配合，团结合作使我们的项目得以完成，这充分反映了团队的力量！王璐：经过这次工程流体力学的三级项目，大家通过研究、思考，首先对所学的知识有了更深的印象和巩固，学会了如何正确地分析计算流体对于曲面壁的作用力及力矩，了解到所学的知识在实际工程当中的应用，同时对于 matlab 有了更多的解，也学会了基本的操作，了解到软件在实际应用和研究当中的重要作用，收获很大。也了解了团队的协作和采纳其他人的意见的重要性，在研究讨论中扬长避短，每个人起到最大的作用，通力合作，完成我们的任务。李林珏：在这

8、次课题的讨论研究中，我们通过多次的讨论，对静止流体对曲面壁的作用力有了更深刻的了解，通过查阅各种资料，掌握了将流体分割细化加以分析的方法。同时，也对 matlab 软件的功能及用法有了一定了解，并且尝试着进行一些入门的绘图分析。 更重要的是收获了我们组员共同协作得到的知识。 这种合作的讨论学习方式更能加深对知识的印象。余伟：由于我们小组不断的努力，终于成功的完成了这次的三级项目，通过此项目我懂得了好多以前所不知道的10东西：首先，流体看似很抽象，其实就时时刻刻存在我们的周围，通过它我们可以了解好多我们以前所不知道的；其次就是对于个人能力的提高，每一个数据的处理都需要极其的细心，稍微有一点的疏忽都会导致之前的努力白费而前功尽弃；再次就是对于团队合作的能力的培养，个人能力极其重要，但是团队合作也是不可缺少。( (六六) )参考文献参考文献1.工程流体力学（第三版）主编：谢振华 宋存义冶金工业出版社2007 年 9 月2.Matlab 从入门到精通主编：周建新人民邮电出版社2008 年 11 月11