《工程流體力學(xué)》三級項(xiàng)目報(bào)告

《工程流體力學(xué)》三級項(xiàng)目報(bào)告

流體對曲面壁作用力分布

班級：14級機(jī)電3班

指導(dǎo)老師：鄭小軍

小組成員：

目錄

項(xiàng)目目的和要求

二、小組成員及分工

三、計(jì)算過程

四、軟件編程求解

五、總結(jié)

六、參考文獻(xiàn)

項(xiàng)目目的及要求

1、項(xiàng)目目的

學(xué)習(xí)和掌握流體作用在曲面壁上的力，通過作用力對面積的記分

來算出，可以通過軟件來得出結(jié)果。

2、項(xiàng)目要求

(1)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，查找符號(hào)分析方面的軟件；

(2)掌握流體作用在曲面壁上的力的計(jì)算方法；

(3)查找英制量綱與國標(biāo)量綱的轉(zhuǎn)換；

(4)計(jì)算和分析流體作用在曲面壁上的力，求下圖中閘門寬度

1ft(英尺)寬度上的水平分力和垂直分力。

二、小組成員與分工

三、計(jì)算過程

(1)英制量綱與國標(biāo)量綱的轉(zhuǎn)換

lft=O.3047999995367米

18ft=18X0.3047999995367=5.486米

(2)受力分析推導(dǎo)：

設(shè)曲面ab的面積為A,置于液體之中，如上圖所示。液面通

大氣，即液面表壓強(qiáng)為零，在曲面ab上任取一微小面積dA(淹深

為h),其所受壓力

dF=PghdA

將dF分解為水平分力dFy和垂直分力dFz.然后分別在整個(gè)面

積A上求積分，得

F=JdF尸fAdFcos0

=JAPghdAy=pgJAhdAy

式中/AhdAy=h,Ay為面積A在zox坐標(biāo)面上的投影面Ay對ox軸的

面積矩(x軸垂直于紙面)，于是水平分力

3

F=PghcA=lX10X9.81X2.743X1.673N=45018.47N

其作用線通過A、投影面的壓力中心D

垂直分力

F2=fAdFz=JAdFsin。=/APghdAsin0=pgfAhdAz

式中A’,為面積A在yox坐標(biāo)面上的投影面積，九dF”為曲面ab上的

液柱體積V,稱這個(gè)體積為壓力體，于是有

Fz=PgV

即曲面上所受到的總壓力的垂直分力等于壓力體的液重，其作用線

通過壓力體的重心，其中體積V為曲面上半部分及其下半部分由于受

力方向不同所抵消之后的等效體積，于是垂直分力有

E=PgV=1000*9.81*[0.305*(Ji*R76-J3*R2/4)]

=1000*9.81*0.832

=8161.92N

對柱體曲面，所受總壓力的水平分力F、和垂直分力K,因?yàn)橐欢ü?/p>

面，合成的總作用力

F=V(F；+F，)=J(45018.472+8161.922)

=45752.37

它與垂直方向夾角

a=arctan(Fy/Fx)=79.72

同時(shí)壓力作用線必然通過垂直分力與水平分力的交點(diǎn)。

四、軟件編程

%1.已知參數(shù)

clear;

p=10"3;

g=9.81;

z=0:0.0001:5.486;

h=z/2;

A=0.3048*z;

%2.圖像繪制

z=0:0.0001:5.486;

Fz=1495.04*z「2;

plot(z,Fy);

%3.修改坐標(biāo)系

xlabel('z');

ylabel('Fy');

title('曲面壁受水平作用力');

axis([-28-2*10^45*10^4]);

%1.已知參數(shù)

clear;

p=l(T3;

g=9.81;

z=0:0.000001:2.743;

hl=sqrt(-z.2+5.4864*z+22.575)-3.9563;

Al=0.5*sqrt(-z/4+5.4864*z.3+22.575*z.2)-1.9782*z;

9⑵圖像繪制

z=0:0.000001:2.743;

Fy=l*Al;

plot(z,Fy);

%3.修改坐標(biāo)系

xlabel('z');

ylabelCFx,);

titleC下半曲面壁受水平作用力');

axis([O303]);

%1.已知參數(shù)

clear;

p=10^3;

g=9.81;

z=2.743:0.000001:5.486;

hl=sqrt(-z."2+5.4864*z+22.575)-3.9563;

Al=8.9458-sqrt(169.884-7.5252*z「2+41.286*z)+0.5*sqrt(-

z.*4+5.4864*z.3+22.575*z.2)-1.9782*z;

%2.圖像繪制

z=2.743:0.000001:5.486;

Fy=-1*A1;

plot(z,Fy);

燒.修改坐標(biāo)系

xlabel('z');

ylabel('Fx');

titleC下半曲面壁受水平作用力')；

%3.修改坐標(biāo)系

xlabel('z');

ylabel('Fx，);

titleC上半曲面壁受水平作用力')；

axis([2605]);

總結(jié):

在這次三級項(xiàng)目中，我們對流體力學(xué)進(jìn)一步的鞏固，加深和拓寬了所

學(xué)的知識(shí)，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意思

和競爭意識(shí)，熟悉掌握了流體力學(xué)的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了分析和解決

問題的能力。我們團(tuán)隊(duì)合作，共同分析，討論，在合作中提升自己,

并在此次三級項(xiàng)目中，掌握了MATLAB的基本運(yùn)用方法，提高了學(xué)習(xí)

和處理問題的能力。我們將繼續(xù)我們的學(xué)習(xí)，進(jìn)行跟深入的調(diào)查研究

來提升我們的實(shí)力，充實(shí)自己是自己能在日后的歷練中更快地找到自

己的方向。

五、參考文獻(xiàn)

[1]《工程流體力學(xué)》高殿榮張偉編