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文檔簡介
《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
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