工程流體力學(xué)三級項目 鍛壓二班 5

1、工程流體力學(xué)課程三級項目變水頭下的液體出流研究報告學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 班 級： 鍛壓二班 指導(dǎo)教師： 劉濤 組 員： 朱林東 閆曉堯 郭子揚 2015-10-16燕山大學(xué)工程流體力學(xué)課程三級項目指導(dǎo)書1、整體思路將工程流體力學(xué)課程中學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識用于分析和解決工程實踐中出現(xiàn)的問題，使學(xué)生在項目分析中深入理解如何將所學(xué)理論知識應(yīng)用于解決實際問題的方法和思路。介紹先進(jìn)的計算輔助計算方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、學(xué)會學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)，綜合訓(xùn)練學(xué)生能力，提高學(xué)生綜合運用本專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，分析、理解和解決本專業(yè)及相關(guān)行業(yè)的理論和實踐問題的能力，并為后續(xù)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。2、目的和意義(1)通

2、過基于團隊的學(xué)生分工協(xié)作，在充分分析討論的基礎(chǔ)上，給出解決問題的方案。使學(xué)生在溝通能力、團隊合作能力等方面得到鍛煉和提高；(2)學(xué)會查閱文獻(xiàn)、閱讀相關(guān)技術(shù)資料和調(diào)查研究能力； (3)更深地了解工程實踐。3、具體實施方案教學(xué)時間安排鼓勵學(xué)生利用課外時間完成項目，課堂教學(xué)安排如下：設(shè)計內(nèi)容講解、匯報總結(jié)1學(xué)時2)項目成績項目教學(xué)從屬于課程教學(xué)，占本門課程總成績的10%。成績由二部分組成：(1) 組內(nèi)互評5分，最優(yōu)分和最差分相差不得小于1分；(2) 導(dǎo)師評分5分，最優(yōu)分和最差分相差不得小于1分；3)分組安排及指導(dǎo)老師鍛壓132班共19名學(xué)生，分成5個組；每個組4-5人，每組選1名組長。任課教師為指導(dǎo)

3、老師。燕山大學(xué)課題方向及要求：課題五、變水頭下的液體出流一、項目目的學(xué)習(xí)和掌握管變水頭下液體出流計算方法，及其計算機求解。二、項目要求1)、查閱相關(guān)文獻(xiàn)，查找符號分析方面的軟件；2)、掌握變水頭下的液體出流；3)、計算和分析，半徑為5m的半球形容器裝滿水，在最低位開面積 的小孔，液流多長時間放盡？4）、用軟件編程求解。三、要求在項目研究過程中：1)、每組組長對組內(nèi)人員的工作進(jìn)行分工，每個組內(nèi)成員根據(jù)自己的分工，向組長提交相應(yīng)的研究報告；2)、每個組內(nèi)成員報告完成后，組長組織成員對每個成員的報告進(jìn)行評議，并打分；3)、指導(dǎo)教師對每名學(xué)生的研究報告進(jìn)行評議，并打分；4)、組內(nèi)每個成員的報告匯總成總

4、研究報告，并制作匯報PPT，完成后，向指導(dǎo)教師提出答辯申請；5)、組織答辯，并打分。四、提交形式1)、匯總研究報告；2)、匯報PPT。 小組分工及貢獻(xiàn)姓 名課題組分工朱林東負(fù)責(zé)查閱資料,分析題目,及后期整理熟悉軟件并用軟件計算求解閆曉堯負(fù)責(zé)手算題目結(jié)果及報告的匯總及計算機求解郭子揚負(fù)責(zé)后期的制作，工作報告的匯總13目 錄小組分工及貢獻(xiàn)4第1章 緒論61.1 課題背景61.2 MATLAB軟件介紹6第2章 理論計算72.1 變截面容器液體出流72.2 半圓形截面液體出流8第3章 Matlab編程求解9結(jié)論10心得體會11參考文獻(xiàn)12小組評分13第1章 緒論1.1 課題背景當(dāng)液體通過孔口注入容器或

5、從容器中泄出時，其有效水頭隨時間改變，為孔口變水頭出流。這種出流的流速、流量都隨時間改變，屬非恒定流。給水工程中水池的注水和放空，水床的放空，船閘閘室的充水及放水等均屬變水頭出流之例。一般地，當(dāng)容器的面積較大或孔口的面積較小時，容器內(nèi)液面高程變化緩慢，則把整個非恒定流過程分成很多微小時段，在每一個微小的時間段內(nèi)，認(rèn)為液面的高程不變，孔口的恒定流公式仍然適用，這樣就把非恒定流的問題轉(zhuǎn)化為恒定流的問題來處理。變水頭出流的計算主要是計算泄空和充滿所需的間，或根據(jù)出流時間反求泄流量和液面高程變化情況。1.2 MATLAB軟件介紹MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠

6、（矩陣實驗室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、

7、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 第2章 理論計算2.1 等截面容器液體出流根據(jù)試驗資料，收縮管嘴在全部、完善收縮情況下，各項系數(shù)列于下表 收縮系數(shù) 阻力系數(shù) 流速系數(shù) 流量系數(shù)0.980.090.960.95下面分析等截面積、孔口面積為 形容器，水流經(jīng)孔口出流放空所需的時間。設(shè)時刻t時孔口的水頭為h，在微小的時段dt內(nèi)流經(jīng)孔口的體積為在相同的時段內(nèi)，容器內(nèi)液面降落 ，則體積減少為 容器內(nèi)減少的體積等于通過孔口流出的體積，即 對上式積分得水頭由 降至所需的時間 若，即容器放空，所用的時間為2.2

8、 半圓形截面液體出流半圓形截面的橫截面面積隨液體高度變化函數(shù)關(guān)系：又因為： 所以： 代入 整理得 又有課題可知 , ,取， 得 t =2739700 s 第3章 Matlab編程求解clear allh = 0:0.01:5;g=9.81;Cd=0.9;A0=1.5*10(-5);R=5y =(2*R*sqrt(h)-h.(3/2)*pi/( Cd * A0*sqrt(2*g)t=cumsum(y)*0.01t1=t(end)t2= trapz(h,y)figureplot(h,y,r-);hold onplot(h,t,b:)legend(被積函數(shù),積分曲線) 最后輸出得t = 274100

9、0 s被積函數(shù)與積分曲線結(jié)論項目-變水頭下的液體出流 確定了之后，我們組對課題進(jìn)行了仔細(xì)的分析，查閱教材發(fā)現(xiàn)該項目屬于第八章內(nèi)容，第七節(jié)講的剛好是我們的課題。于是我們五個人就把第八章內(nèi)容仔細(xì)的讀了一遍，有不懂的地方我們就相互討論、詢問他人或者去圖書館查閱相關(guān)資料。分析過課題之后，我們把項目分了兩大塊，一是手算求解，二是編程求解。然后對組內(nèi)成員進(jìn)行了明確的分工。手算求解不是什么大問題，編程求解就不同了，因為我們沒有人會matlab，于是我們就去圖書館查找資料來學(xué)習(xí)matlab。經(jīng)過幾天的努力，最終克服了種種困難，完成了該項目。經(jīng)過這次項目，我們懂得了團隊合作的重要性，并且簡單掌握了matlab的

10、應(yīng)用，總之收獲很多，以后一定要更正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，知其然，知其所以然。 心得體會朱林東：通過這次三級項目的分析以及完成過程，讓我們深入的理解了如何將所學(xué)理論知識應(yīng)用于解決實際問題的方法和理論，使學(xué)習(xí)由紙上談兵提高到了學(xué)以致用的高度，為以后的工作中解決工程實際問題做好鋪墊。此次項目的分析計算中需要用到matlab等軟件的輔助計算與設(shè)計，引導(dǎo)我們自主學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)先進(jìn)的計算軟件，提高了自學(xué)能力，訓(xùn)練了充分利用資源解決實際問題的綜合能力。 閆曉堯：我認(rèn)為，在這學(xué)期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其他能力上也都有了提高。更重要的是沒在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的天戰(zhàn)，只有不斷學(xué)習(xí)、時間，再學(xué)習(xí)、再實踐。 郭子揚：由于此次項目是班內(nèi)分組設(shè)計，在大家積極討論分析課題，尋找解決方案，以及最后大家分工制作的過程。經(jīng)過這些天的努力，項目終于完成?；叵胛覀冏鲰椖康倪^程，可以說是難易并存的。難在將所學(xué)知識的綜合與歸納，易在我們能