燕山大学工程流体力学三级项目流体对曲面壁作用力分布研究报告

1、流体力学三级项目流体对曲面壁作用力分布班级： 小组成员： 指导老师：郑晓军目录一、 研究题目.3二、 研究目的.3三、 项目要求.3四、 研究方法.3五、 研究结果1、 笔算方法42、 VB编程方法53、 MATLAB编程方法.6六、 得出结论.9七、 参考文献.9八、 组内评分.9流体对曲面壁作用力分布一、 研究题目计算和分析流体作用在曲面壁上的力，一个闸门的横截面如图所示，垂直于纸面的深度是8m，外形x=0.2y2,此闸门可以绕O点旋转，试以闸门的水深度为自变量，推导以下参量的表达式：水平分力，垂直分力，作用在闸门上的顺时针方向力矩。二、 该课题研究的目的学习和掌握流体作用在曲面壁上的力，

2、通过作用力对面积的积分来算出，可以通过软件来得出结果。三、 项目要求1、 查阅相关文献，查找符号分析方面的软件2、 掌握流体作用在曲面壁上的力的计算方法四、 研究方法首先，我们小组成员进行了合理的分工，*同学主要进行理论分析和电脑软件编程，*同学主要进行流体力学知识的理论指导，*同学进行对软件的调试和校准，*同学主要是查找相关软件的教程并进行软件使用方面的指导，*同学主要是后期整理思路并制作PPT，研究报告等。进行分组以后，小组成员开始工作，我们经过几次讨论以后，形成了三个思路，第一个是普通的算法即笔算，这个方法虽然笨拙，但是确是最可靠的方法，可以帮助我们检验软件的出的结果，以防由于软件水平限

3、制造成错误，第二个是用VB编程，经过VB编程，将理论计算出的公式变换成代码输入给电脑，并给定h的具体值，就可以输出Fx,Fz,M三个量，第三个是用MATLAB进行公式的推算以及图形的绘制，经过把作用力对面积积分来得出最后的结果。五、 研究结果以下分别是我们三种方法得出的结果：1、 笔算2、 VB编程 代码：Private Sub Command1_Click()Dim a, h, shuiping, shuzhi, h0, Ax, M, V, x, y As Longa = 8h = Text1.Texth0 = h * 0.5Ax = h * 8V = 8 / 15 * h 3shuipin

4、g = 9800 * h0 * Axshuzhi = 9800 * VText3.Text = shuipingText4.Text = shuzhiM = 4 / 3 * h 3 + 4 / 125 * 9800 * h 5Text5.Text = MEnd Sub3、 MATLAB编程（1）输出Fx,Fz,M的公式代码：clc;clear;syms x h r;s=r*(h-sqrt(5*x)*20/sqrt(5*x);Fx=int(s,x,0,0.2*h2)w=r*(h-sqrt(5*x)*8;Fz=int(w,x,0,0.2*h2)q=r*(h-sqrt(5*x)*8*x+20*(h-

5、sqrt(5*x);M=int(q,x,0,0.2*h2)（2）MATLAB还可以给出图像代码：clc;clear;r=9800;h=input(请输入液面的高度h=);syms xs=r*(h-sqrt(5*x)*20/sqrt(5*x);Fx=int(s,x,0,0.2*h2)w=r*(h-sqrt(5*x)*8;Fz=int(w,x,0,0.2*h2)q=r*(h-sqrt(5*x)*8*x+20*(h-sqrt(5*x);M=int(q,x,0,0.2*h2)e=;f=;z=;for h=0:0.1:2 Fx=(-4)*h*r*(h - 2*(h2)(1/2); Fz =-(8*r*(

6、2*(h2)(3/2) - 3*h3)/15; M =(4*h5*r)/25 - (8*(h2)(3/2)/3 + 4*h3 - (16*r*(h2)(5/2)/125; z=z,Fx; e=e,Fz; f=f,M;endx=0:0.1:2;subplot(121);plot(x,z,-.);hold on;plot(x,e);title(Fx与h的关系);legend(Fx,Fz);subplot(122);plot(x,f);title(M与h的关系);gtext(F/N)gtext(h/m)gtext(M/N*m)gtext(h/m)六、结论通过三种方法，我们得出了结果Fx=-4*h*r*(h - 2*(h2)(1/2)Fz=-(8*r*(2*(h6)(1/2) - 3*h3)/15M=(4*h5*r)/25-(8*(h6)(1/2