工程流体力学三级项目锻压二班5.docx

1、工程流体力学课程三级项目变水头下的液体出流研究报告学院： 机械工程学院班级：锻压二班指导教师：刘涛组员：朱林东闫晓尧郭子扬2015-10-16燕山大学燕山大学工程流体力学课程三级项目指导书1、整体思路将工程流体力学课程中学到的基础理论知识用于分析和解决工程实践中出现的问题，使学生在项目分析中深入理解如何将所学理论知识应用于解决实际问题的方法和思路。介绍先进的计算辅助计算方法，引导学生积极思考、学会学习、主动学习，综合训练学生能力，提高学生综合运用本专业基础理论知识，分析、理解和解决本专业及相关行业的理论和实践问题的能力，并为后续其他专业课程的学习打下基础。2、目的和意义(1)通过基于团队的学生

2、分工协作，在充分分析讨论的基础上，给出解决问题的方案。使学生在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼和提高；(2)学会查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力；(3)更深地了解工程实践。3、具体实施方案教学时间安排鼓励学生利用课外时间完成项目，课堂教学安排如下：设计内容讲解、汇报总结1 学时2) 项目成绩项目教学从属于课程教学，占本门课程总成绩的10%。成绩由二部分组成 ：(1)组内互评 5 分，最优分和最差分相差不得小于1 分；(2)导师评分 5 分，最优分和最差分相差不得小于1 分；3) 分组安排及指导老师锻压 13 2 班共 19 名学生，分成 5 个组；每个组 4-5 人，每组选 1 名

3、组长 。任课教师为指导老师。燕山大学课题方向及要求 ：课题五、变水头下的液体出流一、项目目的学习和掌握管变水头下液体出流计算方法，及其计算机求解。二、项目要求1)、查阅相关文献，查找符号分析方面的软件；2)、掌握变水头下的液体出流；3)、计算和分析，半径为 5m 的半球形容器装满水，在最低位开面积 A0 1.5*10 5 m2 的小孔，液流多长时间放尽？4）、用软件编程求解。三、要求在项目研究过程中：1)、每组组长对组内人员的工作进行分工，每个组内成员根据自己的分工，向组长提交相应的研究报告；2)、每个组内成员报告完成后，组长组织成员对每个成员的报告进行评议，并打分；3)、指导教师对每名学生的

4、研究报告进行评议，并打分；4)、组内每个成员的报告汇总成总研究报告，并制作汇报PPT，完成后，向指导教师提出答辩申请；5)、组织答辩，并打分。四、提交形式1)、汇总研究报告；2)、汇报 PPT。3燕山大学小组分工及贡献姓名课题组分工负责查阅资料 , 分析题目 , 及后期整理朱林东熟悉软件并用软件计算求解负责手算题目结果及报告的汇总闫晓尧及计算机求解郭子扬负责后期的制作，工作报告的汇总4燕山大学目录小组分工及贡献4第 1 章 绪论61.1 课题背景61.2MATLAB软件介绍6第 2 章 理论计算72.1变截面容器液体出流72.2半圆形截面液体出流8第 3 章 Matlab 编程求解9结论9心得

5、体会错误 ! 未定义书签。参考文献12小组评分135燕山大学第1章绪论1.1 课题背景当液体通过孔口注入容器或从容器中泄出时，其有效水头随时间改变，为孔口变水头出流。这种出流的流速、流量都随时间改变，属非恒定流。给水工程中水池的注水和放空，水床的放空，船闸闸室的充水及放水等均属变水头出流之例。一般地，当容器的面积较大或孔口的面积较小时，容器内液面高程变化缓慢，则把整个非恒定流过程分成很多微小时段，在每一个微小的时间段内，认为液面的高程不变，孔口的恒定流公式仍然适用，这样就把非恒定流的问题转化为恒定流的问题来处理。变水头出流的计算主要是计算泄空和充满所需的间，或根据出流时间反求泄流量和液面高程变

6、化情况。1.2MATLAB软件介绍MATLAB是 matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如 C、Fortran ）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和 Mathematica 、Maple

7、并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。6燕山大学第 2章 理论计算2.1 等截面容器液体出流根据试验资料，收缩管嘴在全部、完善收缩情况下，各项系数列于下表C阻力系C流速C流量系收缩系数dc数系数V数C0.980.090.960.95下面分析等截面积 A、孔口面积为Ao 形容器，水流经孔口出流放空所需的时间。设时刻 t 时孔口的水头为h，在微小的时段dt 内流经孔口的体积为dvqv

8、 dtCdAo2ghdt在相同的时段内，容器内液面降落dh，则体积减少为dvAdh容器内减少的体积等于通过孔口流出的体积，即AdhCdAo 2ghdtAdtdhCdAo 2gh对上式积分得水头由H1降至H 2 所需的时间tH2Adh2AH1H2H1CA 2ghCA 2gd od o7燕山大学若 H 20 ，即容器放空，所用的时间为2.2半圆形截面液体出流半圆形截面的横截面面积随液体高度变化函数关系：又因为：所以：代入AdhH2t2ghH1 CdAo整理得又有课题可知H 1R5m ,H 20 , 取 C d0.9 ， A01.5*10 5 m23.14， g9.81m s2得 t =273970

9、0 s8燕山大学第 3 章 Matlab 编程求解clearallh = 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-);holdonplot(h,t,b:)legend( 被积函数 , 积分曲线 )最后输出得 t = 2741000 s被积函数与积分曲线结论9燕山大学项目 -变水头下的液体出流确定了之后，我们组对课题进行了仔细的分析，查阅教材发现该项目属于

10、第八章内容， 第七节讲的刚好是我们的课题。于是我们五个人就把第八章内容仔细的读了一遍，有不懂的地方我们就相互讨论、询问他人或者去图书馆查阅相关资料。分析过课题之后，我们把项目分了两大块，一是手算求解，二是编程求解。然后对组内成员进行了明确的分工。手算求解不是什么大问题，编程求解就不同了，因为我们没有人会 matlab ，于是我们就去图书馆查找资料来学习 matlab 。经过几天的努力，最终克服了种种困难，完成了该项目。经过这次项目，我们懂得了团队合作的重要性，并且简单掌握了matlab的应用，总之收获很多，以后一定要更正自己的学习态度，知其然，知其所以然。心得体会朱林东：通过这次三级项目的分析

11、以及完成过程，让我们深入的理解了如10燕山大学何将所学理论知识应用于解决实际问题的方法和理论，使学习由纸上谈兵提高到了学以致用的高度，为以后的工作中解决工程实际问题做好铺垫。此次项目的分析计算中需要用到 matlab 等软件的辅助计算与设计， 引导我们自主学习，主动学习先进的计算软件，提高了自学能力，训练了充分利用资源解决实际问题的综合能力。闫晓尧：我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其他能力上也都有了提高。更重要的是没在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的天战，只有不断学习、时间，再学习、再实践。郭子扬：由于此次项目是班内分组设计，在大家积极讨论分析课题，寻找解决方案，以及最后大家分工制作的过程。经过这些天的努力，项目终于完成。回想我们做项目的过程，可以说是难易并存的。难在将所学知识的综合与归纳，易在我们能过找到很多参考资料。所以此次项目对于我们来说，既是一次小小的挑战，又是对我们在所学知识的测验。参考文献11燕山大学1高殿荣，张伟工程流体力学北京：化学工业出