工程流体力学三级项目孔口出流优化计算

1、工程流体力学课程项目孔口出流优化计算目录一、绪论31 .课题32 .MATLA歌件介绍3二、分工错误！未定义书签。三、理论计算41 .小孔口自由出流的计算方法42 .物体做平抛运动的计算公式53 .计算和分析6四、软件编程求解6五、总结心得8六、参考文献91 .课题计算和分析，水头高度为H=4.5米的水箱，距离地面y处孔口水平出流距离为x,给出y和x表达式并绘制曲线，算出x达到最大值时y为多少？出流速度系数为0.96。2 .MATLAB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

2、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

3、与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。所以我们在这个三级项目中选择MATLAB。3三、理论计算1.小孔口自由由流的计算方法如图所示，孔口中心的水头H不变，由于孔径较小，可以认为孔口各处的水头都为H。水流由各个方向向孔口集中射出，由于惯性的作用，液流的流线不能急剧改变而形成圆润曲线，约在离孔口d/2处的c-c断面收缩完毕后流入大气。c-c断面称为收缩断面，设收缩断面的面积为A,孔口的面积为A,则A/&=1（8称为收缩系数）以过孔口中心的水平面0-0,为基准面，写出上游符合缓变流的O-O断面及收缩断面c-c的能量方程工2H十%十义史也=2+%v+h1（公式一）二g2gc-c断面的水

4、流与大气接触，故Pc=Pa。因孔口出流是在一极短2的流程上完成的，可以只计流经孔口的局部阻力，即h=h=匚区，r2g，.为孔口出流的局部阻力系数。因为是小孔口，流速分布均匀，可取0=%=1.0,于是（公式一）可写成、222vcV/vcH-1-=J=1:g2g2g2g因而2I22”=aM*）（公式二）令*占，中称为流速系数；H0=H+/,Ho为考虑行进流速.1+2g时的水头，称为作用水头或有效水头。则（公式二）成为Vc=：丽因为行进流速V很小，与乂相比可以忽略，因此乂的金丝计算公式为Vc=:前2.物体做平抛运动的计算公式设物体做平抛运动时距地面的高度为H,水平初速度为Vo。物体下落时间为t,则1

5、2H=2gt物体落地时的水平位移为s,那么s=vot3.计算和分析Vc=t(/2g(Hy)=0,2g(4.5-y)1 .2y=-gt2x=vct=1.92Jy(4.5-y)(0y0)x=1.92-y24.5yx=1.92，-(y-2.25f+2.2525,为4.32。当0y2.25,x为单调递增函数，当2.25y cv=0.96;g=9.80;h=4.5;symsxy;v=sym(x*sqrt(g/(2*y);a=finverse(v)a=x/(g/(2*y)八(1 b=sym(cv*sqrt(2*g*(h-y)b=2八(2)*cv*(g*(h-y)八(1/2) c=compose(a,b);

6、y=0:0.01:4.5;d=eval(c);plot(y,d);dmax.tp=max(d)dmax=tp:4.3200 str1=当y=2.25是x取最大值4.3200strl=当y=2.25是x取最大值4.3200 text(2,2,str1)生成图形：五、总结心得通过此次工程流体力学课程设计，我们有很多的感触和收获，同时也学到了许多书本上没有的知识加深了对这门课程的了解。平时我们对本课程可能只有一个大致的感性认识，并没有学会真正学会怎样用学到的具体原理解决实际问题，但我们在项目设计过程中通过问自己为什么，怎样解决问题。通过这些过程，加深了我们对所学知识的认识。学以致用是我们学习的真正目的，怎样用学到的知识解决实际问题是现代大学生必须具备的能力，此次项目的实施很好的锻炼了我们。为我们以后的学习，工作打下了良好的基础。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到