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 本文关键词：燕山，流体力学，作用力，曲面，流体
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 本文简介：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、
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 本文内容：
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………………………………………………………………………4
2、
VB编程方法…………………………………………………………………5
3、
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=0.2y^2,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，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
Long
a
=
8
h
=
Text1.Text
h0
=
h
0.5
Ax
=
h
8
V
=
8
/
15
h
^
3shuiping
=
9800
h0
Ax
shuzhi
=
9800
V
Text3.Text
=
shuiping
Text4.Text
=
shuzhi
M
=
4
/
3
h
^
3
+
4
/
125
9800
h
^
5
Text5.Text
=
M
End
Sub
3、
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*h^2)
w=r*(h-sqrt(5*x))*8;
Fz=int(w,x,0,0.2*h^2)
q=r*(h-sqrt(5*x))*8*x+20*(h-sqrt(5*x));
M=int(q,x,0,0.2*h^2)
（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
x
s=r*(h-sqrt(5*x))*20/sqrt(5*x);
Fx=int(s,x,0,0.2*h^2)
w=r*(h-sqrt(5*x))*8;
Fz=int(w,x,0,0.2*h^2)
q=r*(h-sqrt(5*x))*8*x+20*(h-sqrt(5*x));
M=int(q,x,0,0.2*h^2)
e=[];
f=[];
z=[];
for
h=0:0.1:2
Fx=(-4)*h*r*(h
-
2*(h^2)^(1/2));
Fz
=-(8*r*(2*(h^2)^(3/2)
-
3*h^3))/15;
M
=(4*h^5*r)/25
-
(8*(h^2)^(3/2))/3
+
4*h^3
-
(16*r*(h^2)^(5/2))/125;
z=[z,Fx];
e=[e,Fz];
f=[f,M];
end
x=[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*(h^2)^(1/2))
Fz=-(8*r*(2*(h^6)^(1/2)
-
3*h^3))/15
M=(4*h^5*r)/25-(8*(h^6)^(1/2))/3+4*h^3-(16*r*(h^10)^(1/2))/125
图像为
七、参考文献
《工程流体力学》冶金工业出版社，谢振华、宋存义
《MATLAB原理与工程应用》电子工业出版社，KeiE.Herold
八、组内评分
9