燕山大学流体力学三级项目Word格式文档下载.docx
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二、小组成员及分工
三、计算过程
四、软件编程求解
五、总结
六、参考文献
一、项目目的及要求
1、项目目的
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记分来算出，可以通过软件来得出结果。
2、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;
（3）查找英制量纲与国标量纲的转换；
（4）计算和分析流体作用在曲面壁上的力，求下图中闸门宽度1ft（英尺）宽度上的水平分力和垂直分力。
二、小组成员与分工
田克俭、永博、嘉旺：
计算过程和Word文档；
宇航、程传晓、嘉旺负责PPT和matlab制作。
三、计算过程
（1）英制量纲与国标量纲的转换
1ft=0.67米
18ft=18×
0.67=5.486米
（2）受力分析推导：
设曲面ab的面积为A，置于液体之中，如上图所示。
液面通大气，即液面表压强为零，在曲面ab上任取一微小面积dA（淹深为h），其所受压力
dF=ρghdA
将dF分解为水平分力dFy和垂直分力dFz，然后分别在整个面积A上求积分，得
F=∫dFy=∫AdFcosθ
=∫AρghdAy=ρg∫AhdAy
式中∫AhdAy=hcAy为面积A在zox坐标面上的投影面Ay对ox轴的面积矩（x轴垂直于纸面），于是水平分力
Fy=ρghcAy=1×
103×
9.81×
2.743×
1.673N=45018.47N
其作用线通过AY投影面的压力中心D
垂直分力
Fz=∫AdFz=∫AdFsinθ=∫AρghdAsinθ=ρg∫AhdAz
式中Az为面积A在yox坐标面上的投影面积，∫AdFz为曲面ab上的液柱体积V，称这个体积为压力体，于是有
Fz=ρgV
即曲面上所受到的总压力的垂直分力等于压力体的液重，其作用线通过压力体的重心，其中体积V为曲面上半部分及其下半部分由于受力方向不同所抵消之后的等效体积，于是垂直分力有
Fz=ρgV=1000*9.81*[0.305*（π*R2/6-√3*R2/4）]
=1000*9.81*0.832
=8161.92N
对柱体曲面，所受总压力的水平分力FY和垂直分力Fz，因为一定共面，合成的总作用力
F=√（Fy2+Fz2）=√（45018.472+8161.922）
=45752.37
它与垂直方向夹角
α=arctan（Fy/Fx）=79.72
同时压力作用线必然通过垂直分力与水平分力的交点。
四、软件编程
%1.已知参数
clear;
p=10^3;
g=9.81;
z=0:
0.0001:
5.486;
h=z/2;
A=0.3048*z;
%2.图像绘制
Fz=1495.04*z.^2;
plot（z,Fy）;
%3.修改坐标系
xlabel（'
z'
）;
ylabel（'
Fy'
title（'
曲面壁受水平作用力'
axis（[-28-2*10^45*10^4]）;
0.000001:
2.743;
h1=sqrt（-z.^2+5.4864*z+22.575）-3.9563;
A1=0.5*sqrt（-z.^4+5.4864*z.^3+22.575*z.^2）-1.9782*z;
Fy=1*A1;
Fx'
下半曲面壁受水平作用力'
axis（[0303]）;
z=2.743:
A1=8.9458-sqrt（169.884-7.5252*z.^2+41.286*z）+0.5*sqrt（-z.^4+5.4864*z.^3+22.575*z.^2）-1.9782*z;
Fy=-1*A1;
上半曲面壁受水平作用力'
axis（[2605]）;
总结：
在这次三级项目中，我们对流体力学进一步的巩固，加深和拓宽了所学的知识，通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意思和竞争意识，熟悉掌握了流体力学的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力。
我们团队合作，共同分析，讨论，在合作中提升自己，并在此次三级项目中，掌握了MATLAB的基本运用方法，提高了学习和处理问题的能力。
我们将继续我们的学习，进行跟深入的调查研究来提升我们的实力，充实自己是自己能在日后的历练中更快地找到自己的方向。
五、参考文献
[1]《工程流体力学》
高殿荣
伟
编
化学工业，2013
[2]智星.MATLAB程序设计与应用
：
清华大学，2002
[3]《高等数学》同济大学数学系编：
高等教育，2007.4
[4]《互换性与测量技术基础》中国标准；
2011年8月第二版
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