工程流体力学三级项目孔口出流优化计算成员：吴潇萌 张明康 张涛 姚德磅 杨帅班级：14 机自卓工学院：机械工程学院指导教师：2016 年 4 月、八 .前言一、项目目的3二、项目应用软件3三、孔口出流的计算方法3.1 小孔自由出流计算方法43.2 物体做平抛运动的计算方法-5四、计算和分析5五、软件编程5六、总结7随着学习的深入，我们已经学习了管孔口出流的基本知识以及相应的 计算方法，但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，并能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能力是现代社会对于高技能人才的 要求。当今时代计算机技术发展的越来越完善，很好的应用计算机技 术于实际问题的解决将大大增加我们工作的效率。在此背景下，本课 题我们将利用计算机对孔口出流进行优化计算。一、 项目目的学识和掌握管孔口出流基本知识并按给定目标优化用计算机求解。二、 项目应用软件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，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。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 式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水 平。本课题将用此软件进行编程。二、孔口出流的计算方法3.1小孔自由出流计算方法可将此问题看成是液体从容器内经薄壁小孔口恒定自由流出的问 题。情况如下图所示。根据流线的特性可知，小孔出流时所形成的流线不会是折线，只能是一条光滑曲线，故从孔口出流后形成一个流束直径最小的收缩断面CC，取图中的11和CC断面列伯努利方程，则式一H + i + = & + 2 + hpg2gpg 2g其中h =C c为孔口出流局部流动阻力系数。C2g由连续性方程式中，A1为容器的截面积，代入式一得+世H + 卩芒 = a apg c 1CC和11断面的水流与大气接触，故p =卩（。因为是小孔口，流速分布均匀，可取叫=叫。并且当人4c时，得蚣=卡尹 +字)=C如式中c = = 0.96,称为流速系数。3.2 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y,水平初速度为匕。物 体下落时间为 t，贝Uy = 1 gt22物体落地时的水平位移为X = Vct四、计算与分析由图中给出数据得Vc = C2gH =0.96/29(4.5y)并且丫二1/22得水平位移x = Vt = C2gH X= 1.92/y(4.5 y)C9且 0 y0由上式可知，该曲线是一个开口向下的抛物线，当y取2.25时,x 取得最大值,此时 x 的值为 4.32。五、软件编程S- C:UsersYXDesktop1 .my=a： 0. 0001: 4. 5 ;x=2. *0. 96. *Eqrt ( (4. 5y) . *y); plot (y, x);371 il OJJ绘制图像如下图六、总结通过这次流体力学的三级项目，让我们对孔口出流的计算方法有 了更深一步的了解。同时也加深了我们对于知识的掌握与运用，计算 机辅助优化计算也让我们明白了 计算机技术的强大，想成为一个 好的工程师不仅要熟练掌握本专业的知识和能力，还要触类旁通，学 会更多高效的技能和工具，来提升自己解决实际生活中问题的能力。在这次的三级项目中不仅检验了我们所学习的知识，也培养了我 们的动手实践能力。三级项目是我们专业课程知识综合应用的实践训 练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。运用所 学的知识，解决了其相关的实际问题，锻炼了查阅资料的能力和自学 能力，与此同时提高学习能力和运用专业术语的表达能力。最后对团队的重要性有了更加深刻的体会。一个人不可能完成这 项工作，只要大家齐心协力，每个人发挥自己的强项，才能最终圆满 的完成任务。在合作的过程中，发现别人的长处，向他人学习，同时 认识到自己的不足，并努力改正，才能让自己变得优秀。