工程流體力學(xué)課程三級項(xiàng)目——相對靜止下的壓強(qiáng)求解研究報(bào)告組員：指導(dǎo)教師：劉勁軍2013-10-10燕山大學(xué)工程流體力學(xué)三級項(xiàng)目研究報(bào)告共15頁第1頁燕山大學(xué)工程流體力學(xué)課程三級項(xiàng)目指導(dǎo)書任課教師：劉勁軍開課學(xué)期：第四學(xué)期課程類別：三級項(xiàng)目課程性質(zhì)：基礎(chǔ)課適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化1、整體思路將工程流體力學(xué)課程中學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識用于分析和解決工程實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，使學(xué)生在項(xiàng)目分析中深入理解如何將所學(xué)理論知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的方法和思路。介紹先進(jìn)的計(jì)算輔助計(jì)算方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)，綜合訓(xùn)練學(xué)生能力，提高學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，分析、理解和解決本專業(yè)及相關(guān)行業(yè)的理論和實(shí)踐問題的能力，并為后續(xù)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。2、目的和意義(1)通過基于團(tuán)隊(duì)的學(xué)生分工協(xié)作，在充分分析討論的基礎(chǔ)上，給出解決問題的方案。使學(xué)生在溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等方面得到鍛煉和提高；(2)學(xué)會(huì)查閱文獻(xiàn)、閱讀相關(guān)技術(shù)資料和調(diào)查研究能力；(3)更深地了解工程實(shí)踐。

課題方向及要求一、項(xiàng)目目的學(xué)習(xí)和掌握直線勻加速運(yùn)動(dòng)中流體壓強(qiáng)的分布規(guī)律，及等壓面方程。及其計(jì)算機(jī)求解。二、項(xiàng)目要求1)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，查找符號數(shù)學(xué)計(jì)算方面的軟件；2)掌握相對靜止?fàn)顟B(tài)下流體的平衡規(guī)律；3)已知邊長5m，初始深度3m的水車，推導(dǎo)相對靜止下的加速直線運(yùn)動(dòng)中水箱中壓強(qiáng)的分布規(guī)律，計(jì)算水箱右下角A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度a的關(guān)系，并繪制變化關(guān)系曲線。小組分工及貢獻(xiàn)姓名課題組分工陳雨軒撰寫心得體會(huì)王超ppt報(bào)告的制作楊旭撰寫心得體會(huì)王碩解題計(jì)算，matlab仿真作圖以及總研究報(bào)告的撰寫李永強(qiáng)撰寫總研究報(bào)告，查詢資料以及課題背景目錄HYPERLINK摘要 5HYPERLINK第1章緒論 6HYPERLINK1.1課題背景 6HYPERLINK第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算參數(shù) 7HYPERLINK2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7HYPERLINK2.2計(jì)算參數(shù) 8HYPERLINK第3章三維設(shè)計(jì)及仿真建模 9HYPERLINK3.1三維設(shè)計(jì) 9HYPERLINK3.2仿真建模 9HYPERLINK第4章課題結(jié)果及分析 10HYPERLINK4.1課題結(jié)果 10HYPERLINK4.2課題結(jié)果分析 10··········································HYPERLINK結(jié)論 11HYPERLINK心得 12HYPERLINK參考文獻(xiàn) 14摘要本課題主要研究等加速度水平直線運(yùn)動(dòng)下的液體的壓強(qiáng)分布、等壓面的變化，以及壓強(qiáng)隨加速度大小的變化規(guī)律。通過課題了解一些內(nèi)容：均勻作用于流體質(zhì)點(diǎn)，大小流體的質(zhì)量成正比的力稱為質(zhì)量力，也叫體積力；流體靜壓力是一個(gè)有大小、方向、合力作用點(diǎn)的矢量，它的大小和方向都與受壓面密切相關(guān)；質(zhì)量力函數(shù)等于常數(shù)的面叫做等勢面，等壓面也就是等勢面。壓強(qiáng)差公式：，此式稱為歐拉平衡微分方程的綜合形式，也叫壓強(qiáng)微分公式。本課題應(yīng)用上述幾個(gè)概念與公式就能簡便的解出結(jié)果。得到相對靜止下的加速直線運(yùn)動(dòng)中水箱中壓強(qiáng)的分布規(guī)律，計(jì)算出水箱右下角A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度a的關(guān)系，并能通過matlab中的plot函數(shù)繪制出變化關(guān)系曲線。此外本課題不僅可以應(yīng)用到灑水車與運(yùn)油車上，還可以應(yīng)用到流體機(jī)械的流動(dòng)理論與實(shí)驗(yàn)、流體機(jī)械定常、非定常復(fù)雜流動(dòng)的數(shù)值分析方法研究等多種研究上面?？梢姶苏n題研究的重大意義。關(guān)鍵詞：相對靜止、流體靜力學(xué)、等壓面、壓強(qiáng)微分公式第1章緒論1.1課題背景在慣性系中如果流體只受重力場作用,則靜止流體內(nèi)部壓強(qiáng)分布規(guī)律是:(1)等高處壓強(qiáng)處處相等,即流體內(nèi)部等壓面為水平面。(2)不同高度處壓強(qiáng)不等,其隨高度化規(guī)律為，本課題討論較為普遍的情況下(非慣性系中,重力場作用)靜止流體內(nèi)部壓強(qiáng)分布規(guī)律：設(shè)有一處于重力場中的容器,容器中盛有不可壓縮且相對容器靜止的流體。此容器正以加速度a沿某一確定方向作勻變速直線運(yùn)動(dòng)。此類問題其目的在于學(xué)習(xí)和掌握直線勻加速運(yùn)動(dòng)中流體壓強(qiáng)的分布規(guī)律，及等壓面方程。及其計(jì)算機(jī)求解。該課題涉及的領(lǐng)域包括灌裝流體的運(yùn)輸，大容積容器的設(shè)計(jì)，以及離心機(jī)方面的容器壁的受力問題，對液壓流體方向的設(shè)計(jì)制造有著非常重要的作用。針對該方向的研究課題非常廣泛，其中簡要包括流體機(jī)械的流動(dòng)理論與實(shí)驗(yàn)，流體機(jī)械定常、非定常復(fù)雜流動(dòng)的數(shù)值分析方法研究，旋轉(zhuǎn)葉輪及靜止部件內(nèi)湍流場的實(shí)驗(yàn)研究，氣動(dòng)噪聲基本理論的研究與實(shí)驗(yàn)，基于非線性科學(xué)中的理論和有限元分析等數(shù)值分析方法的研究，離心壓縮機(jī)及通用流體機(jī)械設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用技術(shù)，基于三維粘性和非定常流動(dòng)的全局優(yōu)化設(shè)計(jì)模型和求解方法研究，流體機(jī)械中氣－固耦合振動(dòng)及其壽命評估，高壓比離心壓縮機(jī)基本級研究。從阿基米德到現(xiàn)在的兩千多年來，特別是從20世紀(jì)以來，流體力學(xué)已發(fā)展成為基礎(chǔ)科學(xué)體系的一部分，時(shí)又在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸，天文學(xué)，地理學(xué)，生物學(xué)，醫(yī)學(xué)等方面得到廣泛應(yīng)用。今后，人們一方面將根據(jù)工程技術(shù)方面的需要進(jìn)行流體力學(xué)應(yīng)用方面的研究，另一方面講更深入地開展基礎(chǔ)研究以探求流體的復(fù)雜流動(dòng)規(guī)律和機(jī)理。第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算參數(shù)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)本項(xiàng)目研究的是的液體隨容器運(yùn)動(dòng)時(shí)相對靜止的壓強(qiáng)分布問題，液體的運(yùn)動(dòng)典型的有加速運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在這里我們設(shè)計(jì)研究了液體隨容器以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)的壓強(qiáng)分布問題。對該題建立坐標(biāo)系如圖1。小車加速度為a。圖1建立坐標(biāo)系5m圖1建立坐標(biāo)系5mh=3mAxzαayO首先考慮慣性力與重力在內(nèi)的單位質(zhì)量力，即：X=-a；Y=0；Z=-g將其代入壓強(qiáng)微分公式中：得：將其積分得：在自由液面上，取中點(diǎn)有：;則有：代入上式中得：則A點(diǎn)壓強(qiáng)為：即得出A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度的關(guān)系為：自由液面方程為：如圖設(shè)角α為自由液面與x軸夾角則有：液體中的等壓面不是水平面，而是一簇平行的斜面，其壓強(qiáng)分布為：即等壓面為平行于自由液面的一簇斜面。2.1計(jì)算參數(shù)邊長原液面高度水的重度重力加速度第3章三維設(shè)計(jì)及仿真建模3.1三維設(shè)計(jì)如圖1所示，建立了一個(gè)空間直角坐標(biāo)系O-XYZ。小車有一個(gè)沿X軸正向的加速度a相對靜止的液體的自由液面與X軸正向有一個(gè)夾角α3.1仿真建模根據(jù)關(guān)系式，在matlab中分析利用plot函數(shù)畫出A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度a的關(guān)系曲線，如圖2所示：圖2A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度關(guān)系曲線圖2A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度關(guān)系曲線從圖中可以觀察到A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度a成線性關(guān)系，加速度越大，A點(diǎn)壓強(qiáng)越大。第4章課題結(jié)果及分析4.1課題結(jié)果通過對小車中的水隨小車加速運(yùn)動(dòng)分析，計(jì)算出A點(diǎn)壓強(qiáng)是小車中液體壓強(qiáng)最大的一點(diǎn)，為，加速度a越大，A點(diǎn)壓強(qiáng)越大。而自由液面為傾角為α的斜面，其中。等壓面不是水平面，而是一簇平行于自由液面的斜面。4.2課題結(jié)果分析該課題通過研究小車中液體的壓強(qiáng)分布，分析出各點(diǎn)壓強(qiáng)大小，對研究灌裝流體的運(yùn)輸，大容積容器的設(shè)計(jì)，以及離心機(jī)方面的容器壁的受力問題，對液壓流體方向的設(shè)計(jì)制造有著非常重要的作用。由于針對該方向的研究課題非常廣泛，其中簡要包括流體機(jī)械的流動(dòng)理論與實(shí)驗(yàn)，流體機(jī)械定常、非定常復(fù)雜流動(dòng)的數(shù)值分析方法研究，旋轉(zhuǎn)葉輪及靜止部件內(nèi)湍流場的實(shí)驗(yàn)研究，氣動(dòng)噪聲基本理論的研究與實(shí)驗(yàn)，基于非線性科學(xué)中的理論和有限元分析等數(shù)值分析方法的研究，離心壓縮機(jī)及通用流體機(jī)械設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用技術(shù)，基于三維粘性和非定常流動(dòng)的全局優(yōu)化設(shè)計(jì)模型和求解方法研究，流體機(jī)械中氣－固耦合振動(dòng)及其壽命評估，高壓比離心壓縮機(jī)基本級研究。因此本課題對解決以上各種難題可以提供很大的幫助。PAGE11共15頁第11頁結(jié)論本次研究整體比較成功，本組成員通過本次研究學(xué)習(xí)和掌握了直線勻加速運(yùn)動(dòng)中流體壓強(qiáng)的分布規(guī)律，及等壓面方程。并進(jìn)一步熟練了matlab計(jì)算機(jī)求解的過程。成功推導(dǎo)出相對靜止下的加速直線運(yùn)動(dòng)中水箱中壓強(qiáng)的分布規(guī)律，計(jì)算出了水箱右下角A點(diǎn)壓強(qiáng)與加速度a的關(guān)系，并利用matlab軟件繪制出了變化關(guān)系曲線。本課題的后續(xù)工作應(yīng)當(dāng)將理論計(jì)算應(yīng)用到實(shí)際中，先從簡單的灑水車、運(yùn)油車做起，我堅(jiān)信理論是要通過實(shí)際操作來檢驗(yàn)的。燕山大學(xué)工程流體力學(xué)三級項(xiàng)目研究報(bào)告共15頁第12頁心得本次三級項(xiàng)目的課題,事先并沒有在教材中接觸到此類型的習(xí)題,通過網(wǎng)絡(luò)上查閱的相關(guān)資料了解并一定程度上掌握了相對靜止?fàn)顟B(tài)下流體的平衡規(guī)律,以及該課題在實(shí)際上的應(yīng)用,也了解到該課題方向的研究領(lǐng)域,我們剛剛接觸到專業(yè)性的基礎(chǔ)知識,也深深理解到學(xué)海無涯,學(xué)無止境的蘊(yùn)意,本次項(xiàng)目對我們今后的學(xué)習(xí)提供了一次很好的引領(lǐng)與促進(jìn),給幾乎毫無實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的當(dāng)代大學(xué)生,指引了一條長遠(yuǎn)的方向...姓名：李永強(qiáng)作為一名機(jī)械裝備大三的學(xué)生，我覺得能做這樣的課程設(shè)計(jì)十分有意義。在已度過的兩年多大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是公共與專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實(shí)中的各種問題？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次流體力學(xué)課本和指導(dǎo)書。為了讓自己的解題更加完善，更加符合標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱流體力學(xué)書是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們做的是課程設(shè)計(jì)，而不是藝術(shù)家的設(shè)計(jì)。藝術(shù)家可以拋開實(shí)際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法為實(shí)際設(shè)計(jì)解決問題。另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時(shí)刻鞏固所學(xué)知識，這也是我組作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。整個(gè)解題設(shè)計(jì)過程我組基本上還滿意，由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評指正。姓名：王碩通過此次工程流體力課程設(shè)計(jì)，我們有很多的感觸和收獲，同時(shí)也學(xué)到了許多書本上沒有的知識。這使我加深了對這門課程的了解。我們平時(shí)對課程可能只有一個(gè)大致的感性認(rèn)識，并沒有學(xué)會(huì)真正學(xué)會(huì)在怎樣用學(xué)到的具體原理解決實(shí)際問題，單我們在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中通過問自己為什么，怎樣解決問題，通過這些過程，加深了我們隊(duì)所學(xué)知識的認(rèn)識。學(xué)以致用是我們學(xué)習(xí)的真正目的，怎樣用學(xué)到的知識解決實(shí)際問題是現(xiàn)代大學(xué)生必須的具備的能力，我感到非常的欣慰。姓名：王超通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，。我們通過這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套matlab程序和官網(wǎng)的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心理想著這樣的公式可以行得通，但實(shí)際考慮同樣，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我覺得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對課本知識的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識太多，平時(shí)可鑒的學(xué)習(xí)并不是很好的理解和運(yùn)用各個(gè)部件的功能，這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多構(gòu)件的功能，并且對于其在官網(wǎng)的使用有了更多的認(rèn)識。姓名：陳雨軒在這次工程流體課程設(shè)計(jì)中，我意識到了自己所學(xué)課程的重要性，生活中許多方面用到了流體力學(xué)。我們對它產(chǎn)生了濃厚的興趣，這給了我們學(xué)習(xí)更多知識的動(dòng)力，興趣是成功的開始，我相信這對我們以后發(fā)展非常有益處。同時(shí)我也對團(tuán)隊(duì)合作的重要性有了更加社科的體會(huì)。一個(gè)人不可能完成所有的工作，只有大家齊心合力，每個(gè)人發(fā)揮自己所擅長的能力，才能最終圓滿的完成任務(wù)。姓名：楊旭參考文獻(xiàn)[1]謝振華、宋存義，工程流體力學(xué)(第三版)，北京：冶金工業(yè)出版社，2012