工程流体力学水力计算编程

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1、流体力学管路水力的计算哈工大姓名：王小亮学号：1090230113班号：0902301一.问题提出为了实现在已知参数（总流量、粘度、管长、管径、粗糙度、总作用水头等）的情况下，能直接算出已知管路系统的基本流动参数（流速、分流量、损失因数、雷诺数、沿裎损失因数等）的目的，为此特别编写了简单管路系统流动参数计算的程序。该程序能实现串联和并联管路系统流动参数的计算。需要指明的是，由于本人编程能力有限，且为了能计算书上例题的管路系统，故第二类问题的串联管路系统有且仅有两个串联管子，其余均为三个管子串联或并联。二.数学模型及算法1.算法

2、首先，将已知参数的实际管路系统抽象简化为理想物理模型，并根据管路系统类型进行分类；然后，对其进行理论分析，计算出流动参数的计算方程；最后，通过编程实现对所求流动参数的计算。2.数学模型（1）串联管路系统的第一类问题已知流过串联管路的流量qv，介质参数（ν，ρ），管路参数（l，d，Δ），求所需要的总水头。如下图：设ζ为入口损失因数，对A、B两截面列伯努力方程有h=ζV122g+λ1l1d1V122g+V1-V222g+λ2l2d2V222g+V2-V322g+λ3l3d3V322g+V322g根据连续性方程的π4d12V1=π4

3、d22V2=π4d32V3=qv又由Re=Vdν，由公式可以计算出λ，从而求出h。（2）串联管路系统的第二类问题已知总水头h，介质参数（ν，ρ），管路参数（l，d，Δ），求通过的流量qv。如下图：设ζ为入口损失因数，对A、B两截面列伯努力方程有h=ζV122g+λ1l1d1V122g+V1-V222g+λ2l2d2V222g+V222g根据连续性方程的π4d12V1=π4d22V2由此可得V1=2ghζ+λ1l1d1+1-d1d222+λ2l2d2d1d24+d1d240.5V2=d1d22V1又Re1=V1d1ν，Re2=V

4、2d2ν，由公式可以计算出λ1、λ2。将算出的λ1、λ2与所取得λ1'、λ2'对比，若二者之差均满足所取得精度，则计算结束，否则令λ1、λ2作为新的λ1'、λ2'重新计算V1，直到满足精度为止。最终可得流量qv=π4d12V1（3）并联管路系统的第一类问题已知两点间的压力降（即能量损失）h，介质参数（ν，ρ），管路参数（l，d，Δ），求总流量qv。如下图：先取λi'=const，（i=1，2，3，下同）;由达西公式可求得Vi=2gdihλi'li所以Rei=Vidiν由公式可以计算出λi，将算出的λi与所取得λi'对比，若二者

5、之差均满足所取得精度，则计算结束，否则令λi作为新的λi'重新计算Vi，直到满足精度为止。则qvi=π4di2Viqv=qvi（4）并联管路系统的第二类问题已知总流量qv，介质参数（ν，ρ），管路参数（l，d，Δ），求各分支管路的流量及能量损失h。如下图：根据经验，先取h=const;由此h值根据并联管路第一类问题计算出各分支管路的流量qvi'（i=1，2，3，下同）;则qv'=qvi'蒋总流量按如下分配qvi=qvi'qv'qv用计算出的流量qvi，结合公式Vi=4qviπdi2、Rei=Vidiν，可以计算出λi，从而求出

6、hi；若hi中任两个之差满足给定精度，则h为所求值，否则令h=13hi，从头重新计算，直到满足精度为止。三.程序流程图四.程序变量说明及程序清单1.主要变量说明di（i=1,2,3）：各管道的直径（m）；li（i=1,2,3）：各管道的长度（m）；dlti（i=1,2,3）：各管道的粗糙度（m）nu：流体粘度（m^2/s）;Vi（i=1,2,3）：各管道中的流速（m/s）；Rei（i=1,2,3）：各管道的雷诺数；lmdi（i=1,2,3）：实际各管道的沿裎损失因数；lmdii（i=1,2,3）：假设各管道的沿裎损失因数；qv

7、i（i=1,2,3）：实际各管道中的流量（m^3/s）；qvii（i=1,2,3）：假设各管道中的流量（m^3/s）；2.程序清单#include#include#definepi3.1415926#defineg9.81doubleCL(doubledlt,doubled,doubleRe){doublelmd1,temp,lmd=0,Rec1,Rec2,Rec3;Rec1=2320;Rec2=80*d/dlt;Rec3=4160*pow(d/(2.0*dlt),0.85);if(Re

8、c1){lmd=64/Re;}elseif(Re