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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
2、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 ，介质参数（ ），管路参数（ ），求所需要的总水qv ， ， ， 头。如下图：设 为入口损失因数，对 A、B 两截面列伯努力方程有=122+111122+(12)22 +222222+(23)22 +333322+322根据连续性方程的 4211=4222=4233=qv又由 ，由公式可以计算出 ，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（ ），管路参数（ ），求通过的流量 如下图：，
3、， ， qv。设 为入口损失因数，对 A、B 两截面列伯努力方程有=122+111122+(12)22 +222222+222根据连续性方程的 4211=4222由此可得1= 2+111+1(12)22+222(12)4+(12)40.52=(12)21又 ， ，由公式可以计算出 。1=11 2=22 1、 2将算出的 与所取得 对比，若二者之差均满足所取得精度，则计算结束，否则1、 2 1、 2令 作为新的 重新计算 为止。1、 2 1、 2 1，直到 满 足精度最终可得流量qv=4211（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（ ），管路参数（ ），求总
4、， ， ， 流量 如下图：qv。先取 const，（i=1，2，3，下同）;=由达西公式可求得=2所以=i由公式可以计算出 ，将算出的 与所取得 对比，若二者之差均满足所取得精度，则计算 结束，否则令 作为新的 重新计算 为止。 ，直到 满 足精度则q=42=q（4 ）并联管路系统的第二类问题已知总流量 ，介质参数（ ），管路参数（ ），求各分支管路的流量及能量损qv ， ， ， 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 （i=1 ，2，3，下同）;则=蒋总流量按如下分配q=用计算出的流量 ，结合公式 、 ，可以计算出 ，从而求
5、出 ；q=4q2 =i 若 中任两个之差满足给定精度，则 h 为所求值，否则令 h= ，从头重新计算，直到13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（m2/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；qvi（i=1,2,3）：实际各管道中的流量（m3/s
6、）；qvii（i=1,2,3）：假设各管道中的流量（m3/s）；2.程序清单# include # include # define pi 3.1415926# define g 9.81double CL (double dlt,double d,double Re)double lmd1,temp,lmd=0,Rec1,Rec2,Rec3;Rec1=2320;Rec2=80*d/dlt;Rec3=4160*pow(d/(2.0*dlt),0.85);if(Re=1e-6)lmd1=lmd;temp=log(dlt/(3.7*d)+2.51/Re/sqrt(lmd1)/log(10);lmd
7、=pow(1.0/(-2.0)/temp,2);elselmd=pow(1.74+2.0*log(d/(2.0*dlt)/log(10),-2);return lmd;main()int i=0;double qv,qvt,nu,rou,h,s,ID,DK1,DK2,DK;double l1,l2,l3,d1,d2,d3,dlt1,dlt2,dlt3;double lmd1,lmd2,lmd3,lmd11=0.025,lmd22=0.03,lmd33=0.023;double qv1,qv2,qv3,qv11,qv22,qv33,h1,h2,h3;double V1,V2,V3,Re1,Re2
8、,Re3;printf(请输入管路连接类型：1 （串联管路），2（并联管路）n);scanf(%d,if (i=1)int j;printf(请输入管路计算第几类问题：1 （第一类问题）， 2（第二类问题）n);scanf(%d,if(j=1)printf(请输入：管路流量（m3/s）,介质粘度（m2/s）,入口损失因数n);scanf(%lf,%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路长度（m）（只有三个） n);scanf(%lf,%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路直径（m）（只有三个） n);scanf(%lf,%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路粗糙度（
9、m）（只有三个） n);scanf(%lf,%lf,%lf,V1=4*qv/(pi*d1*d1);V2=4*qv/(pi*d2*d2);V3=4*qv/(pi*d3*d3);Re1=V1*d1/nu;Re2=V2*d2/nu;Re3=V3*d3/nu;lmd1=CL(dlt1,d1,Re1);lmd2=CL(dlt2,d2,Re2);lmd3=CL(dlt3,d3,Re3);h=(s*V1*V1+lmd1*l1*V1*V1/d1+pow(V1-V2,2)+lmd2*l2*V2*V2/d2+pow(V2-V3,2)+lmd3*l3*V3*V3/d3+pow(V3,2)/(2*g);printf(
10、所需总水头 h（m）：%lfn,h);printf(V1=%lf m/stV2=%lf m/stV3=%lf m/sn,V1,V2,V3);printf(Re1=%lftRe2=%lftRe3=%lfn,Re1,Re2,Re3);printf(lmd1=%lftlmd2=%lftlmd3=%lfn,lmd1,lmd2,lmd3);if(j=2)printf(请输入：总水头 h（m）,介质粘度（ m2/s）,入口损失因数n); scanf(%lf,%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路长度（m）（只有两个） n);scanf(%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路直径（m）（
11、只有两个） n);scanf(%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路粗糙度（m）（只有两个） n);scanf(%lf,%lf,DK1=pow(d1/d2,2);doDK=s+lmd11*l1/d1+lmd22*l2*DK1*DK1/d2+pow(1-DK1,2)+DK1*DK1;V1=pow(2*g*h/DK,0.5);V2=DK1*V1;Re1=V1*d1/nu;Re2=V2*d2/nu;lmd1=CL(dlt1,d1,Re1);lmd2=CL(dlt2,d2,Re2);lmd11=lmd1;lmd22=lmd2;while (fabs(lmd1-lmd11)=1e-6)|(fa
12、bs(lmd2-lmd22)=1e-6);qv=pi*d1*d1*V1/4;printf(管路流量 qv（m3/s）：%lfn,qv);printf(V1=%lf m/stV2=%lf m/sn,V1,V2);printf(Re1=%lftRe2=%lfn,Re1,Re2);printf(lmd1=%lftlmd2=%lfn,lmd1,lmd2);if(i=2)int k=0;printf(请输入管路计算第几类问题：1 （第一类问题）， 2（第二类问题）n);scanf(%d,if(k=1)printf(请输入：总作用水头 h（m）,介质粘度（ m2/s）n);scanf(%lf,%lf,pr
13、intf(请依次输入：各管路长度（m）（只有三个） n);scanf(%lf,%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路直径（m）（只有三个） n);scanf(%lf,%lf,%lf,printf(请依次输入：各管路粗糙度（m）（只有三个） n);scanf(%lf,%lf,%lf,do V1=pow(2*g*d1*h)/(lmd11*l1),0.5);V2=pow(2*g*d2*h)/(lmd22*l2),0.5);V3=pow(2*g*d3*h)/(lmd33*l3),0.5);Re1=V1*d1/nu;Re2=V2*d2/nu;Re3=V3*d3/nu;lmd1=CL(dlt1,
14、d1,Re1);lmd2=CL(dlt2,d2,Re2);lmd3=CL(dlt3,d3,Re3);lmd11=lmd1;lmd22=lmd2;lmd33=lmd3;while (fabs(lmd1-lmd11)=1e-5)|(fabs(lmd2-lmd22)=1e-5)|(fabs(lmd3-lmd33)=1e-5);qv1=pi*d1*d1*V1/4;qv2=pi*d2*d2*V2/4;qv3=pi*d3*d3*V3/4;qv=qv1+qv2+qv3;printf(总流量 qv（m3/s）：%lfn,qv);printf(V1=%lf m/stV2=%lf m/stV3=%lf m/sn,V1,V2,V3);printf(Re1=%lftRe2=%lftRe3=%lfn,Re1,Re2,Re3);printf(lmd1=%lftlmd2=%lftlmd3=%lfn,lmd1,lmd2,lmd3
