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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
2、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g”，介质参数（v, p）,管路参数（1, d, A）,求所需要的总水 头。如下图：v A1v :hQV设Z为入口损失因数，对A、B两截面列伯努力方程有V 2 / v 2 v -V 2 / v 2 V -V 2 / v 2 V 2 h = Z击+ 1扌扃+七_ +勺寸+亡广+ 7曲+島 根据连续性方程的nnn4d1 vi=4d2 v2=4d3 岭=0又由& =如，由公式可以计算出久，从而求出h。（2）串联管
3、路系统的第二类问题已知总水头h,介质参数（v, p）,管路参数（1, d, A）,求通过的流量qv。如下图:vA2BIh1qv 设Z为入口损失因数，对A、B两截面列伯努力方程有2g1 d1 2g2g2 d2 2g2g根据连续性方程的n4d1 %n= 4d2 v2由此可得0.5V12h + 11Lt +1 一d22+ 几 2(2 “2V2Re2 =瞬2，由公式可以计算出久、。将算出的心、与所取得久；、久；对比，若二者之差均满足所取得精度，则计算结束，否则令心、作为新的久；、久；重新计算叫，直到满足精度为止。 最终可得流量n= 4d1V1（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
4、）h,介质参数（v, p）,管路参数（1, d, A）,求总流 量g”。如下图：先取久=const,（i=1, 2, 3 下同）；I由达西公式可求得2qd hV = L-iA I.I 1所以V.d.Re = l1 v由公式可以计算出人,将算出的人与所取得/对比，若二者之差均满足所取得精度，则计算III结束，否则令4作为新的/重新计算岭，直到满足精度为止。III则QV = d2 Vi 4 i i（4）并联管路系统的第二类问题已知总流量qv，介质参数（v, p）,管路参数（1, d，A）,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
5、各分支管路的流量qv： （i=1, 2, 3下同）;则qv， =qv，I蒋总流量按如下分配qv. qv = i qv用计算出的流量qvt，结合公式% =器、Re,= 严，可以计算出右，从而求出 ；i若h.中任两个之差满足给定精度，则h为所求值，否则令h=1%，从头重新计算，直到L3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=l,2,3):各管道的直径(m)；li (i=l,2,3):各管道的长度(m)； dlti (i=l,2,3):各管道的粗糙度(m) nu：流体粘度(m2/s);Vi (i=l,2,3):各管道中的流速(m/s)；Rei (i=l,
6、2,3):各管道的雷诺数；lmdi (i=l,2,3):实际各管道的沿裎损失因数； lmdii (i=l,2,3):假设各管道的沿裎损失因数； qvi (i=l,2,3):实际各管道中的流量(m3/s)； qvii (i=l,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,doubled,double Re)double lmd1,temp,lmd=0,Rec1,Rec2,Rec3; Rec1=2320;Rec2=80*d/dlt;R
7、ec3=4160*pow(d/(2.0*dlt),0.85);if(ReRec1)lmd=64/Re;else if(ReRec2)if(Re1e5)lmd=0.3164/pow(Re,0.25);else if(Re3e6)lmd=0.0032+0.221*pow(Re,-0.237);else if(Re=1e-6)lmd1=lmd;temp=log(dlt/(3.7*d)+2.51/Re/sqrt(lmd1)/log(10); lmd=pow(1.0/(-2.0)/temp,2);elselmd=pow(1.74+2.0*log(d/(2.0*dlt)/log(10),-2);retur
8、nlmd;main()inti=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,Re3;printf(请输入管路连接类型：1 (串联管路)，2 (并联管路)n);scanf(%d,&i);if (i=1)int j;printf(请输入管
9、路计算第几类问题：1 (第一类问题)，2 (第二类问题)n); scanf(%d,&j);if(j=1)printf(请输入：管路流量(mT/s)，介质粘度(mT/s)，入口损失因数n); scanf(%lf,%lf,%lf,&qv,&nu,&s);printf(请依次输入：各管路长度(m)(只有三个)n);scanf(%lf,%lf,%lf,&l1,&l2,&l3);printf(请依次输入：各管路直径(m)(只有三个)n); scanf(%lf,%lf,%lf,&d1,&d2,&d3);printf(请依次输入：各管路粗糙度(m)(只有三个)n); scanf(%lf,%lf,%lf,&d
10、lt1,&dlt2,&dlt3);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(所需总水头 h (m)：
11、 %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(mT/s)，入口损失因数n);scanf(%lf,%lf,%lf,&h,&nu,&s);printf(请依次输入：各管路长度(m)(只有两个)n);scanf(%lf,%lf,&l1,&l2);printf(请依次输入：各
12、管路直径(m)(只有两个)n);scanf(%lf,%lf,&d1,&d2);printf(请依次输入：各管路粗糙度(m)(只有两个)n); scanf(%lf,%lf,&dlt1,&dlt2);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;w
13、hile (fabs(lmd1-lmd11)=1e-6)|(fabs(lmd2-lmd22)=1e-6); qv=pi*d1*d1*V1/4;printf(管路流量 qv (mT/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,&k);if(k=1)printf(请输入
14、：总作用水头h (m)，介质粘度(mT/s) n); scanf(%lf,%lf,&h,&nu);printf(请依次输入：各管路长度(m)(只有三个)n); scanf(%lf,%lf,%lf,&l1,&l2,&l3);printf(请依次输入：各管路直径(m)(只有三个)n); scanf(%lf,%lf,%lf,&d1,&d2,&d3);printf(请依次输入：各管路粗糙度(m)(只有三个)n); scanf(%lf,%lf,%lf,&dlt1,&dlt2,&dlt3);doV1=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(dl
