计算水动力学报告
流体动量方程 实验报告
流体动量方程实验报告流体动量方程实验报告引言：流体力学是研究流体运动规律及其相互作用的学科，广泛应用于工程领域。
在流体力学中，流体动量方程是研究流体运动的重要方程之一。
本实验旨在通过实际操作和数据采集，验证流体动量方程的有效性，并探究其在工程实际中的应用。
一、实验目的本实验的主要目的是验证流体动量方程的准确性，并通过实验数据分析，探究流体动量方程在工程实际中的应用。
二、实验原理流体动量方程是流体力学中的基本方程之一，它描述了流体运动的动量变化。
根据牛顿第二定律，流体的动量变化与作用力成正比。
流体动量方程可以表达为：Δp = FΔt其中，Δp为流体动量的变化量，F为作用力，Δt为时间间隔。
三、实验步骤1. 准备实验装置：将流体动量实验装置搭建起来，包括流体容器、流体泵、流量计等。
2. 测量流体动量：通过控制流量计和流体泵的工作状态，测量流体在不同时间段内的动量变化。
3. 记录实验数据：将实验过程中的数据记录下来，包括流体的质量、速度、时间等。
4. 数据分析：根据实验数据，计算流体动量的变化量，并与实际测量值进行比较。
5. 结果分析：根据实验结果，验证流体动量方程的准确性，并探究其在工程实际中的应用。
四、实验结果与讨论通过实验操作和数据采集，我们得到了一系列实验结果。
根据实验数据，我们计算了流体动量的变化量，并与实际测量值进行比较。
在实验过程中，我们发现流体动量的变化与作用力成正比，符合流体动量方程的预期结果。
实验数据与理论计算结果基本吻合，验证了流体动量方程的准确性。
根据实验结果，我们还可以进一步探究流体动量方程在工程实际中的应用。
例如，在水利工程中，我们可以通过流体动量方程来计算水流的冲击力，从而评估水坝的稳定性。
在航空航天工程中，我们可以利用流体动量方程来研究空气动力学问题，如飞机的升力和阻力等。
五、实验总结通过本次实验，我们验证了流体动量方程的准确性，并探究了其在工程实际中的应用。
流体动量方程在工程领域中具有广泛的应用价值，可以帮助工程师们解决实际问题，提高工程设计的准确性和安全性。
河流动力学实验报告材料模版
河流动力学实验(一)大学水利水电学院二〇一二年十月实验一 泥沙颗粒分析试验一、实验目的及项目1、掌握实验室中运用筛分法及移液管体分析河床质、悬移质沙样的方法。
2、掌握绘制泥沙颗粒级配曲线的方法，求出泥沙样品的50d ，pj d，ϕ=等特征值。
二、筛分析法：适用于粒径大于0.1毫米（或：0.、0.060毫米）的泥沙颗粒分析。
（一）试验设备1、粗筛：园孔，孔径为200、100、60、40、20、10、5、2毫米。
2、细筛：方孔，孔径为5.0、2.0、1.0、0.5、0.25、0.1、（或0.、0.06）毫米。
3、洗筛：孔径为0.1毫米。
4、其他：振筛机、烘箱、天平、毛刷、盛沙杯等。
（二）操作步骤1、检查沙样：用玻璃棒在沙样中搅拌，如玻璃棒没有粘附沙粒。
则可以为已风干，否则应作风干处理，如沙样过多，则用四分法取出代表性沙样分析。
2、将分取沙样，（大约100-300克左右）放在天平上称出总重量，准确至0.01克。
3、根据沙样的最大粒径，准备好粗、细筛数只，并按孔径由大到小依次排列备用。
4、将沙样倾入粗筛之最上一层，加盖后，放在振筛机上振筛15分钟。
5、从最上一层开始，顺序将各级筛取下，在纸上用手扣打摇晃，直至无沙漏下为止，漏下之沙放在下一级筛，卡在孔径中之沙。
应计入本层筛之。
6、将留在各级筛上之沙，扫入编号杯，分别称重。
7、测记最大粒径：在最上一层筛，找出最大一颗粒沙子，量其粒径为沙样最大粒径。
（三）实验记录大学水利水电学院质筛分析记录计算表 表一分析：核算：三、移液管法（一）试验设备1、移液管分析仪一套，本仪器只适用于粒径小于0.1mm及浓度为0.3~2%的泥沙颗粒分析。
2、盛沙杯：容量为100ml的玻璃杯7个。
3、沉降筒：容量为600ml的玻璃量筒一个。
4、温度计：量度50℃，最小刻度0.1℃一支。
5、电动天平：感量万分之一克。
6、悬移质水样：（通过0.1mm洗筛冲洗）。
7、搅拌器：轮径5cm，孔径为3mm。
动力学实验实验报告
一、实验目的1. 理解动力学基本原理，掌握动力学实验的基本方法。
2. 通过实验验证牛顿第二定律，即物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与它的质量成反比。
3. 学习实验数据的采集、处理和分析方法。
二、实验原理牛顿第二定律是经典力学中的基本定律，其数学表达式为：F = ma，其中F为作用在物体上的合外力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
三、实验设备1. 动力实验台2. 测力计3. 速度传感器4. 电脑数据采集系统5. 实验用小车及砝码四、实验步骤1. 准备实验器材：将实验台上的小车放置在水平轨道上，确保小车能够自由滑动。
2. 连接数据采集系统：将测力计、速度传感器和电脑数据采集系统连接好，确保各部分工作正常。
3. 实验数据采集：a. 将砝码挂在小车后端，记录小车初始位置。
b. 打开数据采集系统，启动小车，同时开始记录小车运动过程中的速度和测力计的示数。
c. 当小车运动至预定距离时，停止小车，记录此时的速度和测力计的示数。
4. 数据处理：a. 根据实验数据，绘制小车速度与时间的关系图，计算小车的加速度。
b. 根据牛顿第二定律，计算作用在小车上的合外力。
c. 比较计算得到的合外力与实验测得的力，分析误差来源。
五、实验结果与分析1. 速度与时间关系图：根据实验数据绘制速度与时间关系图，观察小车运动规律，发现小车在实验过程中呈匀加速直线运动。
2. 加速度计算：根据速度与时间关系图，计算小车的加速度，得到加速度a =2.5 m/s²。
3. 合外力计算：根据牛顿第二定律，计算作用在小车上的合外力F = ma = 2.5kg × 1 m/s² = 2.5 N。
4. 误差分析：实验过程中，误差主要来源于以下方面：a. 测力计的精度；b. 速度传感器的精度；c. 数据采集过程中的误差；d. 实验操作过程中的人为误差。
六、实验结论通过本次实验，验证了牛顿第二定律的正确性，掌握了动力学实验的基本方法。
对河流动力学的学习感悟
对河流动力学的学习感悟篇一：《流体力学》学习报告《流体力学》学习报告————11土木二班47号胡智远通过一个学期的学习，让我懂得了：流体力学是研究流体平衡和机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个重要分支。
它的任务是通过流体的运动规律，研究流体之间及流体与各种边界之间的相互作用力，并将它们应用于解决科研和实际工程问题。
在水力、动力、土建、航空、化工，机械等领域里，都日益广泛的应用流体力学，同时正是这些领域的发展，也推动了流体力学的发展和深入。
流体是气体和液体的总称。
在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体，所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。
大气和水是最常见的两种流体，大气包围着整个地球，地球表面的70%是水面。
大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。
20世纪初，世界上第一架飞机出现以后，飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。
20世纪50年代开始的航天飞行，使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。
航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。
这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。
石油和天然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。
渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分离和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。
燃烧离不开气体，这是有化学反应和热能变化的流体力学问题，是物理-化学流体动力学的内容之一。
爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。
沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等，都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题，这类问题是多相流体力学研究的范围。
等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。
等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。
水力学模拟探究实训报告
随着我国水利工程建设的快速发展，水力学在水利工程中的应用越来越广泛。
为了提高水利工程设计的科学性和准确性，水力学模拟技术在水利工程中的应用越来越受到重视。
本次实训旨在通过水力学模拟软件的学习和操作，掌握水力学模拟的基本原理和方法，提高学生在水力学领域的实践能力。
二、实训目的1. 熟悉水力学模拟软件的基本操作；2. 掌握水力学模拟的基本原理和方法；3. 培养学生的实际操作能力和创新思维；4. 提高学生在水力学领域的实践能力。
三、实训内容1. 水力学模拟软件简介本次实训主要使用的水力学模拟软件为Fluent。
Fluent是一款基于有限体积法的通用计算流体动力学（CFD）软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工、水利工程等领域。
2. 水力学模拟基本原理（1）流体连续性方程：流体在任意封闭曲面上，单位时间内流进和流出的质量总和为零。
（2）动量方程：描述流体在运动过程中受到外力作用时的运动状态。
（3）能量方程：描述流体在运动过程中能量的转化和守恒。
3. 水力学模拟基本方法（1）网格划分：将计算区域划分为有限个网格，以便于进行数值计算。
（2）湍流模型选择：根据实际流体运动特点选择合适的湍流模型。
（3）边界条件设置：设置计算区域的入口、出口、壁面等边界条件。
（4）求解器设置：选择合适的求解器和迭代方法。
1. 熟悉Fluent软件界面及基本操作首先，我们学习了Fluent软件的界面布局和基本操作，包括创建项目、导入几何模型、设置材料属性、定义边界条件等。
2. 水力学模拟案例分析（1）模拟一维管流我们以一维管流为例，通过设置入口速度、出口压力等边界条件，模拟了管道内的流速分布和压力分布。
（2）模拟二维平面射流以二维平面射流为例，设置了入口速度、出口压力等边界条件，模拟了射流在平面内的速度分布和压力分布。
（3）模拟三维绕流以三维绕流为例，设置了入口速度、出口压力等边界条件，模拟了物体周围流场的速度分布和压力分布。
河网水动力及水质模型的研究及应用的开题报告
河网水动力及水质模型的研究及应用的开题报告一、选题背景水是人类生存和发展的重要资源，其质量和流动状态对环境和人类健康都有着重要的影响。
近年来，随着城市化进程的加快和工业化程度的提高，水环境污染问题日益突出，水资源的合理利用和管理日益受到重视。
针对河流的水动力和水质状况分析是水资源管理和环境保护的重要内容之一。
现代水力学领域中，基于计算机技术和数值模型的水动力学研究已取得了显著的进展。
水动力学模型能够对河网的水流运动、水位、泥沙运移及洪涝、污染等诸多问题进行研究和预测。
而水质模型则能够有效地模拟和预测水体中污染物的扩散、转移和浓度分布情况，是解决水环境污染问题的重要手段。
二、研究意义通过开展河网水动力及水质模型的研究，可以对河流的水动力和水质状况进行全面、深入的分析和掌握。
具有以下几个方面的重要意义：1.为城市化进程提高提供科学依据。
研究河网水动力及水质模型，可为城市扩张、建设和环境治理提供科学依据，为城市化进程提供可持续发展的基础。
2.提高水资源的合理利用和管理水平。
研究河网水动力及水质模型，可为河流水资源的合理利用、调控和管理提供理论和实践依据。
3.保障水环境保护和生态安全。
研究河网水动力及水质模型，可为水环境保护和生态安全提供科学依据，保障人类健康和自然生态的平衡。
三、研究内容和方法1.研究内容本研究将深度探究河网水动力及水质模型的建立和应用，包括以下几个方面：（1）采集实地测量数据，建立河网水动力学数值模型，仿真研究水流运动、水位和泥沙运移等问题。
（2）采集水质监测数据，建立河网水质模型，模拟水体中污染物的扩散、转移和浓度分布情况。
（3）应用模型结果，探究河网水动力和水质变化的原因及对策，为河网的管理和保护提供科学依据。
2.研究方法本研究采用以下研究方法：（1）采集实地数据，建立河网水动力和水质监测网络。
（2）基于数值分析和计算流体力学（CFD）方法，建立河网水动力学和水质数值模型。
（3）对模型进行验证和优化，并进行模拟计算，得出水动力和水质状况的分析结果。
能量方程的实验报告
1. 验证不可压缩流体定常流的能量方程；2. 通过对流体动力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中的能量转换特性；3. 掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
二、实验原理能量方程是流体力学中的一个重要方程，它描述了流体在流动过程中能量守恒的规律。
对于不可压缩流体定常流，能量方程可表示为：\[ \rho (u^2 + v^2 + w^2) + g(z_2 - z_1) = \rho \left( \frac{du}{dt} + u \frac{d}{dx} + v \frac{d}{dy} + w \frac{d}{dz} \right) + \frac{\partial \tau}{\partial x} + \frac{\partial \tau}{\partial y} + \frac{\partial\tau}{\partial z} \]其中，\( \rho \) 为流体密度，\( u \)、\( v \)、\( w \) 分别为流体在 \( x \)、\( y \)、\( z \) 方向上的流速，\( g \) 为重力加速度，\( z \) 为流体高度，\( \tau \) 为应力张量。
三、实验装置1. 实验台：由实验管道、测压管、皮托管、调节阀等组成；2. 测量仪器：流速仪、流量计、压强计等；3. 计算机及数据采集系统。
四、实验步骤1. 熟悉实验装置，了解各部件的功能及操作方法；2. 检查实验管道是否畅通，测压管、皮托管等是否安装正确；3. 打开水源，调节阀门，使流体在实验管道中流动；4. 在实验管道的不同位置设置测点，测量各测点的流速、流量、压强等数据；5. 根据测量数据，计算各截面的能量值；6. 对比计算结果与理论值，验证能量方程的正确性。
（此处应列出实验过程中测得的流速、流量、压强等数据，以及计算得到的能量值）六、实验结果与分析1. 通过实验，验证了不可压缩流体定常流的能量方程的正确性；2. 通过对实验数据的分析，进一步掌握了有压管流中的能量转换特性；3. 通过实验，提高了对流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
2023年水利类实习报告
2023年水利类实习报告2023年水利类实习报告1（一）实习时间：__月__日（二）实习地点：四川省富川县__镇（三）预习内容：水利水电工程是中国重要的基础设施和基础产业。
是以水利枢纽（水坝、水闸、水电站等）为主要对象，主要学习水利水电工程建设所必需的数学、力学和工程结构、水利水能经济计算等方面的基本理论和基本知识，掌握必要的工程设计方法、施工管理方法和科学研究方法，有水利水电工程及相关工程勘测、规划、设计、施工、科研和管理等方面的基本能力。
水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。
水力学包含水静力学和水动力学。
水静力学：研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用，探讨液体内部压强分布，液体对固体接触面的压力，液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性，以解决蓄水容器，输水管渠，挡水构筑物，沉浮于水中的构筑物，如水池、水箱、水管、闸门、堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。
水动力学：研究液体运动状态下的力学规律及其应用，主要探讨管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介质渗流的流动规律，以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算，以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。
工程水文学是水文学的一个分支，是为工程规划设计、施工建设及运行管理提供水文依据的一门科学，主要内容分为水文分析计算和水文预报两方面。
水文学的基本原理和方法，包含水文资料的收集与统计，设计洪水，流域分析计算，水质及水质评价。
水循环与径流形成；水文资料的观测、收集与处理；水文统计基本知识；文学知识河川径流，设计年径流及径流随机模拟；由流量资料推求设计洪水；流域产流、汇流计算；由暴雨资料推求设计洪水；排涝水文计算；水文预报；水文模型；古洪水与可能最大降水及可能最大洪水；水污染及水质模型；河流泥沙的测验及估算。
土力学是应用工程力学方法来研究土的力学性质的一门学科。
土力学的研究对象是与人类活动密切相关的土和土体，包含人工土体和自然土体，以及与土的力学性能密切相关的地下水。
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计算水动力学报告
一、计算水动力学概述
随着电子计算机的出现和现代计算机技术的飞速发展，计算流体力学作为新的流体力学分支，集合了数值模拟、数值计算和计算机实验等各方面的特性，主要针对我们日常水力学的数值求解问题。
目前，计算水动力学的发展，已经从一维、二维数值模拟进入三维数值模拟，从势流发展到漩涡运动，从层流发展到紊流模拟，从恒定流发展到非恒定流，从单相流发展到液、固两相流，再到液、固、气三相流，从大范围流动到水流内部机理等都有所研究。
其中，对于非恒定流、渗流、自由面溢流、水利机械流动的水力计算、粘性流与紊流模拟的研究都有较大的进展。
二、计算水动力学原理和方法
在计算水动力学中，求解流体力学的方法一种是解析方法，一种是数值方法。
对于解析方法，必须要面对基本方程的非线性性质和几何形状不规则这两个难题，这给解析求解带来了很大的困难。
随着电子计算机的发展，开始产生了适用于计算机求解的数值方法，如有限差分法、有限元法、边界积分方程法、快速变换、统计实验法等。
它们主要的原理，就是将基本方程进行离散，然后通过各种优化算法，使得数值解尽量的逼近解析解的真值。
三、泊松方程的迭代求解
泊松方程为2222(x,y)u u
f x u
∂∂+=-∂∂,(x,y)∈Ω
其边界条件(x,y)1,(x,y)u =∈∂Ω，其中(){},0,1x y x y Ω=<<
3．1用菱形五点差分离散格式
如下图所示，用直角坐标系在Ω上打网格，令x y h ∆=∆=， xi=ih, yj=jh ,h=1/(N+1), i,j=1,2,……,N.
对泊松方程，在(),y i j x 上用五点差商格式进行二阶偏导离散，即
()()()()22
11221,y 2,y ,y i j i j i j u u x u x u x o h x h +-∂⎡⎤=-++⎣
⎦
∂ ()()()()2211221
,y 2,y ,y i j i j i j u u x u x u x o h y h +-∂⎡⎤=-++⎣
⎦∂ 将离散格式导入泊松方程，经过化简得到
2,1,1,,1,14i j i j i j i j i j ij u u u u u h f +-+-----=
即2,1,1,,1,11
4
i j i j i j i j i j ij u u u u u h f +-+-⎡⎤=++++⎣⎦，截断误差()2
o h 3.2、边界条件的处理
()()0,,01u j u i ==
3.3、代数方程组求解
各内节点菱形五点格式方程+各边界节点方程—代数方程 各方程统一形式：ij nb nb ij u a u b -=∑
其中：（i ，j ）内部节点与边界节点的集合Ω； nb 代表与（i ，j ）相邻的各结点，也属于集合Ω。
方程组的矩阵形式Au=b
迭代法求解设迭代初值()0ij u ，第一步迭代值()
1ij u ，第二步迭代值
()()()1*
1,0,1,2k k ij ij nb nb ij u w u w a u b k +=-++=∑……直至1max k k ij
ij u u ε+-< （1） J acobi 迭代法()()
1,0,1,2k k ij nb nb ij u a u b k +=+=∑ （2） G auss-Seidel 迭代法()1*,0,1,2k ij nb nb ij u a u b k +=+=∑
*
nb
u 为nb u 最新迭代值 （3） 松弛迭代法（SOR 法）
()()()1*1,0,1,2
k k ij ij nb nb ij u w u w a u b k +=-++=∑
松弛因子w>1，超松弛，加快收敛速度；w<1.欠松弛，放慢收敛速度，避免迭代的不稳定
四、结果分析
采用松弛迭代法
程序如下
!泊松方程菱形5点格式法迭代
program main
implicit none
integer ,parameter:: n=1000,m=100
real :: u(0:m,0:n) ,a(0:n),b(0:n),w,e
integer t,i,j
write (*,*) "输入松弛因子w"
read (*,*) w
write (*,*)"输入收敛精度e"
read(*,*) e
write(*,*)"初始值u(1,1),u(2,1)"
read (*,*) u(1,1),u(2,1)
a(0)=u(1,1)
b(0)=u(2,1)
t=0
!差分方程组
do i=0,n-1
a(i+1)=(1-w)*a(i)+w*0.25*(3+b(i))
b(i+1)=(1-w)*b(i)+w*0.25*(3+a(i+1))
end do
!记录迭代收敛次数
do while (abs(a(t+1)-a(t))>e)
t=t+1
end do
!输出结果
open(10,file="bosong.txt")
write(10,*)"输入松弛因子w" , w
write(10,*)"收敛精度e" , e
write(10,*)"初始值u(1,1),u(2,1)", u(1,1),u(2,1)
do i=0,t
write (10,*) i,a(i)
end do
stop
end
设置边界条件都为1，f（x，y）=0，两个待求解点u（1,1），u（2,1）的初始值都设为 2.1，收敛精度为0.00001，分别取松弛因子为0.8,1.2,1.5,1.7,1.9共5个不同的松弛因子。
根据计算结果显示，当松弛因子从0.8增加到1.9时，迭代收敛次数依次为10次，8次，18次，32次，82次，收敛结果分别为1.00014，1.000003，0.999997，0.999999，0.999945。
由上表可以看出，随着松弛因子的增大，开始时刻数值震荡越明显，选取适当的松弛因子，可以迭代收敛速度大大加快。