平板边界层内的流速分布实验
2024-06-07 03:02:44
目录
- (1) 代码
- (2) 运行结果
(1) 代码
clc;clear;Rg = 287; %气体常数（J/(kg·K)）
g = 9.8; %重力加速度（m/s^2）
waterDensity = 1000; %水的密度（kg/m^3）%对已知实验参数的输入
atmosphericPressure = input('请输入大气压：(Pa)');
temperature = input('请输入温度：(℃)');
KVC = input('请输入流体运动粘性系数：(10^-7m^2/s)'); %Kinematic viscosity coefficient
K = input('请输入风洞系数：');
gearFactor = input('请输入微压计所选的档位系数：');
inletVacuum = input('请输入风洞进口处真空度：(mmH2O)');
staticPressure0 = input('请输入流场静压：(mmC2H5OH)');%第一截面实验数据输入
x10 = input('请输入第一截面距前缘的距离：(mm)');
y10 = input('请输入第一截面边界层内距离：(mm)');
micromanometerP10 = input('请输入第一截面用微压计测得的读数数据：(mmC2H5OH)');
transmitterP10 = input('请输入第一截面用压差变送器测得的读数数据：(Pa)'); %Differential pressure transmitter%第二截面实验数据输入
x20 = input('请输入第二截面距前缘的距离：(mm)');
y20 = input('请输入第二截面边界层内距离的数据：(mm)');
micromanometerP20 = input('请输入第二截面用微压计测得的读数数据：(mmC2H5OH)');
transmitterP20 = input('请输入第二截面用压差变送器测得的读数数据：(Pa)');%实验过程中通过计算出来的、不变的数据
airDensity = atmosphericPressure / (Rg * (273.15 + temperature)); %空气密度
staticPressure = atmosphericPressure - gearFactor * staticPressure0 * waterDensity * g * 0.001; %流场静压
x1 = x10 * 0.001;
y1 = y10 * 0.001;
x2 = x20 * 0.001;
y2 = y20 * 0.001;
velocityInf = sqrt((0.001 * (2 * K * g * waterDensity * inletVacuum)) / airDensity);
fprintf('=>风洞进口流速为：%.3f m/s\n',velocityInf);
micromanometerP1 = atmosphericPressure - micromanometerP10 * gearFactor * waterDensity * g * 0.001;
transmitterP1 = atmosphericPressure - transmitterP10;
micromanometerP2 = atmosphericPressure - micromanometerP20 * gearFactor * waterDensity * g * 0.001;
transmitterP2 = atmosphericPressure - transmitterP20;%对第一截面数据进行处理
fprintf('>>>>>>>>>>**第一截面数据计算**<<<<<<<<<<\n');
Re1 = (velocityInf * x1) / (KVC * 1e-7);
fprintf('=>雷诺数 Re= %.3f\n',Re1);
fprintf('=>微压计实际读数计算出来的绝对压强：(Pa)\n');
disp(micromanometerP1);
micromanometerVelocity1 = zeros(1,length(micromanometerP1));
for i=1:length(micromanometerP1)micromanometerVelocity1(i) = sqrt(2 * (micromanometerP1(i) - staticPressure) / airDensity);
end
fprintf('=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）\n');
disp(micromanometerVelocity1);
transmitterVelocity1 = zeros(1,length(transmitterP1));
for i=1:length(transmitterP1)transmitterVelocity1(i) = sqrt(2 * (transmitterP1(i) - staticPressure) / airDensity);
end
fprintf('=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）\n');
disp(transmitterVelocity1);
micromanometerVelocityRatio1 = micromanometerVelocity1 / velocityInf;
fprintf('=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的速度比：\n');
disp(micromanometerVelocityRatio1);
transmitterVelocityRatio1 = transmitterVelocity1 / velocityInf;
fprintf('=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的速度比：\n');
disp(transmitterVelocityRatio1);%对第二截面数据进行处理
fprintf('>>>>>>>>>>**第二截面数据计算**<<<<<<<<<<\n');
Re2 = (velocityInf * x2) / (KVC * 1e-7);
fprintf('=>雷诺数 Re= %.3f\n',Re2);
fprintf('=>微压计实际读数计算出来的绝对压强：(Pa)\n');
disp(micromanometerP2);
micromanometerVelocity2 = zeros(1,length(micromanometerP2));
for i = 1:length(micromanometerP2)micromanometerVelocity2(i) = sqrt(2 * (micromanometerP2(i) - staticPressure) / airDensity);
end
fprintf('=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）\n');
disp(micromanometerVelocity2);
transmitterVelocity2 = zeros(1,length(transmitterP2));
for i = 1:length(transmitterP2)transmitterVelocity2(i) = sqrt(2 * (transmitterP2(i) - staticPressure) / airDensity);
end
fprintf('=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）\n');
disp(transmitterVelocity2);
micromanometerVelocityRatio2 = micromanometerVelocity2 / velocityInf;
fprintf('=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的速度比：\n');
disp(micromanometerVelocityRatio2);
transmitterVelocityRatio2 = transmitterVelocity2 / velocityInf;
fprintf('=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的速度比：\n');
disp(transmitterVelocityRatio2);%数据可视化
figure; %第一截面
hold on;grid on;
plot(micromanometerVelocityRatio1,y1,'p','markersize',10); %微压计测量所得数据点
plot(transmitterVelocityRatio1,y1,'*','markersize',10); %压差变送器测量所得数据点
micromanometerT1 = 0.5 : 0.01 : 0.95;
micromanometerU1 = spline(micromanometerVelocityRatio1,y1,micromanometerT1);
micromanometerBLT1 = spline(micromanometerVelocityRatio1,y1,0.93); %Boundary layer thickness
fprintf('=>用微压计测量得出的边界层厚度为：%.3f mm\n',micromanometerBLT1 * 1000);
plot(micromanometerT1,micromanometerU1,'-.','linewidth',2); %微压计测量拟合曲线。
transmitterT1 = 0.5 : 0.01 : 0.95;
transmitterU1 = spline(transmitterVelocityRatio1,y1,transmitterT1);
transmitterBLT1 = spline(transmitterVelocityRatio1,y1,0.93);
fprintf('=>用压差变送器测量得出的边界层厚度为：%.3f mm\n',transmitterBLT1 * 1000);
plot(transmitterT1,transmitterU1,'--','linewidth',2); %压差变送器测量拟合曲线micromanometerY1 = 0 : 0.00001 : transmitterBLT1;
micromanometerX1 = ((3 * micromanometerY1 - (micromanometerY1.^3) / (transmitterBLT1^2)).../ (2 * transmitterBLT1));
plot(micromanometerX1,micromanometerY1,'-'); %层流理论曲线transmitterY1 = 0 : 0.00001 : transmitterBLT1;
transmitterX1 = (transmitterY1 / transmitterBLT1).^(1/7);
plot(transmitterX1,transmitterY1,'-'); %紊流理论曲线title('第一截面边界层速度分布曲线');
xlabel('速度比');
ylabel('离平板壁面距离y（m）');
axis tight;
legend('微压计测量所得数据点','压差变送器测量所得数据点','微压计测量拟合曲线','压差变送器测量拟合曲线',...'层流理论曲线','紊流理论曲线','location','northwest');figure; %第二截面
hold on;grid on;
plot(micromanometerVelocityRatio2,y2,'p','markersize',10); %微压计测量所得数据点
plot(transmitterVelocityRatio2,y2,'*','markersize',10); %压差变送器测量所得数据点
micromanometerT2 = 0.5 : 0.01 : 0.95;
micromanometerU2 = spline(micromanometerVelocityRatio2,y2,micromanometerT2);
micromanometerBLT2 = spline(micromanometerVelocityRatio2,y2,0.93);
fprintf('=>用微压计测量得出的边界层厚度为：%.3f mm\n',micromanometerBLT2 * 1000);
plot(micromanometerT2,micromanometerU2,'-.','linewidth',2); %微压计测量拟合曲线
transmitterT2 = 0.5 : 0.01 : 0.95;
transmitterU2 = spline(transmitterVelocityRatio2,y2,transmitterT2);
transmitterBLT2 = spline(transmitterVelocityRatio2,y2,0.93);
fprintf('=>用压差变送器测量得出的边界层厚度为：%.3f mm\n',transmitterBLT2 * 1000);
plot(transmitterT2,transmitterU2,'--','linewidth',2); %压差变送器测量拟合曲线micromanometerY2 = 0:0.00001 : transmitterBLT2;
micromanometerX2 = ((3 * micromanometerY2 - (micromanometerY2.^3) / (transmitterBLT2^2))).../ (2*transmitterBLT2);
plot(micromanometerX2,micromanometerY2,'-'); %层流理论曲线transmitterY2 = 0 : 0.00001 : transmitterBLT2;
transmitterX2 = (transmitterY2 / transmitterBLT2).^(1/7);
plot(transmitterX2,transmitterY2,'-'); %紊流理论曲线title('第二截面边界层速度分布曲线');
xlabel('速度比');
ylabel('离平板壁面距离y（m）');
axis tight;
legend('微压计测量所得数据点','压差变送器测量所得数据点','微压计测量拟合曲线','压差变送器测量拟合曲线',...'层流理论曲线','紊流理论曲线','location','northwest');%流态分析
fprintf('>>>>>>>>>>**流态分析**<<<<<<<<<<\n');
fprintf('一、对第一截面：\n');
fprintf('1.用雷诺数判定流态：\n');
if micromanometerBLT1 >= 3e6fprintf('=>（用微压计测量所得的数据分析）流动为紊流\n');
elsefprintf('=>（用微压计测量所得的数据分析）流动为层流\n');
end
if transmitterBLT1 >= 3e6fprintf('=>（用压差变送器测量所得的数据分析）流动为紊流\n');
elsefprintf('=>（用压差变送器测量所得的数据分析）流动为层流\n');
end
fprintf('2.用边界层厚度计算值与理论值比较判定流态：\n');
if abs(micromanometerBLT1 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x1) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流\n');
elseif abs(micromanometerBLT1 - 0.37 * x1 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf * x1))^0.2)<0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为紊流\n');
elsefprintf('=>测量值与理论值相差较大，无法判定流态！\n');
end
if abs(transmitterBLT1 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x1) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流\n');
elseif abs(transmitterBLT1 - 0.37 * x1 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf*x1))^0.2) < 0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为紊流\n');
elsefprintf('=>测量值与理论值相差较大，无法判定流态！\n');
end
fprintf('二、对第二截面：\n');
fprintf('1.用雷诺数判定流态：\n');
if micromanometerBLT2 >= 3e6fprintf('=>（用微压计测量所得的数据分析）流动为紊流\n');
elsefprintf('=>（用微压计测量所得的数据分析）流动为层流\n');
end
if transmitterBLT2 >= 3e6fprintf('=>（用压差变送器测量所得的数据分析）流动为紊流\n');
elsefprintf('=>（用压差变送器测量所得的数据分析）流动为层流\n');
end
fprintf('2.用边界层厚度计算值与理论值比较判定流态：\n');
if abs(micromanometerBLT2 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x2) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流\n');
elseif abs(micromanometerBLT2 - 0.37 * x2 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf * x2))^0.2) < 0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为紊流\n');
elsefprintf('=>测量值与理论值相差较大，无法判定流态！\n');
end
if abs(transmitterBLT2 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x2) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流\n');
elseif abs(transmitterBLT2 - 0.37 * x2 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf * x2))^0.2) < 0.1fprintf('=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为紊流\n');
elsefprintf('=>测量值与理论值相差较大，无法判定流态！\n');
end
(2) 运行结果
输入：
请输入大气压：(Pa)98700
请输入温度：(℃)26
请输入流体运动粘性系数：(10^-7m^2/s)8.982
请输入风洞系数：1.08
请输入微压计所选的档位系数：0.2
请输入风洞进口处真空度：(mmH2O)22.8
请输入流场静压：(mmC2H5OH)118
请输入第一截面距前缘的距离：(mm)150
请输入第一截面边界层内距离：(mm)[0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 6.95 7.45]
请输入第一截面用微压计测得的读数数据：(mmC2H5OH)[77.5 55 38.8 26 15 10.5 7.5 6.8 6.4]
请输入第一截面用压差变送器测得的读数数据：(Pa)[164.23 118.72 85.559 56.076 34.772 23.870 21.223 20.668 20.202]
请输入第二截面距前缘的距离：(mm)250
请输入第二截面边界层内距离的数据：(mm)[0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45]
请输入第二截面用微压计测得的读数数据：(mmC2H5OH)[83 64 51 39.8 29 21 14 11 9.8 8]
请输入第二截面用压差变送器测得的读数数据：(Pa)[173.85 129.31 104.47 79.882 55.702 40.633 28.892 22.750 19.701 18.167]
输出：
=>风洞进口流速为：20.490 m/s
>>>>>>>>>>**第一截面数据计算**<<<<<<<<<<
=>雷诺数 Re= 3421782.658
=>微压计实际读数计算出来的绝对压强：(Pa)1.0e+04 *列 1 至 59.8548 9.8592 9.8624 9.8649 9.8671列 6 至 99.8679 9.8685 9.8687 9.8687
=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）列 1 至 511.7516 14.6568 16.4336 17.7118 18.7408列 6 至 919.1458 19.4111 19.4725 19.5075
=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）列 1 至 510.8004 13.9937 15.9222 17.4588 18.4898列 6 至 918.9958 19.1166 19.1418 19.1630
=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的速度比：列 1 至 50.5735 0.7153 0.8020 0.8644 0.9146列 6 至 90.9344 0.9474 0.9504 0.9521
=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的速度比：列 1 至 50.5271 0.6830 0.7771 0.8521 0.9024列 6 至 90.9271 0.9330 0.9342 0.9353
>>>>>>>>>>**第二截面数据计算**<<<<<<<<<<
=>雷诺数 Re= 5702971.096
=>微压计实际读数计算出来的绝对压强：(Pa)1.0e+04 *列 1 至 59.8537 9.8575 9.8600 9.8622 9.8643列 6 至 109.8659 9.8673 9.8678 9.8681 9.8684
=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）列 1 至 510.9246 13.5696 15.1150 16.3295 17.4207列 6 至 1018.1868 18.8316 19.1013 19.2081 19.3672
=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的流速：（m/s）列 1 至 59.9957 13.3192 14.8532 16.2294 17.4774列 6 至 1018.2120 18.7644 19.0470 19.1857 19.2551
=>用微压计测量的数据计算得到的边界层内的速度比：列 1 至 50.5332 0.6623 0.7377 0.7970 0.8502列 6 至 100.8876 0.9191 0.9322 0.9375 0.9452
=>用压差变送器测量的数据计算得到的边界层内的速度比：列 1 至 50.4878 0.6500 0.7249 0.7921 0.8530列 6 至 100.8888 0.9158 0.9296 0.9364 0.9398
=>用微压计测量得出的边界层厚度为：5.211 mm
=>用压差变送器测量得出的边界层厚度为：5.736 mm
=>用微压计测量得出的边界层厚度为：7.133 mm
=>用压差变送器测量得出的边界层厚度为：7.491 mm
>>>>>>>>>>**流态分析**<<<<<<<<<<
一、对第一截面：
1.用雷诺数判定流态：
=>（用微压计测量所得的数据分析）流动为层流
=>（用压差变送器测量所得的数据分析）流动为层流
2.用边界层厚度计算值与理论值比较判定流态：
=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流
=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流
二、对第二截面：
1.用雷诺数判定流态：
=>（用微压计测量所得的数据分析）流动为层流
=>（用压差变送器测量所得的数据分析）流动为层流
2.用边界层厚度计算值与理论值比较判定流态：
=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流
=>(用微压计测量所得的数据分析)流动为层流
参考资料来源参考资料来源参考资料来源
- 《流体力学》.张鸣远.高等教育出版社.
- 《热与流体实验教程》.王小丹.孟倩.张可.吴青平.唐上朝.西安交通大学出版社.
源码作者：AidenLee源码作者：Aiden\ Lee源码作者：Aiden Lee
博客创作：AidenLee博客创作：Aiden\ Lee博客创作：Aiden Lee
特别声明：文章仅供学习参考，转载请注明出处，严禁盗用！
平板边界层内的流速分布实验相关推荐
- 使用有限差分法求解无限长直的金属槽内的电位分布
使用有限差分法求解无限长直的金属槽内的电位分布 实验内容: 实验源码: 实验截图 实验内容: 使用有限差分法求解无限长直的金属槽内的电位分布 实验源码: %控制宽度 Length = 50; %长度 ...
- 空气流体流速测量实验
空气流体流速测量实验 一.报告目的 二.仪器和设备 三.探针 六.数据结果分析 空气流体流速测量实验 一.报告目的 在中等迎角下,由于三角翼前缘流动分离产生的一对前缘涡,可以在翼面上诱导产生较大的负压 ...
- ZYNQ之FPGA 片内RAM读写测试实验
文章目录 前言 一.添加RAM IP核 二.编写测试程序 三.添加ILA 四.分配管脚 五.Simulator仿真 六.硬件调试 总结 前言 本实验的主要内容是介绍如何使用 FPGA内部的RAM以及程 ...
- ZYNQ之FPGA 片内ROM读写测试实验
文章目录 前言 一.创建ROM初始化文件 二.添加ROM IP核 三.编写测试程序 四.添加ILA 五.分配管脚 六.Simulator仿真 七.硬件调试 总结 前言 FPGA本身是SRAM架构的,断 ...
- 企业内网防火墙搭建实验
企业内网防火墙搭建实验 在一些企业中经常会搭建一些如下图所示的网络架构,在企业内部不仅可以正常访问内部网络,也可以正常访问外网.此外外网客户端也可以正常访问企业内部的web服务器.运维人员通常会通过额 ...
- 使用eNSP搭建基础IP网络 和 单交换机与VLAN分布实验（二层+三层）
Hello, 好久不见.上学期因为个人原因一直没有更新(主要原因是上学期小小的摆了一下),这个学期我会继续在平台上分享我的学习经验.主要包括网络互联以及攻防的内容,也可能会更新深度学习相关的东西,主要 ...
- Fluent验证案例43：平板边界层转捩
本案例演示流体流经平板时流动状态从层流向湍流转捩过程. [1]A. M. Savill. "Some recent progress in the turbulence modeling o ...
- MATLAB用超松弛迭代法求接地金属槽内的电位分布
工程电磁场仿真实验-用超松弛法求接地金属槽内电位分布 一.实验目的 1.熟悉利用超松弛法描绘出接地金属槽的电位分布情况: 2.学会使用MATLAB进行数值计算,并绘出相应的图形: 二.实验原理 1.有 ...
- Nature封面：每天工作21.5小时的AI化学家，8天内完成688个实验，已自主发现一种全新催化剂...
来源:学术头条 本文约2000字,建议阅读5分钟. 本文为你介绍一款人工智能机器人化学家. 日本现代机器人之父大阪大学教授石黑浩曾经表示,"人类的进化有两种方式,一种是基因进化,还有一种是技 ...
- linux 如何查看进程内用户虚拟空间分布
linux用户空间占用0~3G范围内,但不是每个进程都能将地址占满(其实很少有占满情况),在内核中一般使用vm_are_struct结构来表示一块使用的用户空间,相当于把用户空间切割成一块块的范围转化 ...
最新文章
- 视频处理单元Video Processing Unit
- 【camera】全景驾驶感知网络YOLOP部署与实现（交通目标检测、可驾驶区域分割、车道线检测）
- 《Greenplum企业应用实战》一导读
- 独家 | 提速20倍！3个细节优化Tableau工作簿加载过程（附实例）
- linux-Tcp IP协议栈源码阅读笔记
- 我自学python的路-Python 学习路线(非常适合小白的入门级教程)
- 俄媒：美国“龙-2”型飞船载人发射推迟至7月
- python 包介绍：osmnx
- 循环神经网络：RNN、LSTM、GRU、BPTT
- 资讯｜WebRTC M89 更新
- Eclipse 远程调试
- python连接wifi_Python3控制win10连接wifi热点
- 函数声明和函数表达式
- [转]动态加载javascript
- 局域网交换机(Lan Switch)
- 试验设计[实验设计]
- CS231n课程笔记：神经网络笔记 2
- 何恺明团队新作ViTDet：用于目标检测的视觉Transformer主干网络
- 列表中循环添加字典出现覆盖现象的问题
- 15. cookie、session、token