Расчет затрат воды в трубопроводе

Министерство  образования, науки Украины

Одесский  национальный  политехнический университет

Институт  промышленных технологий дизайна и  менеджмента 

Кафедра УСБЖД

 

 

 

Расчет затрат воды в трубопроводе

Курсовая  работа

По дисциплине:

Использование ЕОМ в инженерной практике

 

 

 

Руководитель:

                                                                         Подпись:  

Студент группы: МТ-121                                                       Подпись:  

 

 

 

 

 

 

Одесса 2013 г.

Задание

Институт  промышленных технологий дизайна и  менеджмента 

Кафедра УСБЖД

                       Студент группы МТ-121    Киселёва Олега Александровича

Тема: Использование  Mthсad в инженерных  расчетах

 

 

Начальные данные:

Вариант №1

Данные: H=4.8м;  d1=60.6мм;  d2=48мм;  l1=4.8м;  l2=2.8м;  t=45град;  Ke=0,023мм

Задание выдал:

Задание принял к исполнению «   »                       2013 г.

Курсовая работа защищена с оценкой 

Председатель комиссии

Члены комиссии

 

Содержание

Теоретическая часть	.……………………………………….4-10
Практическая часть	……………………………………….10-19
Выводы по работе	…………………………………………19
Список литературы	…………………………………………20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

Mathcad — система компьютерной алгебры из класса системавтоматизированного проектирования, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением, отличается легкостью использования и применения для коллективной работы.

Mathcad был задуман и первоначально написан Алленом Раздовом из Массачусетского технологического института (MIT), соучредителем компании Mathsoft, которая с 2006 года является частью корпорации PTC (ParametricTechnologyCorporation).

Mathcad имеет интуитивный и простой для использования интерфейс пользователя. Для ввода формул и данных можно использовать как клавиатуру, так и специальные панели инструментов.

Некоторые из математических возможностей Mathcad (версии до 13.1 включительно) основаны на подмножестве системы компьютерной алгебры Maple (MKM, MapleKernelMathsoft). Начиная с 14 версии — использует символьное ядро MuPAD.

Работа осуществляется в  пределах рабочего листа, на котором  уравнения и выражения отображаются графически, в противовес текстовой  записи в языках программирования. При создании документов-приложений используется принципWYSIWYG (WhatYouSeeIsWhatYouGet — «что видишь, то и получаешь»).

Несмотря на то, что эта  программа, в основном, ориентирована  на пользователей-непрограммистов, Mathcad также используется в сложных проектах, чтобы визуализировать результаты математического моделирования путем использованияраспределённых вычислений и традиционных языков программирования. Также Mathcad часто используется в крупных инженерных проектах, где большое значение имеет трасируемость и соответствие стандартам.

Mathcad достаточно удобно использовать для обучения, вычислений и инженерных расчетов. Открытая архитектура приложения в сочетании с поддержкой технологий .NET и XML позволяют легко интегрировать Mathcad практически в любые ИТ-структуры и инженерные приложения. Есть возможность создания электронных книг

Сегодня  различные  версии  MathCAD  являются  математически

ориентированными  универсальными  системами.  Помимо  собственно

вычислений,  как  численных,  так  и  аналитических,  они  позволяют  с  блеском 

решать  сложные  оформительские  задачи,  которые  с  трудом  даются

популярным  текстовым редакторам или электронным  таблицам.

С  помощью  MathCAD  можно,  например,  готовить  статьи,  книги,

диссертации,  научные  отчеты,  дипломные  и  курсовые  проекты  не  только  с

качественными  текстами,  но  и  с  легко  осуществляемым  набором  самых

сложных  математических  формул,  изысканным  графическим  представлением

результатов  вычислений  и  многочисленными  “живыми”  примерами.  А 

применение  библиотек и пакетов расширения обеспечивает профессиональную

ориентацию  MathCAD на любую область науки, техники и образования.

В  пакет  Mathcad  интегрирован  довольно  мощный  математический

аппарат,  позволяющий  решать  возникающие  проблемы  без  вызова  внешних

процедур.

Основные  функции Mathcad:

. решение  алгебраических уравнений и систем (линейных и нелинейных);

. решение  обыкновенных дифференциальных  уравнений и систем (задача 

Коши и  краевая задача);

. решение  дифференциальных уравнений в  частных производных; 

.  статистическая  обработка  данных  (интерполяция,  экстраполяция, 

аппроксимация и многое другое);

. работа  с векторами и матрицами (линейная  алгебра и др.);

. поиск минимумов  и максимумов функциональных  зависимостей;

.  решая   поставленную  задачу,  пользователь  может  вводить  не  только 

числовые  значения переменных, но и дополнить  их размерностями. При этом

пользователь  вправе  выбирать  и  систему  единиц  (СИ,  кг-м-с,  г-см-с),  и 

конкретные  размерности (м, дюймы, футы и т.д.): система Mathcad в них сама

разберется  и выдаст ответ с заданной пользователем  размерностью;

.  система   Mathcad  оборудована средствами  анимации,  что позволяет

реализовать созданные модели не только в статике (числа, таблицы, графики),

но и в  динамике (анимационные клипы);

. в систему  Mathcad интегрированы средства символьной математики, что

позволяет решать поставленные задачи (этап задачи) не только численно, но и 

аналитически;

. не выходя  из среды Mathcad, возможно открывать новые документы на

других  серверах  и  пользоваться  теми  преимуществами  информационных

технологий, предоставляемых Internet;

Кроме того, не следует забывать, что пакет  Mathcad — это полноценное

Windows-приложение. Решая поставленную задачу, можно  через буфер обмена 

Windows  передать  данные  в среду другой  программы и там решить  часть

задачи.

Пакет  MATHCAD  предоставляет  широкие  графические  возможности.

Кроме  того,  здесь  можно  использовать  чертежи  и  рисунки,  полученные  в

других графических  системах.

Нажатием  буквально одной кнопки можно  задать шаблон для генерации 

двумерного  графика,  причем  в  одних  и  тех  же  осях  может  быть  несколько 

графиков  одновременно. В Mathcad`e представлены следующие виды графиков:

декартовый (X-Y plot), полярный (Polarplot), поверхности (Surfaceplot), карта

линий  уровня  (Contourplot),  векторное поле  (VectorFieldplot),  трехмерный

точечный (3D Scatterplot), трехмерная столбчатая диаграмма (3D BarChart). 

Все  графики  являются  стандартными  объектами  Mathcad`a:  их  можно

редактировать,  а  при  пересчете  исходных  данных  они  автоматически 

перерисовываются. Кроме того, в средствах ‘объемной’ визуализации данных

существуют  возможность  композиции  задних  планов.  Существуют  большое 

количество  опций  для  работы  с  осями,  а  также  возможность  импортировать 

графические изображения. Кроме работы с десятичными  числами существуют

возможность работы с восьми - и шестнадцатеричными числами. Так же есть

набор  процедур  для  возможности  функционирования  не  только  над  числами,

векторами  или  матрицами,  но  и  над  более  сложными  объектами,  таких  как

деревья,  списки  или  наборы.  При  вычислениях  в  символах  используется  так 

называемая  символьная математика.

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая  часть

Начальные данные:

 

        

Коэффициент потерь на входе из большого резервуара в трубу:

 

 

Определяем гидравлические коэффициенты трения:

 

 

 

 

Находим скорости в  трубах с диаметрами d1 и d2 соответственно:

 

 

 

 

 

Определяем числа Рейнольдсапри, кинематическая вязкость воды ровна

 

 

 

 

Для более точного определения  скоростей проведем цикл расчетов (с  тремя повторениями для полной достоверности  расчета):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Потери в трубопроводе:

 

 

 

 

 

Для  построения  напорной  и  пьезометрической  линии  необходимо определить скоростные усилия на участках в характерных сечениях.

 Скоростные усилия:

 

 

 

 

Вычисляем  значения давлений в соответствующих сечениях:

 

 

Запишем уровнение Бернулли для сечения а-а и в-в

 

 

Потери напора на входе  в трубу:

 

 

 

Для сечений в-в и с-с:

 

 

Потери напора по длине:

 

 

Для сечений с-с и d-d:

 

 

Потери напора при внезапном сужении:

 

 

 

 

Для сечений d-d и е-е:

 

 

 

Потери напора по длине:

 

 

 

 

Для сечений е-е и f-f :

 

 

Потери напора в вентиле:

 

 

 

 

Вычисляем расстояние от 0 до сечений по оси ОО и задаем значения длин в матрицы, строим график: (матрица Σ -  напорная кривая, Ψ - пьезометрическая кривая, Κ – значения длин в сечениях)

 

 

                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: в данной курсовой работе мною были рассмотрены возможности пакета MathCAD, таким образом я определял расход воды в трубопроводе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

1. Шушкевич, Г.Ч. Введение в MathCAD 2000: Учебное пособие / Г. Ч. Шушкевич, С. В. Шушкевич. – Гродно: ГрГУ, 2001. – 138 с.
2. Коробов В., Сясев А. Недокументированная символьная математика Mathcad/Maple
3. Дьяконов В.П. Mathcad 2000: Учебный курс. - СПб.: Питер, 2000. - 586 с .
4. Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad. — СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 560 с.
5. Панферов А. И., Лопарев А. В., Пономарев В. К. Применение Mathcad в инженерных расчетах: Учеб.пособие. - СПб., 2004. 88 с.: ил.