Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Методика и алгоритмы решения задачи.
Цели и задачи курсовой работы.
Данная курсовая работа предназначена для закрепления навыков и применения знаний, полученных в процессе изучения материала по курсу «Информатика »при решении простейшей модельной инженерной задачи, начиная с ее постановки до получения и оформления результатов ее решения. В качестве такой задачи на кораблестроительной специальности ставится задача расчета динамики разгона (замедления) судна на тихой воде. При этом используется практически все разделы курса «Информатика».
Введение.
Значительные резервы в повышении скоростей судов появились при использовании новых принципов движения, в частности основанных на применении гидродинамических сил поддержания. Наиболее полно и эффективно используются гидродинамические силы в случае применения подводных крыльев в качестве несущей системы судна. С их помощью корпус судна поднимается над поверхностью воды, способствуя тем самым существенному уменьшению сопротивления воды движению судна. Волновое сопротивление у такого судна практически отсутствует, а общее сопротивление значительно меньше сопротивления глиссирующего судна. В данной курсовой работе варианты заданий составлены для СПК, потому что это наиболее распространенный тип судна с динамическими принципами поддержания.
Постановка задачи.
Общая задача: из курса теоретической механики известно, что в соответствии принципом Деламбера неустановившееся движение тела описывается вторым законом Ньютона. Поскольку в данной задаче рассчитывается движение лишь в направлении одной из осей координат (в данном случае оси "t"), то достаточно записать уравнения движения в проекции на ось "t" и решать его относительно скорости V в направлении оси "t" и пройденного по этой координате пути S.
Математическая модель неустановившегося движения судна: Основным уравнением задачи в этом случае является уравнение второго закона Ньютона в проекции на ось координат "t". ma=F (1) Здесь m - масса тела (судна) a=dV/dt - ускорение судна F - сумма всех сил, действующих на судно, в проекции на ось " t". F=R+T (1’) R -сопротивление воды движению судна; Т - тяга движителя (как правило, гребного винта).
Из физических соображений понятно, что сопротивление R зависит от скорости движения (чем больше скорость V, тем больше сопротивление R) и направлена против скорости V, т.е. в отрицательном направлении оси "t". При решении задач необходимо учитывать, что во время стоянки судна V=0 и R(V)=0. Тяга, создаваемая гребным винтом, также зависит от скорости движения судна, но действует в противоположном силе сопротивления R направлении, т.е. направлена в положительном направлении оси "t". С учетом сказанного, уравнение (1) можно записать в виде: (2)
Таким образом, получено обыкновенное дифференциальное уравнение 1-го порядка относительно скорости движения судна V.
Для определения пройденного за время разгона пути S к этому уравнению (2) необходимо добавить уравнение , являющееся определением понятия - "скорость". Следовательно, математическая модель задачи - система из двух дифференциальных уравнений 1-го порядка, записанных в каноническом виде: (3)
Здесь функции R(V) и T(V) являются заданными и находятся по испытаниям моделей судна и гребного винта. В данной курсовой работе эти функции задаются графически. Точка их пересечения является скоростью постоянного движения. Для решения системы уравнений (3) необходимо задать начальные условия: t0=0, V0=0 или V=VH.
Методика и алгоритмы решения задачи. Решение задачи курсовой работы разделяется на три модельных задачи(МЗ). Все МЗ выполняются в пакетах Excel и MathCAD. В каждой из эти модельных задач необходимо сначала выполнить аппроксимацию исходных данных.
Аппроксимация исходных данных: • выбрать класс аппроксимирующей функции (если выбран полином, то необходимо выбрать его степень исходя из вида кривой по характерным точкам, выбранным из контрольных); • определить коэффициенты аппроксимации; • рассчитать и вывести на дисплей графики аппроксимирующих функций.
Также для каждой МЗ необходимо найти: - стационарную скорость Vст из уравнения R(V)=T(V) , которое необходимо решить методом Ньютона, а также представить блок-схему и программу на языке программирования Фортран; - найти время разгона tp, решив интеграл методом Симпсона, а также представить блок-схему и программу на языке программирования Фортран;
-решив систему дифференциальных уравнений (3) первой модификацией метода Эйлера найти путь разгона Sp;
-определить время торможения tт;
-определить путь торможения tт;
-определить энергию разгона Ep из соотношения ;
Первая модельная задача. -линейная аппроксимация полиномом второй степени для функций R(V) и T(V) на всем участке изменения V.
Вторая модельная задача. -кривую R(V) аппроксимируем кусочно-линейно на трех участках, а T(V) –на одном.
Третья модельная задача. -кривую R(V) и T(V) аппроксимируем полиномом четвертой степени–на всем участке.
В курсовой работе исходными данными являются функции R(V) и T(V), которые представлены в графическом виде (рис.1) при мощности движителя 1800 об/мин. Массу судна выбираем равной порожнему водоизмещению СПК «Вихрь»: m =89.6 Т =89600 кг |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 141. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |