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• (1) 代碼
• (2) 運行結果

(1) 代碼

clc;clear;Rg = 287; %氣體常數（J/(kg·K)） g = 9.8; %重力加速度（m/s^2） waterDensity = 1000; %水的密度（kg/m^3）%對已知實驗參數的輸入 atmosphericPressure = input('請輸入大氣壓：(Pa)'); temperature = input('請輸入溫度：(℃)'); KVC = input('請輸入流體運動粘性系數：(10^-7m^2/s)'); %Kinematic viscosity coefficient K = input('請輸入風洞系數：'); gearFactor = input('請輸入微壓計所選的檔位系數：'); inletVacuum = input('請輸入風洞進口處真空度：(mmH2O)'); staticPressure0 = input('請輸入流場靜壓：(mmC2H5OH)');%第一截面實驗數據輸入 x10 = input('請輸入第一截面距前緣的距離：(mm)'); y10 = input('請輸入第一截面邊界層內距離：(mm)'); micromanometerP10 = input('請輸入第一截面用微壓計測得的讀數數據：(mmC2H5OH)'); transmitterP10 = input('請輸入第一截面用壓差變送器測得的讀數數據：(Pa)'); %Differential pressure transmitter%第二截面實驗數據輸入 x20 = input('請輸入第二截面距前緣的距離：(mm)'); y20 = input('請輸入第二截面邊界層內距離的數據：(mm)'); micromanometerP20 = input('請輸入第二截面用微壓計測得的讀數數據：(mmC2H5OH)'); transmitterP20 = input('請輸入第二截面用壓差變送器測得的讀數數據：(Pa)');%實驗過程中通過計算出來的、不變的數據 airDensity = atmosphericPressure / (Rg * (273.15 + temperature)); %空氣密度 staticPressure = atmosphericPressure - gearFactor * staticPressure0 * waterDensity * g * 0.001; %流場靜壓 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('=>風洞進口流速為：%.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;%對第一截面數據進行處理 fprintf('>>>>>>>>>>**第一截面數據計算**<<<<<<<<<<\n'); Re1 = (velocityInf * x1) / (KVC * 1e-7); fprintf('=>雷諾數 Re= %.3f\n',Re1); fprintf('=>微壓計實際讀數計算出來的絕對壓強：(Pa)\n'); disp(micromanometerP1); micromanometerVelocity1 = zeros(1,length(micromanometerP1)); for i=1:length(micromanometerP1)micromanometerVelocity1(i) = sqrt(2 * (micromanometerP1(i) - staticPressure) / airDensity); end fprintf('=>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（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('=>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（m/s）\n'); disp(transmitterVelocity1); micromanometerVelocityRatio1 = micromanometerVelocity1 / velocityInf; fprintf('=>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：\n'); disp(micromanometerVelocityRatio1); transmitterVelocityRatio1 = transmitterVelocity1 / velocityInf; fprintf('=>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：\n'); disp(transmitterVelocityRatio1);%對第二截面數據進行處理 fprintf('>>>>>>>>>>**第二截面數據計算**<<<<<<<<<<\n'); Re2 = (velocityInf * x2) / (KVC * 1e-7); fprintf('=>雷諾數 Re= %.3f\n',Re2); fprintf('=>微壓計實際讀數計算出來的絕對壓強：(Pa)\n'); disp(micromanometerP2); micromanometerVelocity2 = zeros(1,length(micromanometerP2)); for i = 1:length(micromanometerP2)micromanometerVelocity2(i) = sqrt(2 * (micromanometerP2(i) - staticPressure) / airDensity); end fprintf('=>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（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('=>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（m/s）\n'); disp(transmitterVelocity2); micromanometerVelocityRatio2 = micromanometerVelocity2 / velocityInf; fprintf('=>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：\n'); disp(micromanometerVelocityRatio2); transmitterVelocityRatio2 = transmitterVelocity2 / velocityInf; fprintf('=>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：\n'); disp(transmitterVelocityRatio2);%數據可視化 figure; %第一截面 hold on;grid on; plot(micromanometerVelocityRatio1,y1,'p','markersize',10); %微壓計測量所得數據點 plot(transmitterVelocityRatio1,y1,'*','markersize',10); %壓差變送器測量所得數據點 micromanometerT1 = 0.5 : 0.01 : 0.95; micromanometerU1 = spline(micromanometerVelocityRatio1,y1,micromanometerT1); micromanometerBLT1 = spline(micromanometerVelocityRatio1,y1,0.93); %Boundary layer thickness fprintf('=>用微壓計測量得出的邊界層厚度為：%.3f mm\n',micromanometerBLT1 * 1000); plot(micromanometerT1,micromanometerU1,'-.','linewidth',2); %微壓計測量擬合曲線。 transmitterT1 = 0.5 : 0.01 : 0.95; transmitterU1 = spline(transmitterVelocityRatio1,y1,transmitterT1); transmitterBLT1 = spline(transmitterVelocityRatio1,y1,0.93); fprintf('=>用壓差變送器測量得出的邊界層厚度為：%.3f mm\n',transmitterBLT1 * 1000); plot(transmitterT1,transmitterU1,'--','linewidth',2); %壓差變送器測量擬合曲線micromanometerY1 = 0 : 0.00001 : transmitterBLT1; micromanometerX1 = ((3 * micromanometerY1 - (micromanometerY1.^3) / (transmitterBLT1^2)).../ (2 * transmitterBLT1)); plot(micromanometerX1,micromanometerY1,'-'); %層流理論曲線transmitterY1 = 0 : 0.00001 : transmitterBLT1; transmitterX1 = (transmitterY1 / transmitterBLT1).^(1/7); plot(transmitterX1,transmitterY1,'-'); %紊流理論曲線title('第一截面邊界層速度分布曲線'); xlabel('速度比'); ylabel('離平板壁面距離y（m）'); axis tight; legend('微壓計測量所得數據點','壓差變送器測量所得數據點','微壓計測量擬合曲線','壓差變送器測量擬合曲線',...'層流理論曲線','紊流理論曲線','location','northwest');figure; %第二截面 hold on;grid on; plot(micromanometerVelocityRatio2,y2,'p','markersize',10); %微壓計測量所得數據點 plot(transmitterVelocityRatio2,y2,'*','markersize',10); %壓差變送器測量所得數據點 micromanometerT2 = 0.5 : 0.01 : 0.95; micromanometerU2 = spline(micromanometerVelocityRatio2,y2,micromanometerT2); micromanometerBLT2 = spline(micromanometerVelocityRatio2,y2,0.93); fprintf('=>用微壓計測量得出的邊界層厚度為：%.3f mm\n',micromanometerBLT2 * 1000); plot(micromanometerT2,micromanometerU2,'-.','linewidth',2); %微壓計測量擬合曲線 transmitterT2 = 0.5 : 0.01 : 0.95; transmitterU2 = spline(transmitterVelocityRatio2,y2,transmitterT2); transmitterBLT2 = spline(transmitterVelocityRatio2,y2,0.93); fprintf('=>用壓差變送器測量得出的邊界層厚度為：%.3f mm\n',transmitterBLT2 * 1000); plot(transmitterT2,transmitterU2,'--','linewidth',2); %壓差變送器測量擬合曲線micromanometerY2 = 0:0.00001 : transmitterBLT2; micromanometerX2 = ((3 * micromanometerY2 - (micromanometerY2.^3) / (transmitterBLT2^2))).../ (2*transmitterBLT2); plot(micromanometerX2,micromanometerY2,'-'); %層流理論曲線transmitterY2 = 0 : 0.00001 : transmitterBLT2; transmitterX2 = (transmitterY2 / transmitterBLT2).^(1/7); plot(transmitterX2,transmitterY2,'-'); %紊流理論曲線title('第二截面邊界層速度分布曲線'); xlabel('速度比'); ylabel('離平板壁面距離y（m）'); axis tight; legend('微壓計測量所得數據點','壓差變送器測量所得數據點','微壓計測量擬合曲線','壓差變送器測量擬合曲線',...'層流理論曲線','紊流理論曲線','location','northwest');%流態分析 fprintf('>>>>>>>>>>**流態分析**<<<<<<<<<<\n'); fprintf('一、對第一截面：\n'); fprintf('1.用雷諾數判定流態：\n'); if micromanometerBLT1 >= 3e6fprintf('=>（用微壓計測量所得的數據分析）流動為紊流\n'); elsefprintf('=>（用微壓計測量所得的數據分析）流動為層流\n'); end if transmitterBLT1 >= 3e6fprintf('=>（用壓差變送器測量所得的數據分析）流動為紊流\n'); elsefprintf('=>（用壓差變送器測量所得的數據分析）流動為層流\n'); end fprintf('2.用邊界層厚度計算值與理論值比較判定流態：\n'); if abs(micromanometerBLT1 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x1) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流\n'); elseif abs(micromanometerBLT1 - 0.37 * x1 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf * x1))^0.2)<0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為紊流\n'); elsefprintf('=>測量值與理論值相差較大，無法判定流態！\n'); end if abs(transmitterBLT1 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x1) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流\n'); elseif abs(transmitterBLT1 - 0.37 * x1 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf*x1))^0.2) < 0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為紊流\n'); elsefprintf('=>測量值與理論值相差較大，無法判定流態！\n'); end fprintf('二、對第二截面：\n'); fprintf('1.用雷諾數判定流態：\n'); if micromanometerBLT2 >= 3e6fprintf('=>（用微壓計測量所得的數據分析）流動為紊流\n'); elsefprintf('=>（用微壓計測量所得的數據分析）流動為層流\n'); end if transmitterBLT2 >= 3e6fprintf('=>（用壓差變送器測量所得的數據分析）流動為紊流\n'); elsefprintf('=>（用壓差變送器測量所得的數據分析）流動為層流\n'); end fprintf('2.用邊界層厚度計算值與理論值比較判定流態：\n'); if abs(micromanometerBLT2 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x2) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流\n'); elseif abs(micromanometerBLT2 - 0.37 * x2 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf * x2))^0.2) < 0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為紊流\n'); elsefprintf('=>測量值與理論值相差較大，無法判定流態！\n'); end if abs(transmitterBLT2 - 5 * sqrt((KVC * 1e-7 * x2) / velocityInf)) < 0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流\n'); elseif abs(transmitterBLT2 - 0.37 * x2 * ((KVC * 1e-7) / (velocityInf * x2))^0.2) < 0.1fprintf('=>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為紊流\n'); elsefprintf('=>測量值與理論值相差較大，無法判定流態！\n'); end

(2) 運行結果

輸入： 請輸入大氣壓：(Pa)98700 請輸入溫度：(℃)26 請輸入流體運動粘性系數：(10^-7m^2/s)8.982 請輸入風洞系數：1.08 請輸入微壓計所選的檔位系數：0.2 請輸入風洞進口處真空度：(mmH2O)22.8 請輸入流場靜壓：(mmC2H5OH)118 請輸入第一截面距前緣的距離：(mm)150 請輸入第一截面邊界層內距離：(mm)[0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 6.95 7.45] 請輸入第一截面用微壓計測得的讀數數據：(mmC2H5OH)[77.5 55 38.8 26 15 10.5 7.5 6.8 6.4] 請輸入第一截面用壓差變送器測得的讀數數據：(Pa)[164.23 118.72 85.559 56.076 34.772 23.870 21.223 20.668 20.202] 請輸入第二截面距前緣的距離：(mm)250 請輸入第二截面邊界層內距離的數據：(mm)[0.45 1.45 2.45 3.45 4.45 5.45 6.45 7.45 8.45 9.45] 請輸入第二截面用微壓計測得的讀數數據：(mmC2H5OH)[83 64 51 39.8 29 21 14 11 9.8 8] 請輸入第二截面用壓差變送器測得的讀數數據：(Pa)[173.85 129.31 104.47 79.882 55.702 40.633 28.892 22.750 19.701 18.167] 輸出： =>風洞進口流速為：20.490 m/s >>>>>>>>>>**第一截面數據計算**<<<<<<<<<< =>雷諾數 Re= 3421782.658 =>微壓計實際讀數計算出來的絕對壓強：(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 =>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（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 =>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（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 =>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：列 1 至 50.5735 0.7153 0.8020 0.8644 0.9146列 6 至 90.9344 0.9474 0.9504 0.9521 =>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：列 1 至 50.5271 0.6830 0.7771 0.8521 0.9024列 6 至 90.9271 0.9330 0.9342 0.9353 >>>>>>>>>>**第二截面數據計算**<<<<<<<<<< =>雷諾數 Re= 5702971.096 =>微壓計實際讀數計算出來的絕對壓強：(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 =>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（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 =>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的流速：（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 =>用微壓計測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：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 =>用壓差變送器測量的數據計算得到的邊界層內的速度比：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 =>用微壓計測量得出的邊界層厚度為：5.211 mm =>用壓差變送器測量得出的邊界層厚度為：5.736 mm =>用微壓計測量得出的邊界層厚度為：7.133 mm =>用壓差變送器測量得出的邊界層厚度為：7.491 mm >>>>>>>>>>**流態分析**<<<<<<<<<< 一、對第一截面： 1.用雷諾數判定流態： =>（用微壓計測量所得的數據分析）流動為層流 =>（用壓差變送器測量所得的數據分析）流動為層流 2.用邊界層厚度計算值與理論值比較判定流態： =>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流 =>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流 二、對第二截面： 1.用雷諾數判定流態： =>（用微壓計測量所得的數據分析）流動為層流 =>（用壓差變送器測量所得的數據分析）流動為層流 2.用邊界層厚度計算值與理論值比較判定流態： =>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流 =>(用微壓計測量所得的數據分析)流動為層流

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$$參考資料來源$$

《流體力學》.張鳴遠.高等教育出版社.

《熱與流體實驗教程》.王小丹.孟倩.張可.吳青平.唐上朝.西安交通大學出版社.

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$$源碼作者：AidenLee$$

$$博客創作：AidenLee$$

特別聲明：文章僅供學習參考，轉載請注明出處，嚴禁盜用！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的平板边界层内的流速分布实验的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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