bài giảng cơ lưu chất

204 2,856 0
  • Loading ...
1/204 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 12/01/2015, 18:29

2. Ñoái töôïng nghieân cöùu: Löu chaát goàm: chất lỏng, chất khí Tính chaát : Löïc lieân keát phaân töû yeáu  coù hình daïng cuûa vaät chöùa noù. Tính chaûy ñöôïc  khoâng chòu löïc caét vaø löïc keùo Tính lieân tuïcKhaùc bieät giöõa chaát loûng vaø chaát khí laø ôû tính neùn ñöôïc, nhöng chæ khi vaän toác ñuû lôùn (V > 0.3c).3. Phöông phaùp nghieân cöùu: Caùc ñònh luaät Cô hoïc cuûa Newton vaø caùc ñònh luaät veà baûotoaøn vaø chuyeån hoaù trong cô hoïccaùc phöông trình moâ taû traïng thaùi giaûi u, p… Phöông phaùp giaûi: + phöông phaùp giaûi tích+ phöông phaùp thöïc nghieäm Các thông tin cần thiết Các thông tin cần thiết Tài liệu tham khảo: o Giáo trình Cơ lưu chất (Bm. CLC) o Bài tập Cơ lưu chất (LS Giang & NT Phương) Thi cuối kỳ (80%): o Hình thức: trắc nghiệm, đề mở (được xem tài liệu) o Số lượng câu: - lý thuyết: 12 câu x 0,3đ/câu = 3,6đ - bài toán: 8 câu x 1,2đ/câu = 9,6đ o Tổng số điểm: 13,2/10 o Thời gian: 90’ Thi giữa kỳ (20%): = 1/2 thời gian và số câu hỏi của thi cuối kỳ CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất III./ Lực tác dụng trong lưu chất I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu: I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu: 1./ Đònh nghóa môn học: Cơ lưu chất là một môn khoa học thuộc lãnh vực Cơ học, nghiên cứu Cơ lưu chất là một môn khoa học thuộc lãnh vực Cơ học, nghiên cứu các quy luật chuyển động và đứng yên của lưu chất và các quá trình các quy luật chuyển động và đứng yên của lưu chất và các quá trình tương tác lực của nó lên các vật thể khác. tương tác lực của nó lên các vật thể khác. Cơ học lý thuyết Cơ học vật rắn biến dạng Cơ học đất Cơ lưu chất Cơ học Cơ lưu chất Thuỷ lực Khí động lực học 2./ Đối tượng nghiên cứu: • Lưu chất gồm: ch t l ng, ch t khí ấ ỏ ấ • *Tính chất : • - Lực liên kết phân tử yếu ⇒ có hình dạng của vật chứa nó. • - Tính chảy được ⇒ không chòu lực cắt và lực kéo • - Tính liên tục *Khác biệt giữa chất lỏng và chất khí là ở tính nén được, nhưng chỉ khi vận tốc đủ lớn (V > 0.3c). 3./ Phương pháp nghiên cứu: - Các đònh luật Cơ học của Newton và các đònh luật về bảo toàn và chuyển hoá trong cơ học ⇒các phương trình mô tả trạng thái giải u, p… - Phương pháp giải: + phương pháp giải tích + phương pháp thực nghiệm I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu (tt) I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu (tt) II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất: II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất: 1./ Khối lượng riêng ρ: -Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vò thể tích lưu chất. Thứ nguyên: [ ρ ] = ML -3 Đơn vò: kg/m 3 - Trọng lượng riêng γ: là lực tác dụng cuả trọng trường lên khối lượng của một đơn vò thể tích chất đó. γ = ρ g Thứ nguyên: [ ρ ] = ML -3 Đơn vò: kgf/m 3 hay N/m 3 - Tỷ trọng: tỷ số giữa trọng lượng riêng γ của một chất với trọng lượng riêng của nước γ n ở điều kiện chuẩn δ = γ/ γ n V m V ∆ ∆ = →∆ lim 0 ρ Đ.lượng Nước K.khí T.ngân ρ, kg/m 3 1000 1,228 13,6.10 3 γ, N/m 3 9,81.10 3 12,07 133.10 3 ∆ V, ∆ m A 2./ Tính nén được: Suất đàn hồi đặc trưng cho tính nén được của lưu chất. - Đối với chất lỏng: Nước ở 20 0 C có E n = 2,2x10 9 N/m 2 Lưu chất được xem là không nén được khi khối lượng riêng thay đổi không đáng kể ( ρ = const). Chất lỏng thường được xem là không nén được trong hầu hết các bài toán kỹ thuật. Ví dụ 1: Một xilanh chứa 0,1 lít nước ở 20 0 C. Nếu ép piston để thể tích giảm 1% thí áp suất trong xilanh tăng lên bao nhiêu? Giải: Ở 20 0 C, suất đàn hồi của nước E n = 2,2x10 9 N/m 2 Thể tích giảm 1%: dV/V = -1/100 Vậy áp suất tăng: dP = -E n dV/V = 2,2x10 9 x10 -2 = 2,2x10 7 N/m 2 = 2,2x10 7 Pa dV dP V VV P E V 0 0 0 / lim −= ∆ ∆ −= →∆ II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): P ∆ V ∆ p - Đối với chất khí: Sử dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng: p = ρ RT +p là áp suất tuyệt đối (N/m 2 = pascal= J/m 3 ) + ρ là khối lượng riêng (kg/m 3 ) +T là nhiệt độ tuyệt đối (độ Kelvin 0 K) + R là hằng số, phụ thuộc chất khí + M là phân tử khối của chất khí Ví dụ 2: Một bình có thể tích 0,2m 3 , chứa 0,5kg Nitrogen. Nhiệt độ trong bình là 20 0 C. Xác đònh áp suất khí trong bình? Giải: Giả thiết khí Nitrogen là khí lý tưởng. Hằng số khí lý tưởng của Nitrogen là R= 0,2968kJ/kg.K. Áp suất tuyệt đối trong bình là: M R 8314 = kPaKx Kkg kJ x m kg RTp 218)20273( . 2968,0 2,0 5,0 3 =+== ρ II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): + Nếu khí lý tưởng và quá trình nén đẳng nhiệt (T = const) Từ phương trình p = ρ RT ⇒ p/ ρ = const hay pV = const + Nếu quá trình nén đẳng entropi (quá trình nén không ma sát và không có sự trao đổi nhiệt): p/p k = const k = c p /c v c p – nhiệt dung đẳng áp R = c p – c v c v – nhiệt dung đẳng tích Vận tốc truyền âm trong lưu chất: Đối với khí lý tưởng trong quá trình nén đẳng entropi: Ví dụ 3: không khí ở 15,5 0 C với k =1,4; R = 287 m 2 /s 2 K ⇒ vận tốc truyền âm trong không khí là c= 340,5m/s. Nước ở 20 0 C có E = 2,2GN/m 2 và ρ =998,2kg/m 3 ⇒ c =1484 m/s ρρ E d dp c == kRT kp c == ρ II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): Ví du 4ï: Một bình bằng thép có thể tích V = 0,2m 3 chứa đầy nước ở điều kiện chuẩn. Tìm gia tăng áp suất nước trong bình sau khi nén thêm vào V’ = 2lít nước ở cùng điều kiện trong 2 trường hợp: 1/. Bình được xem như tuyệt đối cứng; 2/. Bình dãn nở. Thể tích bình gia tăngα = 0,01%/at cho mỗi at áp suất gia tăng. Giải: 1/. Bình tuyệt đối cứng: Khối nước ban đầu được xét là: V b + V’ = 0,202m 3 Thể tích nước sau khi nén là thể tích bình V b = 0,2 m 3 Vậy độ gia tăng áp suất là: ' ' )()( VV VVV E V V Ep b bb + +− −= ∆ −=∆ atPaxxx 2221018,2 202,0 002,0 102,2 79 === 2/.Nếu bình dãn. Sau khi nén, thể tích khối nước là thể tích bình đã dãn V bs = V b [1+ α∆p] Biến thiên thể tích nước sau khi nén là: ∆V = V bs - (V b + V’) = V b [1+ α∆p] – (V b + V’) = α∆pV b – V ’ Vậy: Suy ra =68,9 at. ' ' VV VpV Ep b b + −∆ −=∆ α ' ' VVEV EV p bb ++ =∆ α at atPa Pa E 4 9 10.24,2 /98100 10.2,2 == )202,0)10.24,2()2,0(0001,0 )10.24,2()002,0( 343 43 matxmx atxm + = [...]... II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất( tt): * Có 2 loại lưu chất: + Lưu chất Newton: có ứng suất tiếp tỉ lệ thuận với suất biến dạng + Lưu chất phi Newton: có ứng suất tiếp không tỉ lệ với suất biến dạng *Độ nhớt động lực học µ: µ = const đ/v lưu chất Newton τ Lưu chất phi Newton Lưu chất Newton µ = 0 đ/v lưu chất lý tưởng ⇒ Độ nhớt động học: ν = µ ρ Lưu chất phi Newton ⇒ + Độ nhớt của chất lỏng giảm... vi phân cơ bản của tónh học lưu chất (tt): Vậy phương trình cơ bản tónh học lưu chất là:  1 Fx −  ρ   1  Fy − ρ   1  Fz − ρ  ∂p =0 ∂x ∂p =0 ∂y ∂p =0 ∂z hay F − 1 grad ( p) = 0 ρ Nếu lực khối tác dụng chỉ là trọng lực, phương trình cơ bản tónh học lưu chất trở thành: 1 g − ∇p = 0 ρ g - vector gia tốc trọng trường III./ Phương trình vi phân cơ bản của tónh học lưu chất (tt): • + Lưu chất tónh... giữa 2 điểm A, B trong 1 môi trường lưu chất chỉ phụ thuộc khỏang cách thẳng đứng giữa 2 điểm đó III./ Phương trình vi phân cơ bản của tónh học lưu chất (tt): Đònh luật Pascal: Trong chất lỏng đứng yên, độ tăng áp suất được truyền đi nguyên vẹn đến mọi điểm trong chất lỏng Vd: nguyên lý hoạt động của con đội • 2) Lưu chất nén được (chất khí ): ρ ≠ const dp = − ρg dz Chất khí là khí lý tưởng, sử dụng...II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất( tt): 3./ Tính nhớt: Lưu chất không có khả năng chòu lực cắt, khi có lực này tác dụng, nó sẽ chảy và xuất hiện lực ma sát bên trong Ứng suất ma sát giữa các lớp lưu chất song song do sự chuyển động tương đối giữa các lớp phụ thuộc vào gradient vận tốc du/dy *Đặc trưng cho ma sát giưã các phần tử lưu chất trong chuyển động ⇒Đònh luật ma sát... n = σ n nx + σ y n y + σ z nz σx σy σz CHƯƠNG 2: TĨNH HỌC LƯU CHẤT I./ Khái niệm II./ Áp suất thủy tónh III./ Phương trình vi phân cơ bản của tónh học lưu chất IV./ Lưu chất tónh trong trường trọng lực V./ Tónh tương đối I./ Khái niệm: Tĩnh học lưu chất nghiên cứu lưu chất ở trạng thái cân bằng, không có chuyển động tương đối giữa các phần tử  Tónh tuyệt đối  Tónh tương đối II./ Áp suất thủy tónh... trình vi phân cơ bản của tónh học lưu chất: Xét phần tử lưu chất, tổng ngoại lực tác dụng chiếu lên phương Ox: z d F = d F Bx + d F Sx Lực khối: d F Bx = Fx ρδxδyδz F = ( Fx , Fy , Fz ) y p O δx δz p+ δy ∂p δx ∂x x - lực khối tác dụng lên một đơn vò khối lượng lưu chất  ∂p   δx δyδz Lực mặt ≡ áp lực: dFSx = pδyδz −  p +  ∂x ∂p = - δxδyδz ∂x  Áp dụng đònh luật Newton I cho 1 phần tử lưu chất cân bằng... trong lưu chất: Lực tác dụng chỉ có lực phân bố và được chia thành 2 lọai: +Nội lực +Ngoại lực Ngọai lực gồm lực khối và lực mặt 1./ Lực khối: Là ngọai lực tác dụng lên mọi phần tử của thể tích lưu chất và tỷ lệ với khối lượng lưu chất F - Vector cường độ lực khối F = lim ∆V →0 ∆f ρ∆V Ví dụ: Trọng lực: F=g Lực quán tính: F = − a Lực ly tâm: F = ω 2 r A ∆V, ρ ∆V ∆f III Lực tác dụng trong lưu chất (tt):... 89,467 KPa VI./ Lưu chất tónh trong trường trọng lực: 1./ Áp lực thủy tónh trên một diện tích phẳng Cho 1 tấm phẳng, diện tích A nằm chìm trong chất lỏng và nghiêng một góc θ so với bề mặt chất lỏng p0 Bề mặt chất lỏng θ h hC F dF O y yC yD Trọng lượng riêng = γ x dA y C D VI./ Lưu chất tónh trong trường trọng lực (tt): p0 *Độ lớn: mặ Xét một vi phân diện tích dA, áp lực tác Bề g t chất lỏn h h dụng... τ =0 II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất( tt): 4./ Áp suất hơi: Áp suất hơi của chất lỏng: là áp suất cục bộ của phần hơi trên bề mặt tiếp xúc với chất lỏng Áp suất hơi bão hoà: áp suất hơi ở trạng thái mà quá trình bay hơi và ngưng tụ cân bằng (bão hòa) * Hiện tượng sủi và vỡ bọt hơi: + Tại một số vùng nào đó trong dòng chảy nếu áp suất tuyệt đối nhỏ hơn giá p trò áp suất hơi, chất lỏng sẽ sủi bọt... = ρ g dp = −ρg ≡ −γ dz 1) Lưu chất được xem là không nén: ρ = const Phân bố áp suất thủy tónh: • p dp =-ρgdz ⇒ p + ρgz = const • hay z+ γ = const III./ Phương trình vi phân cơ bản của tónh học lưu chất (tt): ⇒ zA + pA = zB + pB γ γ ⇒ p A − p B = γh AB B z • * Hệ quả: • - Mặt đẳng áp là mặt nằm ngang hAB=zB-zA zB p z + • - gọi là cột áp tónh γ pB A pA zA y x • - Nhiều lưu chất khác nhau, khối lượng . nhiệt (T = const) Từ phương trình p = ρ RT ⇒ p/ ρ = const hay pV = const + Nếu quá trình nén đẳng entropi (quá trình nén không ma sát và không có sự trao đổi nhiệt): p/p k = const k = c p /c v c p . Từ . Suy ra: R =2σcosθ/ γR. Nước ở 20 0 C có σ = 0,0728 N/m và γ =9789 N/m 3. Vì θ ≈ 0 0 nên để có h = 1mm thì Đường kính ống nhỏ nhất là : D = 2R = 0,0298m R h γ θσ cos2 = m mmN mN R 0149,0 )10)(/9789( )/0728,0(2 33 == − . N.s/m 2 du/dy: suất biến dạng hay biến thiên vận tốc theo phương thẳng góc với chuyển động )( const dy du == µµτ du dy u+du u x y u II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): II./ Các tính
- Xem thêm -

Xem thêm: bài giảng cơ lưu chất, bài giảng cơ lưu chất, bài giảng cơ lưu chất, II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt):, III. Lực tác dụng trong lưu chất (tt):, CHƯƠNG 2: TĨNH HỌC LƯU CHẤT, II./ Áp suất thủy tónh (tt), III./ Phương trình vi phân cơ bản của tónh học lưu chất (tt):, VI./ Lưu chất tónh trong trường trọng lực (tt):, VI. Phân tích chuyển động của lưu chất, CHƯƠNG 4: ĐỘNG LỰC HỌC LƯU CHẤT, I. Phương trình vi phân chuyển động của lưu chất:, III. Tích phân phương trình euler (tt), V. Phương trình biến thiên động lượng (tt), V. Tính toán thuỷ lực đường ống: (tt), CHƯƠNG VI: CHUYỂN ĐỘNG CÓ THẾ 2 CHIỀU, CHỒNG CHẬP CÁC CHUYỂN ĐỘNG THẾ (2/2)

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay