7/26/2012
KHOA XÂY DỰNG & ðIỆN
MÔN HỌC CƠ CHẤT LỎNG + THÍ NGHIỆM
1
07/2012
THÔNG TIN GIẢNG VIÊN
(cid:1) Giảng viên: Th.S Bùi Anh Kiệt
(cid:1) ðịa ñiểm làm việc: Khoa Xây dựng và ðiện, P.312, Trường ðại học Mở Tp.HCM
(cid:1) ðiện thoại: 0902.366.801
(cid:1) Email: kietabui@yahoo.com
2
1
7/26/2012
THÔNG TIN MÔN HỌC
(cid:1) Tên môn học: CƠ CHẤT LỎNG + THÍ NGHIỆM
(cid:1) Mã môn học: CENG2402
(cid:1) Trình ñộ ðại học/Cao ñẳng: ðại học
(cid:1) Loại hình ñào tạo: Chính quy
(cid:1) Ngành: Kỹ thuật xây dựng
(cid:1) Số tín chỉ: 02 + 01
(cid:1) Loại môn học: Bắt buộc
3
(cid:1) Môn học trước: Toán A1&A2, Vật Lý ðại Cương, Cơ Lý Thuyết
NỘI DUNG MÔN HỌC
(cid:1)Chương 1: CÁC ðẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG (cid:1)Chương 2: THUỶ TĨNH HỌC (cid:1)Chương 3: SỰ NỔI VÀ CÂN BẰNG TRONG CHẤT LỎNG (cid:1)Chương 4: CHẤT LỎNG TRONG BÌNH CHỨA CHUYỂN ðỘNG (cid:1)Chương 5: CƠ SỞ ðỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG (cid:1)Chương 6: DÒNG CHẢY TRONG ỐNG (cid:1)Chương 7: ðO ðẠC DÒNG CHẢY (cid:1)Chương 8: LỰC GÂY RA BỞI DÒNG CHẢY CHUYỂN ðỘNG
4
Th.S Bùi Anh Kiệt
2
7/26/2012
TÀI LIỆU HỌC TẬP
[1] TS. Nguyễn Thống - CƠ CHẤT LỎNG - Ban XB: ðH Mở Tp.HCM, 2002 (cid:1) Giáo trình tham khảo:
[2] TS. Trần Văn ðắc - THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG - NXB Giáo Dục, 2004
[3] TS. Nguyễn Tài - THỦY LỰC (Tập1) - NXB ðH Xây Dựng Hà Nội, 2002
[3] Yunus A Cengel & John M.Cimbala – FLUID MECHANICS – McGraw- Hill, 2008
(cid:1) Giáo trình chính:
ðÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP
STT Hình thức ñánh giá Trọng số
1
ðiểm thí nghiệm
40%
5
2
Thi cuối kỳ
60%
Th.S Bùi Anh Kiệt
KHOA XÂY DỰNG & ðIỆN
CHƯƠNG 1: CÁC ðẶC TÍNH CỦA CHẤT LỎNG
6
Th.S BÙI ANH KIỆT
3
7/26/2012
NỘI DUNG
1. Giới thiệu
2. Những ñặc tính vật lý cơ bản
3. Lực tác dụng lên chất lỏng
4. Ứng suất tại một ñiểm
5. Hệ thống ñơn vị
7
Th.S Bùi Anh Kiệt
1. GIỚI THIỆU
(cid:2) ðối tượng nghiên cứu: Chất lỏng
(cid:2) Phạm vi nghiên cứu:
(cid:1) Nghiên cứu các qui luật của chất lỏng khi nó ở trạng thái cân
(cid:1) Các quá trình tương tác lực của nó lên các vật thể khác
(cid:2) Ứng dụng:
(cid:1) Kỹ thuật giao thông: thiết kế tàu thuỷ, máy bay, xe hơi,…
(cid:1) Kỹ thuật xây dựng: thuỷ lợi, cầu ñường, cấp thoát nước.
(cid:1) Thiết bị thuỷ lực: bơm, tuabin.
bằng và chuyển ñộng.
8
(cid:1) Môi trường, thuỷ văn.
Th.S Bùi Anh Kiệt
4
7/26/2012
MỘT SỐ ỨNG DỤNG
(cid:2) Thiết kế các phương tiện vận chuyển: xe hơi, tàu thuỷ, máy
bay, hoả tiễn,…
Lực cản lên tàu thuỷ
9
ðường dòng khi xe ñang chuyển ñộng
Th.S Bùi Anh Kiệt
MỘT SỐ ỨNG DỤNG (TT)
Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng như: cấp, thoát nước, công trình thuỷ lợi (ñê, cống…), công trình thuỷ ñiện, thiết kế cầu, …
ðập tràn xả lũ – Hồ chứa Nghiên cứu xói lở bờ sông
10
Th.S Bùi Anh Kiệt
5
7/26/2012
MỘT SỐ ỨNG DỤNG (TT)
Tính toán thiết kế các thiết bị thuỷ lực: bơm, tuabin, máy nén,…
Máy bơm Con ñội
11
Th.S Bùi Anh Kiệt
MỘT SỐ ỨNG DỤNG (TT)
Ứng dụng trong thuỷ văn: dự báo bão, lũ lụt…
Dự báo bão Katrina
12
Th.S Bùi Anh Kiệt
6
7/26/2012
PHẦN TỬ CHẤT LỎNG
(cid:2) Khái niệm:
(cid:1) Kích thước: vô cùng bé, nhưng lớn hơn rất nhiều kích thước
(cid:1) ðồng nhất, ñẳng hướng và liên tục.
(cid:1) Không xét ñến cấu trúc phân tử và chuyển ñộng phân tử.
(cid:1) Có tính chảy.
phân tử.
13
Th.S Bùi Anh Kiệt
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:2) ðặc tính 1: Có khối lượng
ρ =
m V (cid:2) ðặc tính 2: Có trọng lượng
r r r ðặc trưng bằng khối lượng riêng r (kg/m3, Ns2/m4)
g =
g.r
ρ
γ
=
=
δ
(cid:2) Tỉ trọng :
γ
ρ
OH 2
OH 2
ðặc trưng bằng trọng lượng riêng g (N/m3, kg/m2s2)
14
Th.S Bùi Anh Kiệt
7
7/26/2012
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:2) Các giá trị thường dùng
1,000
Khối lượng riêng:
1.228
kg/m3 kg/m3 kg/m3
13,600
ρnước ρkhông khí ρthuỷ ngân
9,810
Trọng lượng riêng:
12.04
N/m3 N/m3 N/m3
133,420
γnước γkhông khí γthuỷ ngân
1
Tỉ trọng:
0.0012
13,6
δnước δkhông khí δthuỷ ngân
15
Th.S Bùi Anh Kiệt
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:2) ðặc tính 3: Tính thay ñổi thể tích khi thay ñổi áp suất hoặc
nhiệt ñộ (cid:1) Thay ñổi áp suất: b b b
W (m2/N)
-=
β W
(cid:2) Biểu thị bằng hệ số co thể tích b dW dp
1 W (cid:2) Mô ñun ñàn hồi K (N/m2)
=
-=
K
W
1 β
dp dW
w
(cid:2) Khi p = (1‚ 500) at và t = (0‚ 20)0C, b
w = 0.00005 (m2/N) chất lỏng xem như không nén ñược khi thay ñổi 16
» 0 fi áp suất
Th.S Bùi Anh Kiệt
8
7/26/2012
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:1) Thay ñổi nhiệt ñộ:
(cid:2) Biểu thị bằng hệ số giãn vì nhiệt b
b b b
T (1/oC)
=
βT
(cid:2) Giá trị của b
b b b
‚ ‚ ‚ ‚
1 dW W dT t theo nhiệt ñộ: ‚ 10 4‚
10‚
‚ 20
0.00014
0.00015
b
Nhiệt ñộ (0C) T (1/0C)
T thay ñổi không ñáng kể.
fi Giá trị b
⇒ Trong ñiều kiện thường, chất lỏng xem như không nén ñược dù có sự thay ñổi về áp suất hay nhiệt ñộ.
17
Th.S Bùi Anh Kiệt
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:2) ðặc tính 4: Có sức căng mặt ngoài
(cid:1) ðặc trưng bởi hệ số sức căng mặt ngoài s
(cid:1) Phụ thuộc vào nhiệt ñộ và loại chất lỏng.
(N/m)
s s s s
Chất lỏng Nhiệt ñộ (0C)
(N/m)
Nước
20
0.0726
Thuỷ ngân
20
0.540
(cid:1) Không xét ñến ảnh hưởng của ñặc tính này trong các hiện
(cid:1) Hiện tượng mao dẫn.
tượng thuỷ lực.
18
Th.S Bùi Anh Kiệt
9
7/26/2012
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:2) ðặc tính 5: Có tính nhớt
(cid:1) Là nguyên nhân sinh ra sự tổn thất năng lượng khi chất lỏng
(cid:1) Sinh ra sức ma sát trong
(cid:1) Tính nhớt biểu thị sức dính phân tử của chất lỏng.
chuyển ñộng
19
Th.S Bùi Anh Kiệt
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:1) ðịnh luật ma sát trong của Niutơn:
F =
µS
du dn
(cid:2) F: sức ma sát giữa 2 lớp chất lỏng (N)
(cid:2) S: diện tích tiếp xúc (m2)
(cid:2) u = f(n): phân bố vận tốc theo phương pháp tuyến (m/s)
du
(cid:2)
dn
(cid:2) m
: gradien vận tốc theo phương n
,
,
Pa.s
N.s 2 m
kg m.s
(
)
(cid:2) Ngoài ra: 1 poise (P)= 0.1
kg m.s
: hệ số nhớt (hệ số nhớt ñộng lực):
20
Th.S Bùi Anh Kiệt
10
7/26/2012
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:1) Ứng suất ma sát: (N/m2)
=
=
τ
µ
F S
2
,
ν =
du dn (cid:1) Tính nhớt còn ñược ñặc trưng bởi hệ số nhớt ñộng học ν: m s
µ ρ
(cid:2) Ngoài ra: 1 stoke = 1 cm2/s = 10-4 m2/s
21
Th.S Bùi Anh Kiệt
2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN
(cid:1) Hệ số nhớt ñộng lực của một số loại chất lỏng, m
(Poise)
m m m m
Chất lỏng
t0C
, (P)
Dầu xăng
18
0.0065
Nước
20
0.0101
Dầu hoả
18
0.0250
Dầu nhờn
20
1.7200
Glyxerin
20
8.7000
(cid:1) Hệ số nhớt ñộng học của nước, n
(cm2/s)
Nhiệt ñộ (t0C)
0
10
20
30
40
50
n n n n
0.0178
0.0131
0.0101
0.0081
0.0066
0.0055
(cm2/s)
22
Th.S Bùi Anh Kiệt
11
7/26/2012
3. LỰC TÁC DỤNG LÊN CHẤT LỎNG
(cid:2) Nội lực.
(cid:2) Ngoại lực
(cid:1) Lực mặt
tác dụng lên những phần tử bên
(cid:2) Những phần tử ở ngoài mặt w trong w những lực ngoài.
(cid:2) Tác dụng lên những phần tử ngay sát bề mặt w
.
(cid:2) Tỷ lệ với yếu tố diện tích.
(cid:1) Lực khối
(cid:2) Tác dụng lên những phần tử ở bên trong mặt w
.
(cid:2) Tỷ lệ với yếu tố thể tích
w w w w
23
Th.S Bùi Anh Kiệt
4. ỨNG SUẤT TẠI MỘT ðIỂM
(cid:2) Xét phân tố diện tích dw
lấy trên 1 mặt w , bao quanh ñiểm I
dF
T
(cid:2) Hệ lực tác dụng lên dw
của mặt w
=
(cid:2) Ứng suất:
T
lim dωfi 0
dw
: dF, ñặt tại I
I
dF dω
w w w w
24
Th.S Bùi Anh Kiệt
12
7/26/2012
5. HỆ THỐNG ðƠN VỊ
ðẠI LƯỢNG KÝ HIỆU
ðƠN VỊ
Chiều dài
L
m
Khối lượng
M
Kg
Thời gian
T
θ
Nhiệt ñộ
s 0K=0C+273
1 N/m2 = 1Pa
Lực
F
1Pa =10-3KPa
Diện tích
A
1 at =9,81. 104 N/m2
Thể tích
V
Áp suất
p
N m2 m3 N/m2
Vận tốc
V
1 at =10m cột H2O =760mm Hg
Gia tốc
a
m/s m/s2
25
Th.S Bùi Anh Kiệt
26
Th.S Bùi Anh Kiệt
13
