09/14/2012
KHOA XÂY DỰNG & ĐIỆN
CƠ CHẤT LỎNG
CHƯƠNG 11:
LỰC GÂY RA BỞI CHUYỂN ĐỘNG
1
Tháng 06/2012
Th.S BÙI ANH KIỆT
NỘI DUNG
1. Giới thiệu phương pháp nghiên cứu
2. Nguyên lý xung – động lượng
3. Phương trình động lượng
4. Hệ số sửa chữa động lượng
5. Nước va
2
Th.S Bùi Anh Kiệt
1
09/14/2012
1. GiỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
(cid:1) Lực gây ra bởi chất lỏng chuyển động được ứng dụng trong phân tích và thiết kế các loại thiết bị như: bơm, tourbine, tàu thuỷ, và nhiều thiết bị thuỷ lực khác. Nếu chỉ sử dụng nguyên lý động năng sẽ không giải quyết được phần lớn các dạng bài toán nêu trên.
(cid:1) Sự bổ sung phương trình động lượng vào nghiên cứu để giải
giải quyết loại các bài toán dạng này là rất cần thiết.
3
Th.S Bùi Anh Kiệt
2. NGUYÊN LÝ XUNG – ĐỘNG LƯỢNG
(cid:1) Định luật động lượng:
)
=
F
∑=
Kd dt
( umd dt
Đạo hàm động lượng của một vật thể đối với thời gian bằng tổng ngoại lực tác dụng lên vật.
m - Khối lượng
Trong đó: K - Vectơ động lượng
u - Vận tốc vật thể t
- Thời gian
4
Th.S Bùi Anh Kiệt
2
09/14/2012
3. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG
(cid:1) Xét thể tích kiểm soát là một đoạn dòng chảy, chuyển động ổn
định:
F
VQρα 02 2
2
VQρα 01 1
1
∑=
Lực khối: trọng lượng,..
Tổng lực
Động lượng ra
Động lượng vào
-
5
Lực mặt: lực ma sát (Fms); phản lực (N) vuông góc, từ thành rắn t/d vào đoạn dòng chảy,..
Th.S Bùi Anh Kiệt
3. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG
ρQ(α
F
)VαV 1
01
02
2
(cid:1) Chất lỏng không nén được (cid:2) Q1 = Q2 = Q ∑=
-
Chú ý: - Hai lực Fms và N thông thường gom chung thành một lực R gọi là phản lực của thành rắn tác dụng vào đoạn dòng chảy. - Theo phương nằm ngang, lực trọng trường G bị triệt tiêu.
6
Th.S Bùi Anh Kiệt
3
09/14/2012
4. HỆ SỐ SỬA CHỮA ĐỘNG LƯỢNG
:α,α
02
01
2
=
α
dA
0
u V
1 ∫∫ A A
=
=
là hệ số sửa chữa động lượng
α0 01.1(
33.1 )07.1
α0
‚ Với chuyển động tầng trong ống: và với chuyển động rối:
7
Th.S Bùi Anh Kiệt
ÁP DỤNG P.T ĐỘNG LƯỢNG CHO ĐOẠN DÒNG CHẢY CÓ NHIỀU M/C RA VÀ M/C VÀO
(
=
+
=
Chú ý: Áp lực pi luôn hướng vào m/c Ai)
V
F
ρQαVρQα ra
02
02
ra
vào
vào
F m
F s
)∑∑∑
-
8
Sự biến thiên động lượng Lực khối Lực mặt
Th.S Bùi Anh Kiệt
4
09/14/2012
ÁP DỤNG P.T ĐỘNG LƯỢNG CHO ĐOẠN DÒNG CHẢY CÓ NHIỀU M/C RA VÀ M/C VÀO
4
)
)
=
+
+
i
G
.
( + VρQαVρQα 2
02
01
1
1
2
( + VρQαVρQα 4
03
04
3
3
4
RAP i
∑
= 1
i
4
2
=
Ox
)
)
VρQα i
,Vcos( i
0i
i
VρQα i
0i
i
,Vcos( i
-
∑
= 1i
= 3i
Ox 4
+
cos(
)
R
. AP i i
, OxP i
x
+= ∑ 0
= 1
i
4
2
=
Oy
)
)
VρQα i
,Vcos( i
0i
i
VρQα i
0i
i
,Vcos( i
Chiếu lên phương trục Ox: - ∑
∑
= 1i
= 3i
Oy 4
+
cos(
)
R
. AP i i
, OyP i
y
= ∑ + G
i
= 1
Chiếu lên phương trục Ox: - ∑
9
Th.S Bùi Anh Kiệt
5. NƯỚC VA
(cid:1) Khi vận tốc (cũng là lưu lượng) trong đường ống có áp thay đổi đột ngột (đóng nhanh hoặc mở van đột ngột) sẽ dẫn đến áp lực nước trong đường ống đột ngột tăng lên hoặc giảm đi và lan truyền trong đường ống.
(cid:1) Nguyên nhân vật lý của hiện tượng nước va: lực quán tính của
Hiện tượng nước va
khối nước chuyển động trong ống.
10
Th.S Bùi Anh Kiệt
5
09/14/2012
5. NƯỚC VA
(cid:1) Pha nước va: thời gian để sóng áp suất truyền đi và phản xạ
( )s
T
2= L c
trở lại
Với:
(cid:1) Sự gia tăng áp suất của nước va:
r=
L: chiều dài đường ống (m) c: vận tốc truyền sóng (m/s)
dh =
dp
cdV
cdV g
Hoặc
11
dh: sự thay đổi áp suất, đo bằng cột chất lỏng (m)
Th.S Bùi Anh Kiệt
5. NƯỚC VA
(cid:1) Vận tốc truyền sóng nước va:
B
=
( m
)
c
s
E E
B
( D
t
E
+
)
1r
Với: EB, E: module đàn hồi của chất lỏng, của đường ống (N/m2)
D: đường kính trong của đường ống (m) t: chiều dày của ống (m) ρ: khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3)
( m
)
(cid:1) Nếu đường ống tuyệt đối cứng:
c =
12
s
BE r
Th.S Bùi Anh Kiệt
6
09/14/2012
13
Th.S Bùi Anh Kiệt
7
