Bài giảng Thuỷ lực công trình: Chương 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thuỷ lực công trình - Chương 1 Mở đầu và tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng, được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được khái niệm về môn thủy lực công trình: mục đích môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu; Nắm được một số tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng, chất khí để phân tích ứng xử của chúng: tính nén, tính nhớt,…Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thuỷ lực công trình: Chương 1

THỦY LỰC CÔNG TRÌNH (FLUID MECHANICS) III.B. Động lực học chất lỏng Fluid Dynamics III.A. Động học chất lỏng Fluid Kinematics II. Tĩnh học chất lỏng Fluid Statics I. Mở đầu (Introduction) Tính chất vật lý của chất lỏng (Properties of Fluid) Chương 1 1
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo chính: [1] Trường đại học kiến trúc TP.HCM, Khoa xây dựng, Bộ môn nền móng, Bài giảng thủy lực công trình. [2] Nguyễn Tài - Thủy lực – Tập 1, NXB Xây dựng: Hà Nội -1998. [3] Nguyễn Quốc Ý - Hướng dẫn giải các bài tập cơ bản trong Cơ học Thủy Khí - NXB ĐHQG Tp.HCM, 2017. [4] Khoa xây dựng, Bộ môn Cơ lưu chất - Bài tập Cơ lưu chất - NXB ĐHQG Tp.HCM, 2016. [5] Nguyễn Cảnh Cầm & nnk - Bài tập thủy lực - NXB Xây dựng: Hà Nội -1983. [6] Bruce R. Munson, Donald F. Young & etc, Fundamentals of Fluid Mechanics, 7th - John Wiley & Sons. Inc, 2013. [7] Yunus A. Çengel & John M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications - McGraw-Hill, 2013. [8] https://ecourses.ou.edu/ & tài liệu trên internet khác. Chương 1 2
Tài liệu tham khảo chính Chương 1 3
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU & TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Mục tiêu • Khái niệm về môn thủy lực công trình: mục đích môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu. • Nắm được một số tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng, chất khí để phân tích ứng xử của chúng: tính nén, tính nhớt,… • Khái quát các lực tác dụng vào chất lỏng. Chương 1 4
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU & TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Nội dung Nội dung 01 Nội dung 02 Nội dung 03 1. GIỚI THIỆU 2. CÁC TÍNH CHẤT 3. CÁC LỰC TÁC CHUNG VỀ MÔN VẬT LÝ CƠ BẢN DỤNG TRONG THỦY LỰC CÔNG CỦA CHẤT LỎNG CHẤT LỎNG TRÌNH Chương 1 5
1.1 MỤC ĐÍCH MÔN HỌC là môn khoa học cơ bản, nghiên cứu các quy luật chuyển động, cân bằng của lưu chất và các quá trình tương tác lực của nó lên các vật thể khác. 1. GIỚI Các vấn đề nghiên cứu trong phạm vi môn học rất đa dạng có THIỆU nhiều ứng dụng trong hoạt động của người kỹ sư. Ví dụ: Tìm hiểu CHUNG cấu trúc của dòng chuyển động và tính toán phân bố của các thông VỀ MÔN số cơ bản như áp suất, vận tốc, nhiệt độ, khối lượng riêng; dòng chuyển động qua những cố thể rắn (lực tác động của gió lên những THỦY tòa nhà cao tầng, lực và moment tác động trên máy bay….), tính LỰC toán mất năng trong đường ống dẫn dầu, dòng chuyển động qua CÔNG quạt, máy bơm, máy nén…, điều khiển và ổn định dòng chuyển TRÌNH động Cô hoïc coå Cô hoïc lyù thuyeát ñieån Cô hoïc vaät raén bieán daïng Cô hoïc ñaát Cô löu chaát Cô löu chaát Thuyû löïc ... Khí ñoäng löïc Chương 1 hoïc 6
Application Examples Feeder Gates for 1. GIỚI Canal THIỆU Gate Valves CHUNG for VỀ MÔN Spillway THỦY Control LỰC CÔNG TRÌNH Chương 1 7
Application Areas of Fluid Mechanics 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔN THỦY LỰC CÔNG TRÌNH Chương 1 8
IMPORTANT OF FLUID MECHANICS 1. GIỚI To determine flow and energy losses in pipe THIỆU CHUNG To determine the hydrostatic To design fluid machines  pumps and turbines forces  dams VỀ MÔN THỦY LỰC CÔNG TRÌNH IMPORTANT OF FLUID MECHANICS TO ENGINEER To determine the stability of To determine flow rate, energy floating and submerged dissipation from spillway and flow in objects  pontoons, ships Chương 1 open channels such as rivers 9
1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU- LƯU CHẤT LÀ GÌ?  Phân biệt chất rắn- chất lỏng – chất khí 1. GIỚI THIỆU Vật chất Chất rắn Chất lỏng Chất khí CHUNG Hình dạng Xác định Phụ thuộc Không xác định, VỀ MÔN vào hình chiếm toàn bộ THỦY dạng bình thể tích bình chứa chứa LỰC Lực liên kết Rất lớn Yếu Rất yếu CÔNG phân tử TRÌNH Ứng xử dưới • Đàn hồi, • Chịu được biến dạng lớn tác động biến dạng không đàn hồi dưới tác của lực hữu hạn động của lực nhỏ • Chuyển • Biến dạng liên tục và không động hạn có khả năng chống lại sự chế trong thay đổi do lực phạm vi đàn • Chuyển động phức tạp: hồi tịnh tiến và quay Chương 1 10
 Chất lỏng và chất khí: lưu chất – môi trường liên tục, quan điểm này cho phép mô tả đặc trưng của lưu chất (áp suất, vận tốc, nhiệt độ, khối lượng riêng..) tại một điểm (x,y,z) bất kỳ tại một 1. GIỚI thời điểm t tùy ý như là các hàm liên tục. THIỆU CHUNG  Tính chất ảnh hưởng rõ nét nhất đến sự khác biệt của chất VỀ MÔN khí và lỏng là tính nén được – sự thay đổi của khối lượng THỦY riêng. Thông thường, chất lỏng là lưu chất không nén được LỰC (khối lượng riêng là hằng số) và chất khí là lưu chất dễ nén CÔNG Lý thuyết về chất lỏng và chất khí tương tự như nhau cho TRÌNH trường hợp chuyển động với vận tốc thấp khi ảnh hưởng của tính nén được của lưu chất có thể được bỏ qua.  Khi chuyển động ớ vận tốc lớn (số Mach>0.3: vận tốc chuyển động lớn hơn 0.3 lần vận tốc âm thanh), đặc tính chịu nén của chất khí có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất dòng chuyển động chất khí được nghiên cứu bằng lý thuyết riêng: khí động lực học Chương 1 11
1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. GIỚI Cơ lưu chất nghiên cứu vấn đề gì? THIỆU CHUNG  Ứng xử của lưu chất ở trạng thái tĩnh và động VỀ MÔN  Ứng xử và tương tác giữa lưu chất và thành rắn/cố thể. THỦY LỰC  Trường lưu chất được phân chia thành những phần tử đủ CÔNG nhỏ để được xem là đồng nhất, gọi là phần tử lưu chất. TRÌNH Sự trao đổi và tương tác ở cấp độ phân tử giữa các phần tử lưu chất kế cận dựa trên nền tảng các nguyên lý cơ bản của cơ học cổ điển và nhiệt động lực học: • Định luật bảo toàn khối lượng (phương trình liên tục). • Định luật bảo toàn động lượng (định luật II Newton) • Định luật bảo toàn năng lượng. Chương 1 12
Trạng thái lưu chất: 1. GIỚI Tĩnh và Động THIỆU CHUNG VỀ MÔN THỦY LỰC CÔNG TRÌNH Chương 1 13
Phương pháp nghiên cứu:  Phương pháp giải tích: xây dựng cơ sở lý 1. GIỚI thuyết dựa trên đặc tính về hình học và các giả thiết THIỆU tính toán (lưu chất không ma sát, không nén được…) CHUNG để giải các phương trình bảo toàn lý thuyết nghiên VỀ MÔN cứu cổ điển, ứng dụng cho một số vấn đề cụ thể. THỦY  Phương pháp tính toán mô phỏng số: giải các phương trình bảo toàn cho các bài toán phức tạp mà LỰC phương pháp giải tích không thực hiện được nhờ sự CÔNG phát triển mạnh mẽ của máy tính và các công cụ TRÌNH tính toán.  Phương pháp thực nghiệm: sử dụng kết quả thực nghiệm, phân tích tổng hợp để đưa ra các quy luật mô tả trạng thái và ứng xử của lưu chất công thức thực nghiệm, bổ sung cho lý thuyết và giúpkiểm chứng các lời giải bằng phương pháp giải tích và phương pháp số. Chương 1 14
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔN THỦY LỰC CÔNG TRÌNH Chương 1 15
1.4. ĐƠN VỊ VÀ THỨ NGUYÊN Một số chữ cái Hy Lạp 1. GIỚI THIỆU      CHUNG VỀ MÔN anpha bêta gama đenta epsilon THỦY LỰC      CÔNG dêta êta têta lamđa muy TRÌNH      nuy khơxi pi rô xícma      tô phi Chương 1 khi pơxi ômêga 16
Hệ thống đơn vị 1. GIỚI Các đơn vị tham khảo cơ bản để mô tả các đại THIỆU lượng vật lý: CHUNG VỀ MÔN Khối lượng, THỦY Chiều dài, m Thời gian, s kg LỰC CÔNG Đơn vị của lực, N (Newton) TRÌNH Trọng lượng, ký hiệu W, đơn vị N Trọng lượng [N] = khối lượng [kg] * g (9,81) [m/s2] [N] = [kg]*[m/s2] Chương 1 17
Đơn vị và thứ nguyên 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔN THỦY LỰC CÔNG TRÌNH Chương 1 18
2. CÁC 1. Khối lượng riêng TÍNH – Trọng lượng riêng CHẤT (Mass density – Specific Weight) VẬT LÝ 5. Sức căng mặt ngoài CƠ (Surface tension) 2. Tính nén được (Fluid compressibility) BẢN P CỦA p V CHẤT 3. Tính nhớt LỎNG 4. Áp suất hơi (Viscosity) (Vapor pressure) Chương 1 19
2. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Chương 1 20