zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng

Chia sẻ: Caphesuadathemduong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Báo xấu

65
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng cung cấp cho người học những kiến thức như: Những khái niệm chung; Chuyển động không ổn định và chuyển động ổn định; Quỹ đạo, đường dòng, dòng nguyên tố và dòng chảy; Những yếu tố thủy lực của dòng chảy; Phân loại dòng chảy. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng

THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
CHƯƠNG 3 – CỞ SỞ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG 3.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG 3.2. CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ CHUYỂN ĐỘNG ỔN ĐỊNH 3.3. QUỸ ĐẠO, ĐƯỜNG DÒNG, DÒNG NGUYÊN TỐ VÀ DÒNG CHẢY 3.4. NHỮNG YẾU TỐ THỦY LỰC CỦA DÒNG CHẢY 3.5. PHÂN LOẠI DÒNG CHẢY 3.6. PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH 3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 3.8. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG
3.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG ĐẶC TRƢNG CHO CHUYỂN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG: LỎNG NGHIÊN CỨU NHỮNG QUY LUẬT CHUNG • ÁP SUẤT THỦY ĐỘNG VỀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA p(x,y,z,t) CHẤT LỎNG CÓ KỂ TỚI • LƯU TỐC ĐIỂM u(x,y,z,t) LỰC TÁC DỤNG, VÌ THẾ • GIA TỐC a(x,y,z,t) CHẤT LỎNG LÍ TƢỞNG KHÁC CHẤT LỎNG THỰC
3.2. CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ CHUYỂN ĐỘNG ỔN ĐỊNH • CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH LÀ CHUYỂN ĐỘNG MÀ CÁC YẾU TỐ ĐẶC TRƢNG CỦA NÓ PHỤ THUỘC VÀO CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG GIAN VÀ THỜI GIAN. KHÔNG ỔN ĐỊNH • p(x,y,z,t) • u(x,y,z,t) • a(x,y,z,t) • CHUYỂN ĐỘNG ỔN ĐỊNH LÀ CHUYỂN ĐỘNG MÀ CÁC YẾU TỐ ĐẶC TRƢNG CỦA NÓ CHỈ PHỤ THUỘC VÀO KHÔNG CHUYỂN ĐỘNG GIAN, KHÔNG PHỤ THUỘC VÀO THỜI ỔN ĐỊNH GIAN • p(x,y,z) • u(x,y,z) • a(x,y,z)
3.3. QUỸ ĐẠO, ĐƯỜNG DÕNG, DÕNG NGUYÊN TỐ VÀ DÕNG CHẢY 1 QUỸ ĐẠO Quü ®¹o dx dy dz u  u  u  dt A t 2 x y z Quỹ đạo là đƣờng đi của một phần A t 1 tử chất lỏng trong không gian chất u A1 lỏng chuyển động. u1 2 A t ĐƯỜNG DÕNG t A2 dx dy dz   §-êng dßng t u x u yu z u2 Ðƣờng dòng là đƣờng cong tại một thời điểm cho trƣớc, đi qua các phần tử chất lỏng có vectơ lƣu tốc là những tiếp tuyến của đƣờng cong ấy.
3.3. QUỸ ĐẠO, ĐƯỜNG DÕNG, DÕNG NGUYÊN TỐ VÀ DÕNG CHẢY 3 DÕNG NGUYÊN TỐ Khái niệm ống dòng: Trong không gian chất lỏng chuyển động, lấy một đƣờng cong kín giới hạn một diện tích vô cùng nhỏ dω, tất cả các đƣờng dòng đi qua các điểm trên đƣờng cong kín đó tạo thành một mặt ống gọi là ống dòng. Khái niệm dòng nguyên tố: Khối chất lỏng chuyển động ở trong không gian giới hạn bởi ống dòng gọi dòng nguyên tố 4 DÕNG CHẢY Khái niệm dòng chảy: Trong không gian chứa đầy chất lỏng chuyển động, ta lấy một đƣờng cong kín giới hạn bởi tiết diện hữu hạn gồm vô số diện tích dω vô cùng nhỏ, bằng cách trên tạo ra vô số các dòng nguyên tố. Tập hợp các dòng nguyên tố gọi là dòng chảy.
3.4. NHỮNG YẾU TỐ THỦY LỰC CỦA DÕNG CHẢY 1 MẶT CẮT ƯỚT Mặt cắt ƣớt là mặt cắt vuông góc với tất cả các đƣờng dòng. MÆt c¾t -ít ph¼ng MÆt c¾t -ít cong d A D B C  AB + BC + CD  d
3.4. NHỮNG YẾU TỐ THỦY LỰC CỦA DÕNG CHẢY 2 DIỆN TÍCH MẶT CẮT ƯỚT d d 2 Kí hiệu:A D  Đơn vị thƣờng dùng: m2 4 B C 3  AB + BC + CD  d CHU VI ƯỚT d Chu vi ƣớt là phần chiều dài A D chu vi tiếp xúc giữa chất lỏng B C và thành rắn.  AB + BC + CD  d Kí hiệu:  Đơn vị thƣờng dùng: m 4 BÁN KÍNH THỦY LỰC  Kí hiệu: R R Đơn vị thƣờng dùng: m 
3.4. NHỮNG YẾU TỐ THỦY LỰC CỦA DÕNG CHẢY 5 LƯU LƯỢNG Lƣu lƣợng là thể tích chất lỏng đi qua một mặt cắt ƣớt trong một đơn vị thời gian Q   u.d Kí hiệu: Q  Đơn vị thƣờng dùng: m3/s hoặc l/s 6 VẬN TỐC TRUNG BÌNH MẶT CẮT Kí hiệu: v Q Đơn vị thƣờng dùng: m/s v 
3.5. PHÂN LOẠI DÕNG CHẢY (CHUYỂN ĐỘNG ỔN ĐỊNH) 1 DÕNG CHẢY ĐỀU VÀ DÕNG CHẢY KHÔNG ĐỀU Dòng chảy không đều là dòng chảy có các đƣờng dòng không phải là những đƣờng thẳng song song. Dòng chảy đều là dòng chảy có các đƣờng dòng là đƣờng thẳng song song 2 DÕNG CHẢY ĐỔI DẦN VÀ DÕNG CHẢY ĐỔI ĐỘT NGỘT Dòng chảy đổi dần là dòng chảy có các đƣờng dòng là những đƣờng thẳng gần nhƣ song song với nhau, mặt cắt ƣớt coi nhƣ mặt phẳng, áp suất thủy động p phân bố theo quy luật thủy tĩnh.
3.5. PHÂN LOẠI DÕNG CHẢY (CHUYỂN ĐỘNG ỔN ĐỊNH) 3 DÕNG CHẢY CÓ ÁP, KHÔNG ÁP VÀ DÕNG TIA Mặt cắt ngang ống Dòng chảy có áp là dòng chảy đầy ống, áp lực thủy động khác áp suất khí quyển. Dòng chảy không áp là dòng chảy mà mặt thoáng của nó hở ra khí trời Dòng tia, dòng chảy không bị giới hạn bởi thành rắn, chuyển động trong môi trƣờng chất lỏng cùng loại hoặc khác loại
3.6. PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA DÕNG CHẢY ỔN ĐỊNH 1 PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA DÒNG NGUYÊN TỐ Xét dòng nguyên tố chất lỏng không nén, nghiên cứu tại 2 m/c (1-1) và (2-2) Xét khoảng thời gian (dt) chuyển động dòng d t =s 2 u2 nguyên tố qua 2 mặt cắt 2 W1 = u1.d1.dt W2  W1 = W 2 W2 = u2.d2.dt s1 u2 d t= u1 u1.d1 = u2.d2 (*) 1 d22 W1 u1 1d1
3.6. PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA DÕNG CHẢY ỔN ĐỊNH 2 PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA TOÀN DÕNG CHẢY Tích phân Phƣơng trình (*) trên các diện tích mặt cắt tƣơng ứng  u1.d1   u 2 .d2 1 2 2  Q1 = Q 2 u2 2  1.v1 = 2.v2 1 2 u1 1 1
3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 1 PHƯƠNG TRÌNH BECNULI VỚI DÒNG NGUYÊN TỐ CHẤT LỎNG LÝ TƯỞNG p1 u12 p 2 u 22 z1    z2    2g  2g u12 Trong đó: 2g u22 z: Tọa độ tâm mặt cắt 2g p: Áp suất tại tâm mặt cắt p1  u: Lƣu tốc điểm 1 p2  2 1 z1 2 z2 MÆt chuÈn
3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 2 PHƯƠNG TRÌNH BECNULI VỚI DÒNG NGUYÊN TỐ CHẤT LỎNG THỰC Xét chất lỏng chuyển động từ mặt cắt 1-1 đến mặt cắt 2 2-2, thì: u1 2g h w' p1 u12 p 2 u 22 z1   z2   u22  2g >  2g p 1 2g  1 Xét thành phần h’w p2 Phƣơng trình Becnuli viết  2 là: 1 2 2 z1 p1 u p u z1    z2  2  1  h 'w 2 2 z2  2g  2g MÆt chuÈn (**)
3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 3 PHƯƠNG TRÌNH BECNULI VỚI TOÀN DÒNG CHẤT LỎNG THỰC Nhân hai vế của phƣơng trình (**) với dQ và lấy tích phân tƣơng ứng trên mặt cắt 1 và 2, ta đƣợc: p1 u12 p 2 u 22  1  2g      2  2g w ) .dQ    ' (z ) .dQ (z h 1 2 p1 u12 p2 u 22                w .dQ ' (z ) .dQ .dQ (z ) .dQ .dQ h   1 2 1 1 2g 2 2 2g 2  p p  ( z   ) .dQ  (z  ).Q    p1 1 v 12 p 2  2 v 22 z1    z2    hw  u 2 v 2  2g  2g  .dQ  .Q   2g 2g  h ' .dQ  h .Q  w w 
3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 4 ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH BECNULI •Dòng chảy ổn định •Lực khối chỉ là trọng lực •Chất lỏng không nén đƣợc  = const •Lƣu lƣợng không đổi dọc theo chiều dòng chảy (Q = const) •Tại mặt cắt đã chọn để viết phƣơng trình, thì dòng chảy phải là đổi dần, còn dòng chảy giữa hai mặt cắt tùy ý.
3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 5 SỬ DỤNG PHƯƠNG TRÌNH BECNULI - Chọn mặt cắt để viết phƣơng trình Becnuli - Chọn mặt chuẩn (mặt phẳng nằm ngang) - Áp suất ở 2 vế của phƣơng trình Becnuli phải cùng loại (cùng là áp suất tuyệt đối hoặc áp suất dƣ) - Trong thực tế thì 1  2 , nhƣng thƣờng lấy 1 = 2. Dòng chảy rối:   1 Dòng chảy tầng:  = 2
3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 6 Ý NGHĨA NĂNG LƯỢNG CỦA PHƯƠNG TRÌNH BECNULI p1 1v12 p 2  2 v 22 z1    z2    hw  2g  2g z là vị năng v 2 là động năng 2g p là tỷ áp năng  p v 2 là tổng cơ năng  p  là thế năng E z  z     2g  
3.7. PHƯƠNG TRÌNH BECNULI 7 Ý NGHĨA THỦY LỰC CỦA PHƯƠNG TRÌNH BECNULI z là cột nƣớc vị trí v 2 là cột nƣớc lƣu tốc 2g p là cột nƣớc áp suất  p v 2 là tổng cột nƣớc  p  là cột nƣớc đo áp E z     2g   z  Đƣờng đi qua các đỉnh đoạn (z + p/) tại các mặt cắt trên dòng chảy, gọi là đƣờng cột nƣớc đo áp (ký hiệu là đƣờng P-P hay HGL) Đƣờng nối đỉnh tổng cột nƣớc (H) tại các mặt cắt trên dòng chảy gọi là đƣờng tổng cột nƣớc (đƣờng năng, ký hiệu là E-E hay EGL).

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.