Bài giảng thủy lực đại cương - Trường Đại Học Tôn Đức Thắng

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:180

Thêm vào BST

Báo xấu

823
lượt xem 255
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo bài thuyết trình 'bài giảng thủy lực đại cương - trường đại học tôn đức thắng', kỹ thuật - công nghệ, kiến trúc - xây dựng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng thủy lực đại cương - Trường Đại Học Tôn Đức Thắng

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC TOÂN ÑÖÙC THAÉNG KHOA MOÂI KYÕ THUAÄT COÂNG TRÌNH ----- ----- MOÂN HOÏC THUÛY LÖÏC ÑAÏI CÖÔNG GIAÛNG VIEÂN: ThS. LEÂ MINH LÖU
B C C MÔN H C TH Y L C ð I CƯƠNG CHƯƠNG 1: M ð U CHƯƠNG 2: TH Y TĨNH H C CHƯƠNG 3: CƠ S ð NG L C H C C A CH T L NG CHƯƠNG 4: T N TH T C T NƯ C TRONG DÒNG CH Y CHƯƠNG 5: DÒNG CH Y RA KH I L VÀ VÒI–DÒNG TIA A – DÒNG CH Y RA KH I L VÀ VÒI B – DÒNG TIA CHƯƠNG 6: DÒNG CH Y N ð NH TRONG NG CÓ ÁP CHƯƠNG 7: DÒNG CH Y ð U KHÔNG ÁP TRONG KÊNH
CHƯƠNG 1: M ðU §1.1 – ð nh nghĩa môn h c. Th y l c còn ñư c g i là Cơ h c ch t l ng ng d ng. - Th y l c nghiên c u: Các quy lu t cân b ng và chuy n ñ ng c a ch t l ng. Các bi n pháp ng d ng các quy lu t ñó vào th c ti n - Thu l c ñư c chia thành hai n i dung l n: Thu l c ñ i cương và thu l c chuyên môn. Quan h gi a các ñơn v : - L c: ño b ng Niutơn, ký hi u N và cũng ñư c ño b ng kilogam l c, ký hi u b ng kG (1N = 1kg.1m/s2 = 1m.kg.s-2; 1kG = 9,807N; 1N = 0,102kG). - Áp su t: ño b ng Pascal (Pa); kg/cm2 (atm); atm tuy t ñ i; mmHg (1Pa = 1N/m2 = 1,02.10-5kG/cm2; atm tuy t ñ i = 760 mmHg). - Kh i lư ng: ño b ng kilogram kh i lư ng (kg); gam kh i lư ng (g); kGs2/m4 (1kg = 103g = 0,102 kGs2/m4).
CHƯƠNG 1: M ðU §1.1 – ð nh nghĩa môn h c. Th y l c còn ñư c g i là Cơ h c ch t l ng ng d ng. - Th y l c nghiên c u: Các quy lu t cân b ng và chuy n ñ ng c a ch t l ng. Các bi n pháp ng d ng các quy lu t ñó vào th c ti n - Thu l c ñư c chia thành hai n i dung l n: Thu l c ñ i cương và thu l c chuyên môn. Quan h gi a các ñơn v : - L c: ño b ng Niutơn, ký hi u N và cũng ñư c ño b ng kilogam l c, ký hi u b ng kG (1N = 1kg.1m/s2 = 1m.kg.s-2; 1kG = 9,807N; 1N = 0,102kG). - Áp su t: ño b ng Pascal (Pa); kg/cm2 (atm); atm tuy t ñ i; mmHg (1Pa = 1N/m2 = 1,02.10-5kG/cm2; atm tuy t ñ i = 760 mmHg). - Kh i lư ng: ño b ng kilogram kh i lư ng (kg); gam kh i lư ng (g); kGs2/m4 (1kg = 103g = 0,102 kGs2/m4).
§1.2 – L ch s phát tri n. §1.3 – Khái ni m ch t l ng trong th y l c. (1) Ph n t ch t l ng ñư c coi là vô cùng nh , ñ ng ch t, ñ ng hư ng và liên t c. (2) Ch t l ng và ch t khí khác ch t r n ch m i liên k t gi a các ph n t r t y u nên có tính di ñ ng d ch y ho c nói cách khác có tính ch y. (3) Ch t l ng khác ch t khí ch kho ng cách gi a các ph n t ch t l ng so v i ch t khí r t nh nên s c dính phân t r t l n làm cho ch t l ng gi ñư c th tích không thay ñ i. Vì th ch t l ng là ch t ch y không nén ñư c và ch t khí là ch t ch y nén ñư c. (4) T i m t ti p xúc gi a ch t l ng và ch t khí, v i ch t r n ho c v i ch t l ng khác: do l c hút ñ y các ph n t sinh ra s c căng m t ngoài, nh có s c căng m t ngoài m t th tích nh c a ch t l ng ñ t trư ng tr ng l c s có d ng t ng h t. Vì v y ch t l ng còn ñư c g i là ch t ch y d ng h t.
Trong thu l c có th coi nh ng ñ c trưng cơ b n c a ch t l ng như v n t c, m t ñ , áp su t..v...v..là hàm s c a không gian, th i gian và ñư c coi là liên t c, kh vi. §1.4 – Nh ng tính ch t v t lý cơ b n c a ch t l ng. (1). ð c tính th nh t c a ch t l ng là có kh i lư ng, bi u th b ng kh i lư ng ñơn v (kh i lư ng riêng) ρ. Kh i lư ng ñơn v ρ b ng t s kh i lư ng M v i th tích W; t c là: M ρ= (1 – 1) ðơn v c a ρ là kg/m3 W - ð i v i nư c: l y b ng kh i lư ng c a ñơn v th tích nư c c t nhi t ñ +40C; ρ = 1000kg/m3. (2). ð c tính th hai c a ch t l ng: có tr ng lư ng; bi u th b ng tr ng lư ng ñơn v ho c tr ng lư ng riêng, b ng tích s c a kh i lư ng ñơn v v i gia t c rơi t do g (g = 9,81m/s2):
M .g N γ = ρ .g = ðơn v c a γ là (1 – 2) m3 W N kG γ = 9810 3 = 1000 3 ð i v i nư c nhi t ñ +40C m m N kG γ = 134000 3 = 13600 3 v i th y ngân m m (3). ð c tính th ba c a ch t l ng là tính thay ñ i th tích (bi u th b ng βw) khi thay ñ i áp su t ho c thay ñ i nhi t ñ (bi u th βt). 1 dW khi áp su t thay ñ i β w = − . m2/N (1 – 3) W dp dp 1 S ñ o c a h s co th tích K= = −W . N/m2 (1 – 4) βw βw g i là mô-ñuyn ñàn h i K: dW 1 dW βt = 1/t0 (1 – 5) khi nhi t ñ thay ñ i W dt
(4). ð c tính th tư c a ch t l ng là có s c căng m t ngoài. Do s c căng m t ngoài mà gi t nư c có d ng hình c u. S c căng m t ngoài ñ c trưng b i h s s c căng m t ngoài σ, bi u th s c kéo tính trên m t ñơn v dài c a ñư ng ti p xúc. (5). ð c tính th năm c a ch t l ng là có tính nh t, là nguyên nhân sinh ra t n th t năng lư ng khi ch t l ng chuy n ñ ng. ð nh lu t ma sát trong c a Niutơn vi t dư i bi u th c: du F = µ .S (1 – 6) dn Trong ñó: F - s c ma sát gi a hai l p ch t l ng; S - di n tích ti p xúc; u - v n t c, u = f(n) – quy lu t phân b v n t c theo phương n; µ - h ng s t l , ph thu c lo i ch t l ng, ñư c g i là h s nh t ho c h s ñ ng l c nh t. Ns kg ðơn v ño h s nh t µ trong h ño lư ng h p pháp là 2 ho c m ms 1 Ns g i là poazơ (p). ñơn v ng v i 2 10 m
µ Tính nh t còn ñư c ñ c trưng b i h s : ν = (1 – 7) ρ ν g i là h s ñ ng h c nh t. ðơn v ño h s ñ ng h c nh t ν trong cm 2 2 m h ño lư ng h p pháp là s s B ng 1 – 2. H s nh t ñ ng h c ν B ng (1 – 1) h s nh t c a c a nư c, ph thu c nhi t ñ : m t vài ch t l ng ν, cm2/s t0C ν, cm2/s t0 t0C (poa-zơ) Tên ch t l ng C 0 0,0178 20 0,0101 D u xăng thư ng 18 0,0065 5 0,0152 30 0,0081 Nư c 20 0,0101 10 0,0131 40 0,0065 D u ho 18 0,0250 12 0,0124 D u m nh 18 0,2500 50 0,0056 15 0,0114 D u m n ng 18 0,4000 D u tuy c-bin 20 1,5280 D u nh n 20 1,7200 Glixêrin 20 8,7000
ω §1.5 – L c tác d ng. T t c nh ng l c tác d ng lên nh ng ph n t bên trong ω chia thành hai lo i sau ñây: Hình 1 – 1. (1). Nh ng l c trong (n i l c): tác d ng lên nhau nh ng l c t ng ñôi m t cân b ng nhau (theo nguyên lý tác d ng và ph n tác d ng), t o thành m t h l c tương ñương v i s không. (2). Nh ng l c ngoài (ngo i l c): ngoài m t ω tác d ng lên nh ng ph n - L c m t: nh ng ph n t trong m t ω. t - L c kh i: Nh ng trư ng l c (tr ng l c, t trư ng, ñi n trư ng...v...v..): có nh ng tác ñ ng lên nh ng ph n t trong m t ω.
ng su t t i m t ñi m. §1.6 – (1). Xét m t phân t di n tích dω l y ω ω trên m t m t ω, bao quanh ñi m I c a m t ω (hình 1 – 2) Hình 1 – 2. H l c m t tác d ng lên dω thu ñư c v m t l c duy nh t ñt t i I và m t mô men dM . dF Khi dω → 0, xung quanh ñi m I c ñ nh thì véc tơ →m t dω véc tơ T g i là ng su t t i I. gi i h n ta vi t ñư c: dF = T .dω Như v y (2). N u tư ng tư ng m t ω ch a ñ ng phân t ñó ta có th ñ nh nghĩa ng su t trên m t phân t di n tích. Ch ng minh ñư c r ng vì ch t l ng là môi trư ng liên t c, ñ ng hư ng nên mu n bi t ng su t t i I trên m t phân t di n tích dω ch c n bi t nh ng ng su t trên ba phân t di n tích ñôi m t vuông góc v i nhau và ñ u ñi qua I.
§1.7 – Ch t l ng lý tư ng và ch t l ng th c. Ch t l ng th c có t t c nh ng tính ch t như trên (5 tích ch t) Ch t l ng lý tư ng: bao g m nh ng tính ch t sau: - Không có tính nh t: µ = 0 - Di ñ ng tuy t ñ i. - Không ch ng ñư c l c kéo và c t. - Không nén ñư c. tr ng thái tĩnh r t g n v i ch t l ng lý tư ng. - Ch t l ng
CHƯƠNG 2: TH Y TĨNH H C CH §2.1 – Áp su t th y tĩnh –Áp l c. L y m t kh i ch t l ng W ñ ng cân b ng (hình 2 – 1). Chia c t kh i ñó b ng m t m t ph ng tuỳ ý ABCD và v t b ph n trên, thì mu n gi ph n dư i kh i ñó tr ng thái cân b ng như cũ ta ph i thay th tác d ng c a ph n trên lên ph n dư i b ng m t h l c tương ñương.
§2.2 – Hai tính ch t cơ b n c a áp su t th y tĩnh. Tính ch t 1: Áp su t th y tĩnh tác d ng th ng góc v i di n tích ch u l c và hư ng vào di n tích y. t α
Tính ch t 2: Tr s áp su t th y tĩnh t i m t ñi m b t kỳ không ph thu c hư ng ñ t c a di n tích ch u l c t i ñi m này. §2.3 – Phương trình vi phân cơ b n c a ch t l ng cân b ng
Hình 2 – 4. G i Fx là thành ph n trên tr c Ox c a l c th tích F tác d ng lên lên m t ñơn v kh i lư ng ch t l ng, ta có th vi t ñi u ki n cân b ng c a hình h p theo phương x như sau:
Suy lu n tương t ñ i v i nh ng hình chi u các l c trên các tr c Oy, Oz và vi t toàn b h th ng phương trình bi u th s cân b ng c a kh i hình h p, ta có: ðó là h phương trình vi phân cơ b n c a ch t l ng ñ ng cân b ng và còn g i là h phương trình Ơle H (2 – 4) có th vi t dư i d ng vi phân toàn ph n c a p như sau: nhân nh ng phương trình trong h (2 – 4) riêng bi t v i dx, dy, dz r i c ng v ñ i v , ta có:
§2.4 – M t ñ ng áp. M t ñ ng áp là m t có áp su t th y tĩnh t i m i ñi m ñ u b ng nhau, t c là m t có p = const, do ñó dp = 0. Phương trình vi phân c a m t ñ ng áp: Fxdx + Fydy + Fzdz = 0 (2 – 7) Tính ch t 1: Hai m t ñ ng áp khác nhau không th c t nhau. Tính ch t 2: L c th tích tác d ng lên m t ñ ng áp th ng góc v i m t ñ ng áp. §2.5 – S cân b ng c a ch t l ng tr ng l c Khi l c th tích ch là tr ng l c thì ch t l ng ñư c g i là ch t l ng tr ng l c. L c th tích F tác d ng lên m t m t ñơn v kh i lư ng c a ch t l ng tr ng l c, ta có Fx = 0, Fy = 0 và Fz = -g (g là gia t c rơi t do) (hình 2 – 5) Hình 2 – 5.
1. Phương trình cơ b n c a ch t l ng tr ng thái cân b ng.
2. M t ñ ng áp c a ch t l ng tr ng l c. Phương trình m t ñ ng áp ñư c vi t dư i d ng: -g.dz = 0; do g ≠ 0 nên z = const. M t ñ ng áp trong ch t l ng tĩnh, ñ ng nh t s là các m t n m ngang b t kỳ, trong ñó có c m t thoáng, không ph thu c vào hình d ng bình ch a ch t l ng. M t n m ngang cũng s là m t phân cách c a hai lo i ch t l ng cùng ch a trong m t bình.