Bài giảng "Kỹ thuật thủy khí" Chương 3 - Động học chất lỏng, được biên soạn với mục tiêu giúp các bạn sinh viên có thể nắm các quy luật CĐ cơ học của chất lỏng (các đại lượng đặc trưng của CĐ: dạng CĐ, vận tốc, khối lượng riêng ...) nhưng chưa xét đến nguyên nhân gây ra CĐ; Ứng dụng các quy luật đó để giải quyết các vấn đề thủy lực đặt ra trong thực tế. Mời các bạn cùng tham khảo!

Bài giảng Cơ lưu chất - Chương 4: Động lực học lưu chất. Chương này gồm có những nội dung chính sau: Phương trình vi phân cho chất lỏng lý tưởng chuyển động (P.Tr EULER), tích phân P. Tr. Lamb-Gromeco→ phương trình Bernoulli, phương trình vi phân cho chất lỏng thực chuyển động (P.Tr Navier-Stokes),... Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.

Bài giảng Chương 3: Chất lỏng cung cấp cho các bạn những kiến thức về phương trình liên tục – p/t béc-nu-li, trạng thái lỏng, các hiện tượng bề mặt chất lỏng, hiện tượng mao dẫn. Mời các bạn tham khảo.

Cơ học chất lỏng, hay còn được gọi là cơ học thủy khí, nghiên cứu sự cân bằng và chuyển động của các phần tử vật chất vô cùng nhỏ có thể dễ dàng di chuyển và va chạm với nhau trong không gian.

Với cơ học chất lỏng, một cách tương đối có thể chia thành hai nhóm: Nghiên cứu chất thể lỏng (nước, dầu, rượu ...) có thể tích thay đổi rất ít khi có tác động của áp suất và nhiệt độ (còn gọi là chất lưu không nén).Nghiên cứu các hiện tượng vật lý của chất thể khí và hơi, dễ bị thay đổi thể tích dưới tác động của áp suất và nhiệt độ. (còn gọi là chất lưu nén).

Sự thay đổi thể tích của vật chất không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc phân tử, mà còn phụ thuộc vào tác động của ngoại lực hoặc nhiệt độ. Do đó trong một số trường hợp còn phải kể đến khả năng nén được của chất lỏng. Ví dụ như trong máy ép thuỷ lực, tuy môi chất thông thường là dầu, nhưng dưới áp suất cao, khối lượng riêng của chúng cũng thay đổi đáng kể.

Một trong những tính chất quan trọng của các chất lưu là lực ma sát trong giữa các dòng chuyển động. Lực ma sát này thường được gọi là độ nhớt. Khi mà độ nhớt phụ thuộc vào lực gây ra sự trượt giữa các dòng chuyển động thì ta gọi dòng chảy đó là "Non-Newtonian". Còn nếu như độ nhớt chỉ phụ thuộc vào sự chênh lệch vận tốc giữa các dòng chẩy thì ta gọi đó là dòng chẩy "Newtonian"....

Cũng giống như bất cứ mô hình toán học nào về thế giới thực, cơ học chất lưu phải đưa ra một một giả thiết cơ bản về các chất lưu đang được nghiên cứu. Những giả sử này được biến thành các phương trình phải được thỏa mãn nếu như các giả thiết đó là đúng. Ví dụ, hãy xét một chất lưu không nén trong không gian 3 chiều.

Giả sử bảo toàn khối lượng có nghĩa là với mọi mặt đóng cho trước (chẳng hạn mặt cầu) tỷ lệ khối lượng chảy từ "bên ngoài" vào "bên trong" mặt đó phải cùng với tỷ lệ khối lượng chảy theo các hướng "bên trong" ra "bên ngoài". (Nói cách khác, khối lượng "bên trong" vẫn là không đổi, cũng như khối lượng "bên ngoài"). Điều này có thể được chuyển thành một phương trình tích phân trên mặt đóng đó....

Chất lỏng là không nén được - nghĩa là mật độ của chất lưu là không đổi. Các chất lỏng thường có thể mô phỏng như chất lưu không nén được, trong khi các chất khí thường không thỏa mãn điều đó.

Đôi khi người ta giả thiết độ nhớt của chất lưu là 0. Các loại khí thường được giả thiết là không nhớt. Nếu một chất lưu là có độ nhớt, và dòng chảy của nó bị giới hạn một cách nào đó (thí dụ, trong một ống), thì dòng tại biên phải có vận tốc bằng 0. Với một chất lưu nhớt, nếu biên là không xốp (non-porous), các lực cắt (shear force) giữa chất lưu và biên cũng đưa ra kết quả là vận tốc của chất lưu là 0 tại biên. ...

Đối với môi trường xốp, tại biên với thùng chứa, điều kiện trượt tương ứng với vận tốc khác 0, và chất lưu có một trường vận tốc không liên tục giữa chất lưu tự do và chất lưu trong môi trường xốp (điều này liên quan tới Điều kiện Beavers và Joseph).

Chất lỏng được cấu thành từ các phân tử va chạm lẫn nhau và va chạm vào các vật rắn. Tuy vậy, giả thuyết về một môi trường liên tục (continuum hypothesis) xem chất lưu là liên tục.

Các tính chất như mật độ, áp suất, nhiệt độ, và vận tốc coi như được định nghĩa trên những điểm nhỏ "vô hạn", định ra một phần tử thể tích tham khảo (reference element of volume, REV), tại kích cỡ so được với khoảng cách giữa hai phân tử chất lưu kề cận nhau.

Các tính chất được giả sử là biến đổi một cách liên tục từ điểm này sang điểm khác, và là giá trị trung bình trong REV. Sự thực là chất lưu được cấu thành từ các phân tử rời rạc được bỏ qua.

Giả thuyết môi trường về bản chất là một xấp xỉ, trong cùng cách thức các hành tinh được xấp xỉ bởi các điểm khi tính toán trong cơ học thiên thể (celestial mechanics), và do đó chỉ đưa ra những lời giải xấp xỉ.

Giả thuyết về môi trường có thể dẫn tới những kết quả không nằm trong độ chính xác mong muốn. Tuy vậy, dưới những điều kiện thích hợp, giả thuyết về môi trường vẫn đưa ra được những kết quả chính xác.

Những bài toán mà giả thuyết môi trường không đưa ra được lời giải với độ chính xác mong muốn sẽ được giải bằng cơ học thống kê (statistical mechanics). Để xác định liệu là phương pháp thông thường của động học lưu chất hay cơ học thống kê nên được sử dụng, số Knudsen được đánh giá cho bài toán.

Số Knudsen được định nghĩa như là tỉ số giữa độ dài đường tự do trung bình ở cấp độ phân tử với một đại lượng độ dài vật lý đại diện nào đó. Tỉ số độ dài này có thể là bán kính của một vật thể trong chất lưu.