CH1 09 PPT Toùm taét baøi giaûng TS Huyønh coâng Hoaøi ÑHBK tp HCM 1 Chöông 1 MÔÛ ÑAÀU I GIÔÙI THIEÄU MOÂN HOÏC CÔ LÖU CHAÁT Ñoái töôïng nghieân cöùu Löu chaát chaát loûng vaø chaát khí Phaïm vi nghie.
Chương 1: MỞ ĐẦU www4.hcmut.edu.vn/~hchoai/baigiang I.GIỚI THIỆU MÔN HỌC CƠ LƯU CHẤT Đối tượng nghiên cứu : Lưu chất : chất lỏng chất khí - Phạm vi nghiên cứu : nghiên cứu qui luật chất lỏng chất khí đứng yên chuyển động Tại phải nghiên cứu lưu chất ? Kiến thức môn CLC ứng dụng nhiều lónh vực : + Nghiên cứu thiết kế phương tiện vận chuyển : xe hơi, tàu thủy, máy bay, hỏa tiển Nghiên cứu dòng qua xe chuyển động Lực cản lên tàu thủy Lực nâng máy bay Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ĐHBK HCM + Ứng dụng lónh vực xây dựng cấp, thoát nước, công trình thủy lợi (cống, đê, hồ chứa, nhà máy thủy điện ), tính toán thiết kế cầu, nhà cao tầng Nghiên cứu gió tác dụng lên nhà cao tầng Nghiên cứu xói lở sông Nghiên cứu dòng chảy qua dây cáp cầu treo + Tính toán thiết kế thiết bị thủy lực : máy bơm, tua bin, quạt gió, máy nén Máy bơm Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com Con đội Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ĐHBK HCM + Ứng dụng khí tượng thủy văn : dự báo bão, lũ lụt , Dự báo bão Dự báo bão Katrina + Ứng dụng y khoa: mô tuần hoàn máu thể, tính toán thiết kế máy trợ tim nhân tạo, dụng cụ đo huyết áp Đo huyết áp Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ĐHBK HCM Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com II CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA LƯU CHẤT: 2.1 KHỐI LƯNG – TRỌNG LƯNG Khối lượng (KL) đại lượng không thay đổi theo không gian Trọng lượng (TL) = KL x g (gia tốc trọng trường ) => thay đổi theo g Đơn vị : Trọng lượng Khối lượng N (kgm/s2) Kg Kgf (9,81 N) (kilogam lực) Tf (1000 Kgf) (Tấn lực) - Khối lượng riêng (ρ) Đơn vị : Trọng lượng riêng (γ) kg/m3 Ví dụ : ρnước N/m3 : 1000 kg/m3 : 9810 N/m3 γnước ρkhông khí : 1,228 kg/m3 γkhông khí : 12,07 N/m3 - Tỉ trọng : δ = ρ /ρnước = γ /γnước Ví dụ : δnước = 1, δthủy ngân = 13,6 2.2 TÍNH NHỚT CỦA LƯU CHẤT (Viscosity) Quan sát dòng chảy : Newton τ =μ τ Trong : τ : ứng suất ma sát (N/m2) μ : hệ số nhớt động lực u : vận tốc, phụ thuộc vào y Đơn vị μ : Đơn vị chuẩn : Ngoài : Pa.S poise , poise = 0,1 Ngoaøi hệ số động lực, người ta sử dụng hệ số nhớt động học , định nghóa μ υ= ρ Đơn vị : m2/s hay stoke , stoke = 1cm2 /s = 10-4 m2/s Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ĐHBK HCM Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com Tính chất hệ số nhớt: Chất lỏng: nhiệt độ tăng hệ số nhớt giảm Hệ số nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ : Chất khí: nhiệt độ tăng hệ số nhớt tăng Chất lỏng: áp suất tăng hệ số nhớt tăng Hệ số nhớt phụ thuộc vào áp suất: Chất khí : hệ số nhớt không thay đổi áp suất thay đổi Chất lỏng Newton phi Newton Hầu hết loại lưu chất thông thường nước, xăng, dầu … thỏa mãn công thức Newton (1) , nhiên có số chất lỏng (hắc ín, nhựa nóng chảy, dầu thô ) không tuân theo công thức Newton gọi chất lỏng phi Newton, chất lỏng thông thường chảy trạng thái chảy rối không tuân theo công thức Newton Lưu chất lý tưởng lưu chất thực Lưu chất lý tưởng: ma sát Lưu chất lý th c: có ma sát 2.3 TÍNH NÉN CỦA LƯU CHẤT : Moduyn đàn hồi: hay =− =ρ ρ ( M = ρV => dM = ρdV +Vdρ = 0) h i K : moduyn V : th tích ban u Đối với chất khí lý tưởng : Với : Knước = 2,2 109 N/m2 p = ρ RT p : aùp suất tuyệt đối (N/m2 ) ρ : khối lượng riêng R : số khí, phụ thuộc vào loại khí T : nhiệt độ tuyệt đối ( nhiệt độ Kelvin , 0o C = 273 độ Kelvin) - Hầu hết loại chất lỏng khó nén nên xem lưu chất không nén - Một dòng khí chuyển động với vận tốc nhỏ thay đổi khối lượng riêng không đáng kể nên xem lưu chất không nén - Khi dòng khí chuyển động với vận tốc lớn 0,3 lần vận tốc âm (khoảng 100 m/s) thi xem lưu chất nén Từ phương trình pV = const p : áp suất tuyệt đối V : thể tích Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ÑHBK HCM Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com 2.4 ÁP SUẤT HƠI BÃO HÒA: Trong không gian kín, phần tử chất lỏng bốc hới đạt đến trạng thái bão hoà tạo áp suất khoảng không gian kín gọi áp suất bão hòa ¾Áp suất bão hoà tăng theo nhiệt độ Ví dụ 32,20C, pbão hoà nước 0,048at 1000C, pbão hoa nước 1at ¾Khi áp suất chất lỏng ≤ Áp suất bão hoà ⇒ chất lỏng bắt đầu sôi (hoá khí) Ví dụ cho nước sôi 32,20C hạ áp suất xuống 0,048at ¾Trong số điều kiện cụ thể, tượng khí thực (cavitation) xảy áp suất chất lỏng nhỏ Pbão hoà 2.5 SỨC CĂNG MẶT NGOÀI VÀ HIỆN TƯNG MAO DẪN (Xem tài liệu tham khảo) Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ĐHBK HCM CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu Một dòng chảy có biểu đồ phân bố vận tốc tuyến tính hình vẽ ứng suất ma sát phần tử AB là: A a) Lớn A b) Lớn B c) Đều tất điểm AB B d) Đều không tất điểm AB Câu Một dòng chảy có biểu đồ phân bố vận tốc hình vẽ ứng suất ma sát phần tử AB là: a) Nhỏ A b) Lớn A c) Nhở B d) Cả điều sai Câu Một lưu chất có môduyn đàn hồi nhỏ thì: a ) Khó nén b) Dễ nén c) Khả đàn hồi *d) Cả b) c) Câu Một khối khí lý tưởng có khối lượng Mo áp suất po Nếu áp suất tăng đến p1 > po điều kiện nhiệt độ không đổi khối lượng khối khí (M1) điều kiện áp suất p1 : a) M1 = Mo b) M1 > Mo c) M1 < Mo d) Chưa thể biết phụ thuộc vào moduyn đàn hồi lớn hay nhỏ Câu 5: Sự ma sát phần tử chất lỏng chuyển động phụ thuộc vào: a) Sự phân bố vận tốc dòng chảy b) c) p suất dòng chảy Tính chất chất lỏng d) Cả a) b) Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ĐHBK HCM Câu : Một khối chất lỏng tích không đổi, đặt mặt đất mặt trăng : a) Trọng lượng không đổi b) Trọng lượng riêng không đổi c) Tỉ trọng không đổi d) Cả a) b) Câu Khi giảm nhiệt độ ma sát phần tử lưu chất chuyển động: a) Luôn giảm chất lỏng *b) Luôn giảm chất khí c) Luôn giảm cho tất loại lưu chất d) Cả sai Câu Hệ số nhớt động lực học lưu chất thỉ : a) Một số có thứ nguyên b) Phụ thuộc vào trạng thái chảy c) Phụ thuộc vào nhiệt độ d) Cả a) c) Câu Khối lượng riêng chất khí : a) Thay đổi gia tốc trọng trường thay đổi c) Sẽ giảm áp suất tăng chất khí lý tưởng b) Sẽ tăng áp suất tăng d) Cả a) b) Câu 10 Một dòng chảy có biểu đồ phân bố vận tốc hình bên Ứùng suất ma sát (τ) điểm A,B,C là: b) τC < τA < τB a) τA < τB < τC c) τB = τC < τA d) τC < τB < τA • • • Tóm tắt giảng - TS Huỳnh công Hoài ĐHBK HCM Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com Ví dụ 1: Một thang máy trượt phẳng có kích thước hình vẽ Xác thang máy chuyển động với vận tốc Vo = 0,5 m/s Biết dầu định lực ma bôi trơn có độ nhớt động lực μ =9.10-2 Ns/m2 = τ =μ h=3m =μ =μ =μ t=0,5cm b= m = 9.10-2 0,5/0,005*2*2*3 b= m = 108 N Ví dụ 2: Đường ống có đường kính d, dài l, dẫn dầu với hệ số nhờn μ, khối lượng riêng ρ Dầu chuyển động theo quy luật sau: u=ady-ay2 (a>0; 0