GIỚI THIỆU VỀ MÔN CƠ LƯU CHẤT

GIỚI THIỆU VỀ MÔN CƠ LƯU CHẤT BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ LƯU CHẤT o0o GVHD TS Nguyễn Sĩ Dũng Nhóm thực hiện nhóm 17 Lớp D21030090402 TP Hồ Ch[.]

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA: CƠ KHÍ BỘ MƠN : CƠ LƯU CHẤT o0o GVHD: TS Nguyễn Sĩ Dũng Nhóm thực hiện: nhóm 17 Lớp : D21030090402 TP Hồ Chí Minh tháng năm 2008 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA: CƠ KHÍ BỘ MƠN : CƠ LƯU CHẤT o0o GVHD:TS Nguyễn Sĩ Dũng Nhóm thực hiện: nhóm 17 Lớp : 21030090402 STT HỌ & TÊN MSSV 0631060 Nguyễn Văn Cơng (nhóm trưởng) Nguyễn Văn Dần Nguyễn Quốc Dương Cam Quốc Thái 0605091 Hoàng Ngọc Quốc 0604410 0605051 0604777 ĐIỂM I LỜI MỞ ĐẦU ۩ Cơ Lưu Chất: Là môn học nghiên cứu quy luật cân chuyển động lưu chất lực tương tác lưu chất vật rắn, đồng thời nghiên cứu ứng dụng quy luật vào lĩnh vực sản xuất đời sống Là môn học sở ngành, nhằm cung cấp kiến thức chất lưu ứng dụng cho sinh viên để tiếp cận môn học chuyên ngành Lưu chất theo nghĩa rộng, bao gồm chất chảy nước, dầu, kim loại nóng chảy, chất khí; nghĩa gồm chất lỏng chất khí Mơn học chủ yếu nghiên cứu chất lỏng Chất khí, Sinh viên tìm hiểu kỹ mơn học Kỹ thuật nhiệt Chúng em xin cảm ơn hiệu trưởng nhà trường, khoa Cơ Khí Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, tạo điều kiện để chúng em làm môn tiểu luận, đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn: Cơ Lưu Chất, TS.Nguyễn Sĩ Dũng giúp đỡ chúng em suốt q trình để chúng em hồn tất mơn tiểu luận Trong q trình làm khơng thể tránh thiếu sót, kính mong qu thầy giáo độc giả góp để chúng em có làm tiểu luận tốt LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN: - II NỘI DUNG BÀI TẬP Bài 1.8: Người ta nén khơng khí vào bình thể tích v=0,3m3 áp suất p1=100at Sau thời gian bị rò, áp suất khơng khí bình hạ xuống p2=90at Bỏ qua biến dạng bình, xác định thể tích khơng khí bị rị thời gian ( ứng với áp suất khí trời ) coi nhiệt độ khơng đổi áp suất khí trời pa= 1at Giải Ta có: V1 = 0,3m3 P1= 100at V2 = 0,3m3 P2= 90at Gọi V3 thể tích khơng khí ra, P3 = Pa = 1at Ta có: P1V1 = n1RT P2V2 = n2RT Do nhiệt độ thể tích không đổi nên: => P1` n1 n 100     n2  n1 P2 n2 n2 90 10 Gọi n3 số mol khí ra: n3 n1  n2  n1 10 P3V3=n3RT P1V1=n1RT Do nhiệt độ không đổi nên: 100.0,3 n1 P3V3 n3 P1V1 n3 10    V3   3 m  P1V1 n1 P3 n1 1.n1 Vậy thể tích khơng khí bị rị 3m3 Bài 1.9: Một piston đường kính 50mm chuyển động xylanh đường kính 50,1mm xác định độ giảm lực tác dụng lên piston ( theo % ) lớp dầu bơi trơn đun nóng lên từ 200C đến 1200C (dầu loại SAE10) Giải Ta có: Fms1  1 S du dy Fms   S du dy  Fms  Fms1  Fms  S du  1    dy  Fms Fms1 du  1    dy   2   d 1 1 S u dy S 1   e  1 20    e  2 120  0,02 0,03  Fms    e  0, 02.20  e  0, 03.120   100% 96% Fms1 1 e  0, 02.20 Vậy:độ giảm lực tác dụng lên piston = 96% Bài 2.28 : Một đập bê tơng trọng lực có thiết diện hình vẽ tỷ trọng bê tơng 2,4 Áp suất thấm đất phân bố theo quy luật tuyến tính từ áp suất mặt thượng lưu đến áp suất mặt hạ lưu a.xác định hệ số ma sát f gữa đáy đập đập để đập không bị trượt b kiểm tra nguy lật đập 8.1m 321m 323m A H P1 H B 317m G 267m C 258m   P2 F H1   244m D T K  E P Giải : ta tính áp lực chất lỏng tác dụng lên thành phẳng : Gọi bề rộng thành phẳng b H2 =1458.bnước 23 Với thành phẳng CD: ta có P2 = nước b.65,5 =1536,3.b.nước cos  H12 Với thành phẳng FE: ta có P3 = nước b = 119,6.b.nước 2.cos Với thành phẳng BC : ta có P1 = nước b F= 1458.bnước+1506,5.bnước - 98 bnước =2866,5 b.nước Với thơng số cho Ta có tg =1/5   =11,3   =35 tg =1/1,42 ta tính áp lực đập tác dụng lên bề mặt đáy : Q=P + P2 sin + P3 sin Với P = mg =bt.V= 2,4 nước.V V = (SCDT + SGKE + SAHKT ).b SCDT SGKE SAHKT 23.4,6 = 53 = 73.51,4 = 1876 = = 8,1.79 = 640  V = 2569.b  P = mg = bt.V = 2,4 nước.V =6165,6 b nước  Q=P + P2 sin + P3 sin = (6165,6+301,032+68,6) nước b =6535,23.nước b Ta có : lực ma sát đáy đập : fms = f.Q =F.6535,23.nước b Để cho đập thỏa mãn u cầu ta có : fms  F  f.6535,23.nước b 2866,5 bnước (P + P2 cos  - P3.cos  )  fms = f.Q  f  0,877 kiểm tra nguy lật đập ta có : Để đập khơng lật mơ men giữ phải lớn mơ men lật ta có hệ số an tồn Mg k = Ml nguy lật đập quanh điểm E ta có M g = P 16,26+61,8 P2 sin.+ P3 sin.4,93+ P3.cos .7 = 119999 nước b M l = P1.50 + P2 cos  11,5 = (72900+17324,75) =90224,75nước b Mg Ta có k = M l =1,330 Vậy hệ số an tồn 1,33 ,đập khơng bị lật với hệ số an toàn Bài:2.31 Một cửa van có dạng hình trụ khối lượng m=6000kg đường kính d=0.6m dài L=3m bố trí hình vẽ (Hình:2.31) Giải Lực tác dụng vào F van bao gồm thành phần: X F X F Z E Fz1 D?u(0.8) Fx F Fa P=60000N Fz2 Fb B Thành phần: F = h s X F X F X cx = x d d.L = 0,8.9,81.10 0,3.3 = 423,92 N hướng theo trục x Thành phần F Z1 F Z = . : gồm F Z2 = . = FB F Để tìm F Z1 A F tác dụng lên mặt EF Z2 tác dụng lên mặt FB 1  R L) = 0,8.9,81.10 (0,3 -  4 454,73 N =  ( R L +  R L) +  0,3 3) = = 0,8.9,81.10 (0,3 Phương Z1 = ( R L – EF 0,3 3) = F F F Z2 B 3783,18 N hình vẽ ta chiếu véc tơ lực( F , độ x,y (đã chọn hình) X F Z1 F Z2 ) lên tọa A x Phương x: = F A F B = F +( X 7234,57 N Phương y: 57646,43 N =P–( F Z1 + F F -F Z2 Z2 Z1 ).cos45 = 4237,92+(454,73+3783,18) ).cos45 = 60000- (3783,18 – 454,73) 2 /2 /2 = Bài 2.48 : Cho bồn chứa đầy dầu  =0,8 đậy van hình trụ bán kính R=2m, dài 5m hệ thống bồn xy lanh chuyển động thẳng lên nhanh dần với gia tốc a=2m/s2 Tính lực tác dụng lên xy lanh Giải 0,2at m 3m 2m m Dầu=0,8 Áp lực theo phương ngang chất lỏng tác dụng lên thành cong Px = (po + hcx ) x = Với po =0,2.98100=19620 N/m2 x = 3.5 =15 m2 hcx =1,5 m =0,8.9810=7848 N/m3  Px =470880 N Áp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên thành cong Pz = W W1 =25,26m3  Pz = W =7848.25,26 =198240 P = px2  pz2 =511 KN Khi hệ thống chuyển động Từ phương trình le : Xdx+Ydy+Zdz = dP  Khi hệ thống đứng yên Z = -g Khi chuyển động có gia tốc : Với X=O,Y=O,Z=(-g-2) nên ta có (-g-2)dz = dP  2 p  -g (    ).Z = p  p= -(1  )Z g g  Từ phương trình ta thấy hệ thống chuyển động với gia tốc a = 2m/s2 (-g-2).Z = áp suất thay đổi tăng lên với hệ số t =  =1,2038 g Do ta có áp lực tồn phần tác dụng lên hệ thống thành P = 615 KN z 2m z g z x z y Bài: 3.13 Vận tốc lưu chất không nén được, chuyển động chiều hệ tọa độ cực sau: u r  K cos  (1  b / r ) u   K sin  (1  b / r ) Hỏi chuyển động có hữu khơng? Giải Ta có phương trinh vi phân liên tục hệ tọa độ cực đô với chât lỏng Vr Vr V   0 không nén : r r r  Chuyển động hữu U r , U thỏa mãn phương trình ur 2kb cos   r r3 Thật vậy: u b  k (1  ) cos   r U r U r V k b 2kb cos  k b     (1  )   (1  ) r r r  r r r r r k ( r  b) 2kb k (r  b ) cos   cos   cos  r3 r3 r3 k  cos  (r  b  2b  r  b) 0 r  Đến ta kết luận chuyển động hữu Bài 4.19: Một thủy lơi phóng nước tĩnh, chuyển động với vận tốc V=15m/s mặt phẳng ngang sâu 10m Xác định áp suất đầu mũi thủy lơi Biết độ sâu nước có khối lượng riêng  1,02.10 kg / m 10m Giải: Ta có cột áp tồn phần mũi thủy lôi là: htđ ht  hđ Lại có : - Cột áp tĩnh : ht  z - Cột áp động : hđ  v2 2g Suy : htđ  z  v2 15 10  21,5(m) 2g 9,81 Áp suất đầu mũi thủy lôi : p  p0  h h ghtđ  p 1,02.103 9,8121,5 215133,3Pa 2,193at Bài 4.39: Đường ống A dẫn nước vào nhà máy thủy điện có D=1,2m chia làm hai nhánh B, C mặt phẳng ngang, nhánh có d=0,85m; cấp nước cho turbine Xác định lực nằm ngang tác dụng lên chạc ba Biết lưu lượng Q=6m 3/s chia cho hai nhánh: áp suất dư A 5MPa Bỏ qua Giải: Q1 Ta có : Q1 6m / s Q2 Q3  Lại có: Q1  5,305m / s A1  1,2 V2 V3  5,287m / s  0,85 4 V1  Mặt khác:  F  Đlra   Đlvào Chiếu theo trục Ox :  Q2V2  Q3V3 cos 450   Q1V1 F1  Rx  F2  F3 cos 450 (1) Chiếu theo trục Oy :  Q3V3 sin 450  F3 sin 450  R y (2) Viết phương trình Bernouli : z1   P1  1V12 P  V2  z2   2  2g  2g P2 P1 V12  V22  (V12  V22 )    p  p1    2g 1000(5,305  5,287 ) 5000095Pa  1,2 F1  p1 A1 5.10 5654867 N F2 F3  p3 A3 2837306 N Vậy p3  p 5.10  Từ (1), (2) ta suy :   R x  F1  F2  F3 cos 45  Q2V2  Q3V3 cos 45  Q1V1 R y  F3 sin 45  Q3V3 sin 45 Thế liệu vào ta : R x 816,038KN R y 2017,493KN  R  R x2  R y2 2176,281KN Bài: 5.9 F Lực cản tác dụng lên tàu thủy phụ thuộc vào vận tốc tàu V, chiều dài đặc trưng L, độ nhám bề mặt vỏ tàu  , tính chất  ,  nước biển gia tốc trọng trường g Tìm liên hệ vơ thứ nguyên Giải D Ta có hàm quan hệ đại lượng: Phân tích thứ nguyên đại lượng:  : ML  : MLT  F F D = f(V, L,  ,  ,  , g) D  : ML  T  : LT  : L g : LT   :L Số đại lương có thứ nguyên: n = Số đại lượng có thứ nguyên độc lập: m = Chọn đại lượng lặp :  , V, L Số đại lương vô thứ nguyên :  = 7-3 = Xác định số  : V L  = FD MLT  b1 c1  =  a1  V L ( ML ) ( LT  ) b1 ( L) c1 Cân theo : a1 :  a1 M   b1  L :   3a1 T :    b1  2=   V b Lc a2  c1   a1  2 b c    F D  1 = V L2 L  1= ( ML ) a ( LT  ) b Lc Cân theo : : a M   L :   3a  :   b2 T 3 =  b2  c2 a  b2  c  0  2= 0   L  ML 1T   1=  a V b Lc ( ML ) a ( LT  ) b Lc 3 Cân băng theo : :  a M   L :    3a T :    b3  4= g a4  V b Lc  b3  c3  1=  a  b  c     3 =  VL  4= g V L LT  ( ML ) a ( LT  ) b Lc Cân theo : : a M   b4  L :   3a  :    b4 T Vậy :  c4  FD  gL   VL   2 = f V L L V a  b4  c F D V L2 0 2  = V L2 f  f  Re.Fr D  gL  VL L V  = ... MỞ ĐẦU ۩ Cơ Lưu Chất: Là môn học nghiên cứu quy luật cân chuyển động lưu chất lực tương tác lưu chất vật rắn, đồng thời nghiên cứu ứng dụng quy luật vào lĩnh vực sản xuất đời sống Là môn học sở... kiến thức chất lưu ứng dụng cho sinh viên để tiếp cận môn học chuyên ngành Lưu chất theo nghĩa rộng, bao gồm chất chảy nước, dầu, kim loại nóng chảy, chất khí; nghĩa gồm chất lỏng chất khí Mơn... Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, tạo điều kiện để chúng em làm môn tiểu luận, đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn: Cơ Lưu Chất, TS.Nguyễn Sĩ Dũng giúp đỡ chúng em suốt q trình để