Chapter 1

Chương 1: Tính chất học lưu chất Bài giảng TS Nguyễn Quốc Ý nguyenquocy@hcmut.edu.vn Ngày 13 tháng năm 2016 Nội dung cần nắm Các tính chất học: ρ, γ, δ, K , ν, µ Định luật Newton ma sát nhớt τ, du {dy + Bài tập Các tượng: căng bề mặt, mao dẫn, cavitation / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Khối lượng riêng ρ Tổng quát ρ khối lượng thể tích tương ứng  –Vm , kg {m3 Theo nhiệt độ / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Khối lượng riêng chất khí: PT khí lý tưởng ρ p RT đó: p : áp suất tuyệt đối (N/m2 ) T : nhiệt độ tuyệt đối (  K) e.g 20  C=293.15  K, pat  101KN {m2  101, 000N {m2 101, 000 p   ρair  RT 287x293.15 1.2kg {m R : số chất khí (J {pKg  Kq), 287.1J {pKg  Kq / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Tỉ trọng/ tỉ khối: tỉ số KLR ρ chất KLR nước ρw  C (1000kg {m3 ) δ  ρρ w Trọng lượng riêng: trọng lượng thể tích đơn vị (1m3 , 1l ) γ  ρg , N {m3 Thể tích riêng: thể tích khối lượng đơn vị υ  ρ1 , m3{kg / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Khối lượng riêng ρ: Cách đo / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Tính chịu nén Tính nén β mà m  ρ–V , K  K1  dρdp{ρ Nén, giãn nở khí: - đẳng nhiệt: p suất đàn hồi: K 
d–Vdp{–V  ρRT Ñ pρ  const Ñ K  p - đoạn nhiệt: p  const Ñ K  kp ρk cp where k  cv So sánh K β chất lỏng- khí / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt Độ nhớt lưu chất: thể tính chất gì? độ nhớt lớn, ma sát lớn hay nhỏ? so sánh: nước & dầu chảy mặt nghiêng bôi trơn / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Thí nghiệm độ nhớt- ma sát Chất lỏng hai phẳng (mặt cố định, mặt có vận tốc U  const.) Lực F cần để đẩy mặt F cần để di chuyển phẳng= ứng suất tiếp, ∼ U, ∼ A h F U τ  µ A h µ: độ nhớt, hay hệ số nhớt, hay hệ số nhớt động lực học / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Mở rộng: phân bố vận tốc tuyến du U  tính, h dy Tổng qt τ du  µ dy Định luật Newton ma sát nhớt, Lực ma sát F du  τ Ama sát  τ dy Ama sát Bàn luận: Ama sát phẳng, trục tròn Làm để giảm ma sát hai bề mặt / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt động học ν  µρ thể ảnh hưởng độ nhớt lên chuyển động (vận tốc, PT Navier-Stokes) Đơn vị: m2 {s, St 1St  1cm2{s cần nhớ Độ nhớt nước điều kiện thường, Khối lượng riêng nước điều kiện thường 10 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt: Cách đo 11 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Các công thức thực nghiệm: Khí : cơng thức Sutherland CT 3{2 µ T S Lỏng : công thức Adrade µ  De B {T g , Đơn vị µ: Pa s, m.s Poise (P) 1P=100cP=0.1Pas Bàn luận: ví dụ thực tế? ứng xử khác nhiệt độ tăng chất lỏng chất khí? 12 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Lưu chất Newtonian & Phi Newtonian, Solid or Liquid Quan hệ cho Lưu chất Newton: τ  const  du dx 13 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất ? 14 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Sức căng bề mặt Xét giọt nước/ chất lỏng (đơn giản hóa) hình cầu: σ σ : sức căng bề mặt (N/m) ∆p : chênh lệch áp suất bên bên giọt chất lỏng R cân lực: πdσ ∆ pπ R2 σ or ∆p  2σ{R  ∆pπR 15 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Mao dẫn θ 2π Rσ θ h γ π R 2h h 2R (a) (b) (c) Hình: a) dính ướt b) free-body diagram c) khơng dính ướt Cân lực theo phương đứng: lực căng bề mặt= trọng lực 2πRσ cos θ   γπR 2h đ h  2σcosθ ¼ 0, nên h γR R nước/cồn - ống thủy tinh: θ ≈  , thủy ngân- ống thủy tinh: θ ≈ 130
140  16 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Áp suất bão hịa-Cavitation  ASHBH Đ bắt đầu sơi! Trong dịng lưu chất, vận tốc lớn Ñ as nhỏ, Áp suất bên chất lỏng Đ Đ sơi cục bộ, cavitation 17 / 18 Chương 2: Tính chất học lưu chất Các dạng tập Ñ lực ma sát Biết phân bố vận tốc Biết lực ma sát BT liên quan ρ, δ, γ Ñ vận tốc 18 / 18