Bài giảng Cơ học chất lỏng

Động học nghiên cứu về quy luật chuyển động của chất lỏng, được thể hiện bằng vận tốc, gia tốc, đường dòng… mà không xétđến lực tác dụng hoặc năng lượng; c.. Thuỷ động lực học nghiên cứu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước Bộ môn Thủy Lực BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG Bộ môn Thủy Lực CHƯƠNG I MỞ ĐẦU NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Mở đầu Chương 2: Các tính chất chất lỏng Chương 3: Thuỷ tĩnh Chương 4: Cơ sở thuỷ động học Chương 5: Năng lượng dòng chảy ổn định Chương 6: Động lượng lực tác dụng Chương 8: Dòng chảy ổn định có áp đường ống Chương 10: Dịng chảy ổn định, lòng dẫn hở Chương 12: Dòng chảy qua lỗ, vịi Chương 14: Các vấn đề tốn học chất lỏng lý tưởng * Các thí nghiệm Phịng thí nghiệm thủy lực Mở đầu GIÁO TRÌNH VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO Finnemore E.J & Franzini J B Cơ học chất lỏng dùng cho ngành kỹ thuật, dịch tiếng Việt, Hà Nội 2009 Vũ Văn Tảo, Nguyễn Cảnh Cầm, Thuỷ lực tập 1, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 2006 Hoàng Văn Quý, Nguyễn Cảnh Cầm, Bài tập Thuỷ lực tập 1, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 2005 Bài giảng Cơ học chất lỏng Bộ môn Thủy lực Báo cáo thí nghiệm Cơ học Chất lỏng Bộ mơn Thủy lực Mở đầu Giáo trình Tài liệu tham khảo TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN THỦY LỰC TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN THỦY LỰC BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ HỌC CHẤT LỎNG LƯU HÀNH NỘI BỘ HÀ NỘI Mở đầu HÀ NỘI ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Đánh giá điểm q trình (30%) Gồm có: - Học tập lớp: 30% - Thí nghiệm: 20% - Các kiểm tra: 50% • Thi cuối kỳ: 70% Điều kiện dự thi hết môn: - SV phải học đủ 80% số tiết; - 50% kiểm tra đạt yêu cầu Mở đầu §1.1 Đối tượng vị trí mơn học 1.1.1 Định nghĩa mơn học Cơ học thủy khí mơn khoa học nghiên cứu quy luật cân chuyển động chất lỏng chất khí, đồng thời đề biện pháp ứng dụng quy luật vào thực tiễn phục vụ đời sống người Đối tượng nghiên cứu môn Cơ học chất lỏng chất lỏng thường gặp thực tế 1.1.2 Phạm vi ứng dụng môn học Kiến thức môn học chất lỏng ứng dụng nhiều ngành khác như: Thuỷ lợi, giao thông, xây dựng, máy thiết bị máy, cấp thoát nước v.v Mở đầu 1.1.3 Nội dung nghiên cứu a Thuỷ tĩnh nghiên cứu chất lỏng trạng thái đứng yên cân (hay trạng thái tĩnh); b Động học nghiên cứu quy luật chuyển động chất lỏng, thể vận tốc, gia tốc, đường dịng… mà khơng xét đến lực tác dụng lượng; c Thuỷ động lực học nghiên cứu chuyển động chất lỏng có xét đến lực tác dụng, lượng, động lượng 1.1.4 Phương pháp, mục đích nghiên cứu Kết hợp chặt chẽ nghiên cứu lý thuyết với thí nghiệm thực hành kỹ năng, giúp người học giải vấn đề thực tế Mở đầu §1.2 Sơ lược lịch sử phát triển môn học 1.2.1 Thời kỳ cổ đại Người La Mã; Người Hy Lạp (Archimedes) … 1.2.2 Thời kỳ cận đại Nghiên cứu Leonardo da Vinci (1452 - 1519), … Isaac Newton (1642 - 1727), … 1.2.3 Thời kỳ đại: Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng quy luật có để giải vấn đề thực tế (sẽ trình bày kỹ phần sau) Mở đầu § 1.3 Phương pháp học mơn Cơ học chất lỏng Những việc cần làm để học tốt môn Cơ học chất lỏng: - Học kiến thức qua giảng giáo trình; sinh viên ngồi việc học lớp phải tự đọc sách để nắm vững kiến thức giảng, giáo trình - Thực hành để phát triển kỹ cách giải tập, làm thí nghiệm viết báo cáo, ý đến đơn vị đo đại lượng Việc thực hành, viết báo cáo thí nghiệm phương pháp tốt giúp sinh viên hiểu rõ chất tượng thuỷ lực củng cố kiến thức, đồng thời rèn luyện kỹ giải vấn đề Mở đầu Ví dụ 10: Bể chứa nước gồm hai phần, phần hình trụ trịn, phần nửa hình cầu, bán kính R=1,2m Ở đáy bể có lỗ nhỏ diện tích Ao=0,01m2, hệ số lưu lượng Cd=0,61 Hãy xác định thời gian tháo cạn bể Biết độ sâu H=1,5m H 2R R + As.tr = 3,14.1,22 = 4,52m ; Qout = Cdl A l 2gz = 0,027 z t2 z2 1,2 2,7 As.tr 4,52 0,5 → T1 =  dt =  dz =  dz =167,4   z = 183,4s −Qout 1,2 t1 z1 1,5+1,2 −0,027 z Dòng chảy qua lỗ, vịi tượng nước va 20 §12.3 Dịng chảy không ổn định đường ống chất lỏng không nén I Phương trình lượng Xét chuyển động khơng ổn định đoạn dịng chảy hai mặt cắt (1) - (2): ∑F = ma → F1 – F2 – dWcos – oPds = ma  dz   dV dV  pA − (p + dp)A − gAds   − 0Pds = Ads  V +  ds ds dt      p V  0ds  dV  0ds VdV ds dV dp → − − dz − = + → − dz + + − =   ds  R h g g dt   2g  R h g  dt   p1 V12   p V22  0 L L  dV  =   Tích phân từ (L1)→(L2):  z1 + +  −  z + +  −  2g    2g  R h g  dt   Dòng chảy qua lỗ, vòi tượng nước va 21 0 L hf = R h → L dV = → g dt  p1 V12   p V22  L  dV   z1 + +  −  z + +  − h f =   (12.6a)  2g    2g  g  dt   H1 − h f − h a = H (12.6b) ha: Cột nước quán tính - lượng lấy từ dòng chảy để làm tăng vận tốc, ha>0 - lượng thêm vào cho dòng chảy giảm vận tốc ha0, (V tăng) → Δp0, áp suất N tăng Δp, sau t = L/cj, từ mặt cắt B đến M có: Δp V=0 b.Tại bể áp suất nước va bị triệt tiêu Δp=0, ống Δp nước chảy từ C’ bể V