BÀI GIẢNG: THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG ppt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH #" MÔN HỌC THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG GIẢNG VIÊN: ThS. LÊ MINH LƯU BỐ CỤC MÔN HỌC THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG CHƯƠNG 1: M Ở ðẦ U CHƯƠNG 2: TH Ủ Y T Ĩ NH H Ọ C CHƯƠNG 3: C Ơ S Ở ðỘ NG L Ự C H Ọ C C Ủ A CH Ấ T L Ỏ NG CHƯƠNG 4: T Ổ N TH Ấ T C Ộ T N ƯỚ C TRONG DÒNG CH Ả Y CHƯƠNG 5: DÒNG CH Ả Y RA KH Ỏ I L Ỗ VÀ VÒI–DÒNG TIA A – DÒNG CH Ả Y RA KH Ỏ I L Ỗ VÀ VÒI B – DÒNG TIA CHƯƠNG 6: DÒNG CH Ả Y Ổ N ðỊ NH TRONG Ố NG CÓ ÁP CHƯƠNG 7: DÒNG CH Ả Y ðỀ U KHÔNG ÁP TRONG KÊNH CHƯƠNG CHƯƠNG 1: 1: MỞ ðẦU §1.1 – ðịnh nghĩa môn học. Th ủ y l ự c còn ñượ c g ọ i là C ơ h ọ c ch ấ t l ỏ ng ứ ng d ụ ng. - Th ủ y l ự c nghiên c ứ u: Các quy lu ậ t cân b ằ ng và chuy ể n ñộ ng c ủ a ch ấ t l ỏ ng. Các bi ệ n pháp ứ ng d ụ ng các quy lu ậ t ñ ó vào th ự c ti ễ n - Thu ỷ l ự c ñượ c chia thành hai n ộ i dung l ớ n: Thu ỷ l ự c ñạ i c ươ ng và thu ỷ l ự c chuyên môn. Quan h ệ gi ữ a các ñơ n v ị : - L ự c: ñ o b ằ ng Niut ơ n, ký hi ệ u N và c ũ ng ñượ c ñ o b ằ ng kilogam l ự c, ký hi ệ u b ằ ng kG (1N = 1kg.1m/s 2 = 1m.kg.s -2 ; 1kG = 9,807N; 1N = 0,102kG). - Áp su ấ t: ñ o b ằ ng Pascal (Pa); kg/cm 2 (atm); atm tuy ệ t ñố i; mmHg (1Pa = 1N/m 2 = 1,02.10 -5 kG/cm 2 ; atm tuy ệ t ñố i = 760 mmHg). - Kh ố i l ượ ng: ñ o b ằ ng kilogram kh ố i l ượ ng (kg); gam kh ố i l ượ ng (g); kGs 2 /m 4 (1kg = 10 3 g = 0,102 kGs 2 /m 4 ). CHƯƠNG CHƯƠNG 1: 1: MỞ ðẦU §1.1 – ðịnh nghĩa môn học. Th ủ y l ự c còn ñượ c g ọ i là C ơ h ọ c ch ấ t l ỏ ng ứ ng d ụ ng. - Th ủ y l ự c nghiên c ứ u: Các quy lu ậ t cân b ằ ng và chuy ể n ñộ ng c ủ a ch ấ t l ỏ ng. Các bi ệ n pháp ứ ng d ụ ng các quy lu ậ t ñ ó vào th ự c ti ễ n - Thu ỷ l ự c ñượ c chia thành hai n ộ i dung l ớ n: Thu ỷ l ự c ñạ i c ươ ng và thu ỷ l ự c chuyên môn. Quan h ệ gi ữ a các ñơ n v ị : - L ự c: ñ o b ằ ng Niut ơ n, ký hi ệ u N và c ũ ng ñượ c ñ o b ằ ng kilogam l ự c, ký hi ệ u b ằ ng kG (1N = 1kg.1m/s 2 = 1m.kg.s -2 ; 1kG = 9,807N; 1N = 0,102kG). - Áp su ấ t: ñ o b ằ ng Pascal (Pa); kg/cm 2 (atm); atm tuy ệ t ñố i; mmHg (1Pa = 1N/m 2 = 1,02.10 -5 kG/cm 2 ; atm tuy ệ t ñố i = 760 mmHg). - Kh ố i l ượ ng: ñ o b ằ ng kilogram kh ố i l ượ ng (kg); gam kh ố i l ượ ng (g); kGs 2 /m 4 (1kg = 10 3 g = 0,102 kGs 2 /m 4 ). §1.2 – Lịch sử phát triển. §1.3 – Khái niệm chất lỏng trong thủy lực. (1) Ph ầ n t ử ch ấ t l ỏ ng ñượ c coi là vô cùng nh ỏ , ñồ ng ch ấ t, ñẳ ng h ướ ng và liên t ụ c. (2) Ch ấ t l ỏ ng và ch ấ t khí khác ch ấ t r ắ n ở ch ổ m ố i liên k ế t gi ữ a các ph ầ n t ử r ấ t y ế u nên có tính di ñộ ng d ễ ch ả y ho ặ c nói cách khác có tính ch ả y. (3) Ch ấ t l ỏ ng khác ch ấ t khí ở ch ổ kho ả ng cách gi ữ a các ph ầ n t ử ch ấ t l ỏ ng so v ớ i ch ấ t khí r ấ t nh ỏ nên s ứ c dính phân t ử r ấ t l ớ n làm cho ch ấ t l ỏ ng gi ữ ñượ c th ể tích không thay ñổ i. Vì th ế ch ấ t l ỏ ng là ch ấ t ch ả y không nén ñượ c và ch ấ t khí là ch ấ t ch ả y nén ñượ c. (4) T ạ i m ặ t ti ế p xúc gi ữ a ch ấ t l ỏ ng và ch ấ t khí, v ớ i ch ấ t r ắ n ho ặ c v ớ i ch ấ t l ỏ ng khác: do l ự c hút ñẩ y các ph ầ n t ử sinh ra s ứ c c ă ng m ặ t ngoài, nh ờ có s ứ c c ă ng m ặ t ngoài m ộ t th ể tích nh ỏ c ủ a ch ấ t l ỏ ng ñặ t ở tr ườ ng tr ọ ng l ự c s ẽ có d ạ ng t ừ ng h ạ t. Vì v ậ y ch ấ t l ỏ ng còn ñượ c g ọ i là ch ấ t ch ả y d ạ ng h ạ t. Trong thu ỷ l ự c có th ể coi nh ữ ng ñặ c tr ư ng c ơ b ả n c ủ a ch ấ t l ỏ ng nh ư v ậ n t ố c, m ậ t ñộ , áp su ấ t v v là hàm s ố c ủ a không gian, th ờ i gian và ñượ c coi là liên t ụ c, kh ả vi. W M = ρ (1 – 1) ðơ n v ị c ủ a ρ là kg/m 3 (2). ðặ c tính th ứ hai c ủ a ch ấ t l ỏ ng: có tr ọ ng l ượ ng; bi ể u th ị b ằ ng tr ọ ng l ượ ng ñơ n v ị ho ặ c tr ọ ng l ượ ng riêng, b ằ ng tích s ố c ủ a kh ố i l ượ ng ñơ n v ị v ớ i gia t ố c r ơ i t ự do g (g = 9,81m/s 2 ): (1). ðặ c tính th ứ nh ấ t c ủ a ch ấ t l ỏ ng là có kh ố i l ượ ng, bi ể u th ị b ằ ng kh ố i l ượ ng ñơ n v ị (kh ố i l ượ ng riêng) ρ. Kh ố i l ượ ng ñơ n v ị ρ b ằ ng t ỷ s ố kh ố i l ượ ng M v ớ i th ể tích W; t ứ c là: §1.4 – Những tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng. - ðố i v ớ i n ướ c: l ấ y b ằ ng kh ố i l ượ ng c ủ a ñơ n v ị th ể tích n ướ c c ấ t ở nhi ệ t ñộ +4 0 C; ρ = 1000kg/m 3 . W gM g . . == ργ (1 – 2) ðơ n v ị c ủ a γ là 3 m N ðố i v ớ i n ướ c ở nhi ệ t ñộ +4 0 C 33 10009810 m kG m N == γ v ớ i th ủ y ngân 33 13600134000 m kG m N == γ (3). ðặ c tính th ứ ba c ủ a ch ấ t l ỏ ng là tính thay ñổ i th ể tích (bi ể u th ị b ằ ng β ββ β w ) khi thay ñổ i áp su ấ t ho ặ c thay ñổ i nhi ệ t ñộ (bi ể u th ị β ββ β t ). dp dW W w . 1 −= β m 2 /N (1 – 3) S ố ñả o c ủ a h ệ s ố co th ể tích β w g ọ i là mô- ñ uyn ñ àn h ồ i K: dW dp WK w . 1 −== β N/m 2 (1 – 4) dt dW W t 1 = β 1/t 0 (1 – 5) khi áp su ấ t thay ñổ i khi nhi ệ t ñộ thay ñổ i (4). ðặ c tính th ứ t ư c ủ a ch ấ t l ỏ ng là có s ứ c c ă ng m ặ t ngoài. Do s ứ c c ă ng m ặ t ngoài mà gi ọ t n ướ c có d ạ ng hình c ầ u. S ứ c c ă ng m ặ t ngoài ñặ c tr ư ng b ở i h ệ s ố s ứ c c ă ng m ặ t ngoài σ, bi ể u th ị s ứ c kéo tính trên m ộ t ñơ n v ị dài c ủ a ñườ ng ti ế p xúc. (5). ðặ c tính th ứ n ă m c ủ a ch ấ t l ỏ ng là có tính nh ớ t, là nguyên nhân sinh ra t ổ n th ấ t n ă ng l ượ ng khi ch ấ t l ỏ ng chuy ể n ñộ ng. dn du SF . µ = (1 – 6) Trong ñ ó: F - s ứ c ma sát gi ữ a hai l ớ p ch ấ t l ỏ ng; S - di ệ n tích ti ế p xúc; u - v ậ n t ố c, u = f(n) – quy lu ậ t phân b ố v ậ n t ố c theo ph ươ ng n; µ - h ằ ng s ố t ỷ l ệ , ph ụ thu ộ c lo ạ i ch ấ t l ỏ ng, ñượ c g ọ i là h ệ s ố nh ớ t ho ặ c h ệ s ố ñộ ng l ự c nh ớ t. ðị nh lu ậ t ma sát trong c ủ a Niut ơ n vi ế t d ướ i bi ể u th ứ c: ðơ n v ị ñ o h ệ s ố nh ớ t µ µµ µ trong h ệ ñ o l ườ ng h ợ p pháp là 2 m Ns ho ặ c ms kg ñơ n v ị ứ ng v ớ i 2 10 1 m Ns g ọ i là poaz ơ (p). B ả ng (1 – 1) h ệ s ố nh ớ t c ủ a m ộ t vài ch ấ t l ỏ ng 0,0065 0,0101 0,0250 0,2500 0,4000 1,5280 1,7200 8,7000 18 20 18 18 18 20 20 20 D ầ u x ă ng th ườ ng N ướ c D ầ u ho ả D ầ u m ỏ nh ẹ D ầ u m ỏ n ặ ng D ầ u tuy ế c-bin D ầ u nh ờ n Glixêrin (poa-z ơ ) t 0 C Tên ch ấ t l ỏ ng B ả ng 1 – 2. H ệ s ố nh ớ t ñộ ng h ọ c ν c ủ a n ướ c, ph ụ thu ộ c nhi ệ t ñộ : 0,0101 0,0081 0,0065 0,0056 20 30 40 50 0,0178 0,0152 0,0131 0,0124 0,0114 0 5 10 12 15 ν νν ν, cm 2 /s t 0 C ν νν ν, cm 2 /s t 0 C Tính nh ớ t còn ñượ c ñặ c tr ư ng b ở i h ệ s ố : ρ µ ν = (1 – 7) ν g ọ i là h ệ s ố ñộ ng h ọ c nh ớ t. ðơ n v ị ñ o h ệ s ố ñộ ng h ọ c nh ớ t ν trong h ệ ñ o l ườ ng h ợ p pháp là s m 2 s cm 2 ω Hình 1 – 1. T ấ t c ả nh ữ ng l ự c tác d ụ ng lên nh ữ ng ph ầ n t ử ở bên trong ω chia thành hai lo ạ i sau ñ ây: (1). Nh ữ ng l ự c trong (n ộ i l ự c): tác d ụ ng lên nhau nh ữ ng l ự c t ừ ng ñ ôi m ộ t cân b ằ ng nhau (theo nguyên lý tác d ụ ng và ph ả n tác d ụ ng), t ạ o thành m ộ t h ệ l ự c t ươ ng ñươ ng v ớ i s ố không. (2). Nh ữ ng l ự c ngoài (ngo ạ i l ự c): - L ự c m ặ t: nh ữ ng ph ầ n t ử ở ngoài m ặ t ω tác d ụ ng lên nh ữ ng ph ầ n t ử ở trong m ặ t ω. - L ự c kh ố i: Nh ữ ng tr ườ ng l ự c (tr ọ ng l ự c, t ừ tr ườ ng, ñ i ệ n tr ườ ng v v ): có nh ữ ng tác ñộ ng lên nh ữ ng ph ầ n t ử ở trong m ặ t ω. §1.5 – Lực tác dụng. . TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH #" MÔN HỌC THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG GIẢNG VIÊN: ThS. LÊ MINH LƯU BỐ CỤC MÔN HỌC THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG CHƯƠNG. l ỏ ng ở tr ạ ng thái t ĩ nh r ấ t g ầ n v ớ i ch ấ t l ỏ ng lý t ưở ng. §2.1 – Áp suất thủy tĩnh –Áp lực. CHƯƠNG CHƯƠNG 2: 2: THỦY TĨNH HỌC L ấ y m ộ t kh ố i ch ấ t l ỏ ng W ñứ ng cân b ằ ng (hình 2. kGs 2 /m 4 (1kg = 10 3 g = 0,102 kGs 2 /m 4 ). §1.2 – Lịch sử phát triển. §1.3 – Khái niệm chất lỏng trong thủy lực. (1) Ph ầ n t ử ch ấ t l ỏ ng ñượ c coi là vô cùng nh ỏ , ñồ ng ch ấ t, ñẳ ng h ướ ng và