MÔN HỌC CƠ CHẤT LỎNG + THÍ NGHIỆM

Khi đọc qua tài liệu này, nếu phát hiện sai sót hoặc nội dung kém chất lượng xin hãy thông báo để chúng tôi sửa chữa hoặc thay thế bằng một tài liệu cùng chủ đề của tác giả khác. Bạn có thể tham khảo nguồn tài liệu được dịch từ tiếng Anh tại đây: http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html Thông tin liên hệ: Yahoo mail: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com 7/26/2012 1 1 KHOA XÂY DỰNG & ðIỆN MÔN HỌC CƠ CHẤT LỎNG + THÍ NGHIỆM 07/2012 2 THÔNG TIN GIẢNG VIÊN  Giảng viên: Th.S Bùi Anh Kiệt  ðịa ñiểm làm việc: Khoa Xây dựng và ðiện, P.312, Trường ðại học Mở Tp.HCM  ðiện thoại: 0902.366.801  Email: kietabui@yahoo.com 7/26/2012 2 3 THÔNG TIN MÔN HỌC  Tên môn học: CƠ CHẤT LỎNG + THÍ NGHIỆM  Mã môn học: CENG2402  Trình ñộ ðại học/Cao ñẳng: ðại học  Loại hình ñào tạo: Chính quy  Ngành: Kỹ thuật xây dựng  Số tín chỉ: 02 + 01  Loại môn học: Bắt buộc  Môn học trước: Toán A1&A2, Vật Lý ðại Cương, Cơ Lý Thuyết 4 Th.S Bùi Anh Kiệt Chương 1: CÁC ðẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Chương 2: THUỶ TĨNH HỌC Chương 3: SỰ NỔI VÀ CÂN BẰNG TRONG CHẤT LỎNG Chương 4: CHẤT LỎNG TRONG BÌNH CHỨA CHUYỂN ðỘNG Chương 5: CƠ SỞ ðỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG Chương 6: DÒNG CHẢY TRONG ỐNG Chương 7: ðO ðẠC DÒNG CHẢY Chương 8: LỰC GÂY RA BỞI DÒNG CHẢY CHUYỂN ðỘNG NỘI DUNG MÔN HỌC 7/26/2012 3 5 Th.S Bùi Anh Kiệt  Giáo trình chính: [1] TS. Nguyễn Thống - CƠ CHẤT LỎNG - Ban XB: ðH Mở Tp.HCM, 2002  Giáo trình tham khảo: [2] TS. Trần Văn ðắc - THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG - NXB Giáo Dục, 2004 [3] TS. Nguyễn Tài - THỦY LỰC (Tập1) - NXB ðH Xây Dựng Hà Nội, 2002 [3] Yunus A Cengel & John M.Cimbala – FLUID MECHANICS – McGraw- Hill, 2008 ðÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP STT Hình thức ñánh giá Trọng số 1 ðiểm thí nghiệm 40% 2 Thi cuối kỳ 60% TÀI LIỆU HỌC TẬP 6 KHOA XÂY DỰNG & ðIỆN CHƯƠNG 1: CÁC ðẶC TÍNH CỦA CHẤT LỎNG Th.S BÙI ANH KIỆT 7/26/2012 4 NỘI DUNG 1. Giới thiệu 2. Những ñặc tính vật lý cơ bản 3. Lực tác dụng lên chất lỏng 4. Ứng suất tại một ñiểm 5. Hệ thống ñơn vị 7 Th.S Bùi Anh Kiệt 1. GIỚI THIỆU  ðối tượng nghiên cứu: Chất lỏng  Phạm vi nghiên cứu:  Nghiên cứu các qui luật của chất lỏng khi nó ở trạng thái cân bằng và chuyển ñộng.  Các quá trình tương tác lực của nó lên các vật thể khác  Ứng dụng:  Kỹ thuật giao thông: thiết kế tàu thuỷ, máy bay, xe hơi,…  Kỹ thuật xây dựng: thuỷ lợi, cầu ñường, cấp thoát nước.  Thiết bị thuỷ lực: bơm, tuabin.  Môi trường, thuỷ văn. 8 Th.S Bùi Anh Kiệt 7/26/2012 5  Thiết kế các phương tiện vận chuyển: xe hơi, tàu thuỷ, máy bay, hoả tiễn,… 9 Th.S Bùi Anh Kiệt ðường dòng khi xe ñang chuyển ñộng Lực cản lên tàu thuỷ MỘT SỐ ỨNG DỤNG Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng như: cấp, thoát nước, công trình thuỷ lợi (ñê, cống…), công trình thuỷ ñiện, thiết kế cầu, … 10 Th.S Bùi Anh Kiệt Nghiên cứu xói lở bờ sôngðập tràn xả lũ – Hồ chứa MỘT SỐ ỨNG DỤNG (TT) 7/26/2012 6 Tính toán thiết kế các thiết bị thuỷ lực: bơm, tuabin, máy nén,… 11 Th.S Bùi Anh Kiệt Con ñộiMáy bơm MỘT SỐ ỨNG DỤNG (TT) Ứng dụng trong thuỷ văn: dự báo bão, lũ lụt… 12 Th.S Bùi Anh Kiệt Dự báo bão Katrina MỘT SỐ ỨNG DỤNG (TT) 7/26/2012 7 PHẦN TỬ CHẤT LỎNG  Khái niệm:  Kích thước: vô cùng bé, nhưng lớn hơn rất nhiều kích thước phân tử.  ðồng nhất, ñẳng hướng và liên tục.  Không xét ñến cấu trúc phân tử và chuyển ñộng phân tử.  Có tính chảy. 13 Th.S Bùi Anh Kiệt 2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN  ðặc tính 1: Có khối lượng ðặc trưng bằng khối lượng riêng ρ ρρ ρ (kg/m 3 , Ns 2 /m 4 ) 14 Th.S Bùi Anh Kiệt V m ρ = g . ρ γ = OH OH 2 2 γ γ ρ ρ δ ==  ðặc tính 2: Có trọng lượng ðặc trưng bằng trọng lượng riêng γ (N/m 3 , kg/m 2 s 2 )  Tỉ trọng : 7/26/2012 8 15 Th.S Bùi Anh Kiệt ρ nước kg/m 3 1,000 ρ không khí kg/m 3 1.228 ρ thuỷ ngân kg/m 3 13,600  Các giá trị thường dùng γ nước N/m 3 9,810 γ không khí N/m 3 12.04 γ thuỷ ngân N/m 3 133,420 δ nước 1 δ không khí 0.0012 δ thuỷ ngân 13,6 Khối lượng riêng: Trọng lượng riêng: Tỉ trọng: 2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN  ðặc tính 3: Tính thay ñổi thể tích khi thay ñổi áp suất hoặc nhiệt ñộ 16 Th.S Bùi Anh Kiệt dp dW W 1 β W −= dW dp W β 1 K w −==  Thay ñổi áp suất:  Biểu thị bằng hệ số co thể tích β ββ β W (m 2 /N)  Mô ñun ñàn hồi K (N/m 2 )  Khi p = (1÷500) at và t = (0÷20) 0 C, β w = 0.00005 (m 2 /N) ≈ 0 → chất lỏng xem như không nén ñược khi thay ñổi áp suất 2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN 7/26/2012 9  Thay ñổi nhiệt ñộ:  Biểu thị bằng hệ số giãn vì nhiệt β ββ β T (1/ o C)  Giá trị của β ββ β t theo nhiệt ñộ: → Giá trị β T thay ñổi không ñáng kể. ⇒ Trong ñiều kiện thường, chất lỏng xem như không nén ñược dù có sự thay ñổi về áp suất hay nhiệt ñộ. 17 Th.S Bùi Anh Kiệt dT dW W 1 β T = Nhiệt ñộ ( 0 C) 4÷ ÷÷ ÷10 10÷ ÷÷ ÷20 β T (1/ 0 C) 0.00014 0.00015 2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN  ðặc trưng bởi hệ số sức căng mặt ngoài σ (N/m)  Phụ thuộc vào nhiệt ñộ và loại chất lỏng.  Không xét ñến ảnh hưởng của ñặc tính này trong các hiện tượng thuỷ lực.  Hiện tượng mao dẫn.  ðặc tính 4: Có sức căng mặt ngoài 18 Th.S Bùi Anh Kiệt Chất lỏng Nhiệt ñộ ( 0 C) σ σσ σ (N/m) Nước 20 0.0726 Thuỷ ngân 20 0.540 2. NHỮNG ðẶC TÍNH VẬT LÝ CƠ BẢN [...]... k ño chênh: p A + ρ.g.z A = p M + ρ.g.z M p B + ρ.g.z B = p N + ρ.g.z N (1) & (2) (1) (2) (p A + ρ.g.z A ) − (p B + ρ.g.z B ) = p M − p N + ρ.g.(z M − z N ) Mà pM = pN, suy ra:  p   p   zA + A  −  zB + B  = h    γ   γ    11 Th.S Bùi Anh Ki t NG D NG PHƯƠNG TRÌNH THU TĨNH (TT) Áp k : Áp k ño chênh có 2 ch t l ng: p A + ρ1.g.z A = p M + ρ1.g.z M (1) p B + ρ1.g.z B = p N + ρ1.g.z N (2)... Oy zD = I C + z A zC A 2 C z D = zC + Nh n xét: IC > 0 zD > zC tr ng tâm C c a thành ph ng I Oy zC A IC zC A V trí tâm áp l c D th p hơn 25 Th.S Bùi Anh Ki t 9 ÁP L C C A CH T L NG LÊN THÀNH PH NG ð c trưng hình h c c a m t s hình ph ng thông d ng Hình IC yC ω bh 3 12 y0 + b.h bh 3 36 h 2 y0 + 2h 3 b.h 2 h 3 (a 2 + 4ab + b 2 ) 36(a + b) y0 + h(a + 2b) 3(a + b) h(a + b) 2 πd 4 64 y0 + d 2 πd 2 4... (1),(2),(3) v i dx, dy, dz r i c ng v theo v :   (Fx dx + Fydy + Fzdz ) − 1  ∂p dx + ∂p dy + ∂p dz  = 0 ρ  ∂x ∂y ∂z    1 (Fx dx + Fydy + Fzdz ) − dp = 0 ρ dp = ρ(Fx dx + Fy dy + Fz dz ) (4) M t ñ ng áp: áp su t thu tĩnh t i m i ñi m trên m t ñó ñ u b ng nhau → p=const → dp=0 Phương trình vi phân m t ñ ng áp: Fx dx + Fy dy + Fz dz = 0 Tính ch t: - Hai m t ñ ng áp khác nhau không th c t nhau - L c kh... vi phân dA: dP = pdA = (p 0 + γh) dA dP = (p 0 + γzsinα) dA L c tác d ng trên toàn b di n tích: P = ∫ (p 0 + γzsinα) dA A P = p 0 A + γsinα ∫ zdA A ∫ zdA : momen tĩnh c a di n tích A ñ i v i tr c Oy A Ta có: ∫ zdA = z C A (v i C là tr ng tâm c a di n tích A) 23 A Th.S Bùi Anh Ki t 9 ÁP L C C A CH T L NG LÊN THÀNH PH NG P = p 0 A + γsinαz C A = (p 0 + γh C ) A P = (p 0 + γh C ) A = p C A N u p0=pa,... TRÌNH CƠ B Dư i nh hư ng tr ng l c Fx = 0; Fy = 0; Fz = −g N THU TĨNH H C l c kh i theo t ng phương s là: Thay vào phương trình (3): ∂p 1 ∂p = −ρg (5) −g − =0 → ∂z ρ ∂z Tích phân phương trình (5): ∫ dp = −ρg ∫ dz → p + ρ.g.z = const hay: p z + = const γ p = −ρ.g.z + C (6) Phương trình thu tĩnh (7 ) 9 Th.S Bùi Anh Ki t 4 PHƯƠNG TRÌNH CƠ B N THU TĨNH H C Áp d ng cho 2 ñi m A và B: p A + ρ.g.z A = p B + ρ.g.z... p.dy.dz −  p + dx dy.dz + ρ.dx.dy.dz.Fx = 0 ∂x   1 ∂p = 0 (1) Rút g n ta ñư c: Fx − ρ ∂x 1 ∂p phương y Fy − = 0 (2) ρ ∂y phương z Fz − 1 ∂p = 0 (3) ρ ∂z Vi t dư i d ng vector: 1 F − gradp = 0 ρ Phương trình vi phân cơ b n ( Phương trình Euler) 7 Th.S Bùi Anh Ki t PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN M T ð NG ÁP Nhân l n lư t các phương trình (1),(2),(3) v i dx, dy, dz r i c ng v theo v :   (Fx dx + Fydy + Fzdz )... p M + ρ1.g.z M (1) p B + ρ1.g.z B = p N + ρ1.g.z N (2) p M − p N = ρ 2 g.h (3) (1),(2) & (3)  p   p  γ −γ  zA + A  −  zB + B  = 2 1 h    γ   γ  γ1   12 Th.S Bùi Anh Ki t 6 7/26/2012 5 ÁP SU T TUY T ð I – ÁP SU T DƯ – – ÁP SU T CHÂN KHÔNG td Áp su t tuy t ñ i: p td = p 0 + γh A Áp su t dư: p du = p = p td − p td A A A a td p a = 98100( N / m 2 ) Áp su t tuy t ñ i c a khí tr i p a = 0(... tĩnh 3 Phương trình vi phân cơ b n c a ch t l ng cân b ng 4 Phương trình cơ b n c a thu tĩnh h c 5 Áp su t tuy t ñ i – áp su t dư – áp su t chân không 6 ð nh lu t bình thông nhau 7 ð nh lu t Pascan 8 ð phân b áp su t thu tĩnh – ñ áp l c 9 Áp l c ch t l ng lên thành ph ng 10.Áp l c ch t l ng lên thành cong 2 Th.S Bùi Anh Ki t 1 7/26/2012 1 ÁP SU T THU TĨNH – ÁP L C THU TĨNH Cơ s lý thuy t Kh i ch t l... Th.S Bùi Anh Ki t 3 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠ B N C A CH T L NG CÂN B NG Xét kh i ch t l ng vi phân, c nh dx,dy,dz, ñ ng cân b ng, kh i lư ng riêng ρ L c kh i ñơn v : F(Fx , Fy , Fz ) L c tác d ng lên kh i hình h p theo phương x: - L c kh i: ρ.dx.dy.dz.Fx - L c m t: ∂p   p.dy.dz −  p + dx dy.dz ∂x   6 Th.S Bùi Anh Ki t 3 7/26/2012 3 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠ B N C A CH T L NG CÂN B NG ði u ki n cân... thành ph ng hình ch nh t b ng tích s di n tích bi u ñ áp l c ( ) v i b dài ñáy và tr ng lư ng riêng c a ch t l ng P = γ Ω.b ði m ñ t l c: L c P ñi qua tr ng tâm bi u ñ áp l c hP = h1 h(h 2 + 2 h1 ) + h− sinα 3(h1 + h 2 ) 27 Th.S Bùi Anh Ki t ÁP L C C A CH T L NG LÊN THÀNH PH NG HÌNH CH NH T CÓ ðÁY N M NGANG Trư ng h p hình ch nh t ñ t t i m t thoáng (h1=0): P = γ .b = γ h 2 hb 2 P = γ .b = γ 2 bh 2 . TIN MÔN HỌC  Tên môn học: CƠ CHẤT LỎNG + THÍ NGHIỆM  Mã môn học: CENG2402  Trình ñộ ðại học/ Cao ñẳng: ðại học  Loại hình ñào tạo: Chính quy  Ngành: Kỹ thuật xây dựng  Số tín chỉ: 02 +. DỰNG & ðIỆN MÔN HỌC CƠ CHẤT LỎNG + THÍ NGHIỆM 07/2012 2 THÔNG TIN GIẢNG VIÊN  Giảng viên: Th.S Bùi Anh Kiệt  ðịa ñiểm làm việc: Khoa Xây dựng và ðiện, P.312, Trường ðại học Mở Tp.HCM . 01  Loại môn học: Bắt buộc  Môn học trước: Toán A1&A2, Vật Lý ðại Cương, Cơ Lý Thuyết 4 Th.S Bùi Anh Kiệt Chương 1: CÁC ðẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG Chương 2: THUỶ TĨNH HỌC Chương