BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5

BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5BÀI GIẢNG CƠ HỌC CHẤT LỎNG CHƯƠNG 5

Ch ng 5 – Dòng chuy n ươ ể đ ng đ u trong ngộ ề ố Viscous flow in pipes/ducts T ng quanổ • Dòng chuyển động trong ống là vấn đề có ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật, ví dụ thiết kế hệ thống dẫn nước, hệ thống tưới tiêu… • Nghiên cứu các trạng thái chuyển động của lưu chất trong đường ống • Tính toán tổn thất năng lượng trong đường ống • Bài toán đường ống: cho biết thông số hình học (đường kính, chiều dài) và cấu trúc đường ống (van, đoạn uốn cong, rẽ nhánh…) xác định tổn thất năng lượng  tính lưu lượng và công suất của bơm cần thiết • Các kết quả nghiên cứu liên quan dòng chuyển động trong đường ống từ thực nghiệm nhiều hơn lý thuyết N i dung - Outlineộ 1.Phương trình cơ bản cho dòng chuyển động đều trong ống 2.Phân bố vận tốc trong ống 3.Tôn thất dọc đường trong đường ống 4.Tổn thất cục bộ trong đường ống 5.Các dạng bài toán đường ống 1. Ph ng trình c b nươ ơ ả s F 2 =p 2 dA F 1 =p 1 dA F ms G Gsinα τ =τ max τ =0 1 1 2 2 α chuẩn z 1 z 2 L Trong ống xét đoạn vi phân dòng chảy đều hình trụ có diện tích dA như hình vẽ: Lực tác dụng trên phương dòng chảy ( phương s) : 0sin 21 =−−+ ms FFFG α • Lực khối: trọng lượng của khối chất lỏng G=γAL • Lực mặt F1-F2: áp lực tại hai mặt cắt • Lực ma sát F ms =τχL (χ: chu vi ướt) 0sin 21 =−−+ ms FFFG α 1. Ph ng trình c b nươ ơ ả Độ dốc năng lượng R: bán kính thủy lực 2 / 4 4 A D D R D π χ π = = = 2. Phân b v n t cố ậ ố Phân biệt hai trạng thái chuyển động 2. Phân b v n t cố ậ ố Phân biệt hai trạng thái chuyển động r r 0 dr u o r r parabol 2. Phân b v n t cố ậ ố 2.1 Chuyển động tầng γ τ = −µ = γ ⇒ = − µ γ ⇒ = − + µ ∫ ∫ 2 du r Jr J du dr 2 2 J r u C 2 2 2. Phân b v n t cố ậ ố 2.1 Chuyển động tầng r r 0 dr u o r r parabol 2. Phân b v n t cố ậ ố 2.1 Chuyển động rối [...]... nhám hoàn toàn (Khu sức cản bình phương) 0,08 0, 05 0,04 0,07 0,06 0.03 0, 05 λ 0,02 0,0 15 0,04 0,01 0,008 0,006 0,004 _ 0,03 0,0 25 0,002 0,02 ∆=∆/ D 0,001 0,000 6 0,000 4 Khu chảy rối thành trơn 0,0 15 0,000 2 0,000 1 0,01 0,009 0,008 0,000 0 05 1 x103 2 3 45 7 14 x10 2 3 45 7 15 x10 2 3 45 7 16 x10 Re =ρ vD/ µ 2 3 45 7 17 x10 2 0,000 05 0,000 007 0,000 01 3 4 5 7 18 x10 Xác định hệ số tổn thất dọc đường... ống, sử dụng cơng thức thực nghiệm của Cole-brook 1 2 ,51   ∆ = −2 lg  + 3,71.D Re λ ÷ λ   Tính được hệ số tổn thất dọc đường ζ (λ)  tính được Red  vận tốc  lưu lượng Q 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 4 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 4 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 5 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 5 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – 3 loại bài tốn Bài tốn nghịch... V hay Q,ρ,μ, g Tính Red giãn đồ Moody: hệ số λ  tính hd (bài tốn thuận) 2.Xác định vận tốc V hay lưu lượng Q: cho biết d, L, hd, ρ,μ, g  (bài tốn nghịch: giải trực tiếp và giải lặp) 3.Xác định kích thước - đường kính d: cho biết Q, L, hd, ρ,μ, g  (bài tốn nghịch: giải trực tiếp và giải lặp) 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – 3 loại bài tốn Bài tốn nghịch loại 2- giải trực tiếp cho biết d, L, hd, ρ,μ,...2 Phân bố vận tốc Phân biệt hai trạng thái chuyển động 3 Tổn thất năng lượng dọc đường Ngun nhân: do ma sát giữa các lớp chất lỏng với nhau và giữa chất lỏng và thành rắn Tổn thất năng lượng càng lớn khi chuyển động trên đường ống càng dài 3 Tổn thất năng lượng dọc đường 3.2 Cơng thức Darcy Dùng phương pháp phân tích thứ ngun, chứng tỏ tổn thất dọc đường có dạng λ: hệ số tổn thất dọc đường LV hd... kính d Số Reynolds phụ thuộc d: Hệ số tổn thất λ (f) theo đường kính d 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 6 – bài tốn 3 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 6 – bài tốn 3 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 7 – bài tốn 3 4 Tổn thất cục bộ-Minor loss in pipe systems Tính theo cơng thức thực nghiệm Weisbach: • Với ξ c là hệ số tổn thất cục bộ tùy thuộc vào cấu trúc đường ống cục bộ (van, chỗ... lượng dọc đường Xác định hệ số tổn thất dọc đường λ Cơng thức thực nghiệm 3 Tổn thất năng lượng dọc đường 3.2 Cơng thức Chézy 2 Q hd = 2 L K 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 1 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 2 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 2 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – Ví dụ 3 3 Tổn thất năng lượng dọc đường – 3 loại bài tốn 1.Xác định tổn thất dọc đường hd (hf1-2): cho... thuộc vào cấu trúc đường ống cục bộ (van, chỗ mở rộng, co hẹp, khúc quanh ) • V: thơng thường vận tốc tại vị trí phía sau 2 V hc = ξ c 2g  Xác định hệ số tổn thất cục bộ: tham khảo giáo trình Cơ Lưu Chất – Đại Học Bách Khoa 4 Tổn thất cục bộ-Minor loss in pipe systems  Đường ống mở rộng đột ngột Tổn thất cục bộ 4 Tổn thất cục bộ-Minor loss in pipe systems  Đường ống mở rộng đột ngột Tổn thất cục bộ . 01 1 2 3 4 5 7 x10 3 1 2 3 4 5 7 x10 4 1 2 3 4 5 7 x10 5 1 2 3 4 5 7 x10 6 1 2 3 4 5 7 x10 7 1 x10 8 0,000 0 05 0,000 007 0,000 05 0,000 1 0,000. 0,000 6 0,001 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,0 15 0,02 0.03 0,04 0, 05 0,008 0,009 0,01 0,0 15 0,02 0,0 25 0,03 0,04 0, 05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 Khu chảy rối thành nhám. động 3. T n th t năng l ng d c đ ngổ ấ ượ ọ ườ Nguyên nhân: do ma sát giữa các lớp chất lỏng với nhau và giữa chất lỏng và thành rắn. Tổn thất năng lượng càng lớn khi chuyển động trên đường ống