BÀI GIẢNG THỦY lực cơ sở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT-CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN BÀI GIẢNG THỦY LỰC CƠ SỞ GV VŨ THẾ TRUYỀN Thái Nguyên 8/2015 THỦY LỰC CƠ SỞ Số tín : 02 – 29 tiết lý thuyết+1 tiết kiểm tra -Mục tiêu học phần: - Kiến thức: Trang bị kiến thức tĩnh học, động học động lực học chất lỏng Kỹ năng: Thiết lập PT tĩnh học, động lực học chất lỏng; tính toán đặc trưng thuỷ lực dòng chảy, tổn thất lượng ống đơn giản Nhiệm vụ sinh viên: - Nghiên cứu trước giáo trình, tài liệu học tập - Tham gia đầy đủ lên lớp - Tham gia kiểm tra kỳ thi kết thúc học phần Tài liệu học tập: - Sách, giáo trình chính: [1].Phùng Văn Khương, Phạm Văn Vĩnh (2001)-Thuỷ lực máy thuỷ lực, Trường ĐH Giao thông Vận tải [2] Phùng Văn Khương, Phạm Văn Vĩnh (1999) - Bài tập Thuỷ lực chọn lọc, NXB Giáo dục - Sách tham khảo: [3] Vũ Duy Quang, Phạm Đức Nhuận ( 2009), Giáo trình Kỹ thuật thuỷ khí, NXB Khoa học kỹ thuật [4] R comulet (1993), Mecamique experimatabe des Flaires, Masnon 10 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: - Điểm chuyên cần: 10% - Điểm kiểm tra kỳ: 20% - Điểm thi cuối kỳ: 70% NỘI DUNG Chương 1: Những vấn đề thuỷ lực Chương 2: Tĩnh học chất lỏng Chương 3: Động học động lực học chất lỏng Chương 4: Tổn thất lượng dòng chảy Chương 5: Dòng chảy qua lỗ, vòi - Dòng chảy không dừng - Tính toán thuỷ lực đường ống Chương 6: Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động Chương 1: Những vấn đề thủy lực NỘI DUNG 1.1 Khái niệm chung 1.2 Tính chất vật lý chất lỏng; loại lực tác dụng chất lỏng Chương 1: Những vấn đề thủy lực 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Đối tượng nghiên cứu Gồm chất ((lưu chất))có thể chảy điều kiện nhiệt độ không đổi như: nước, xăng, dầu , hơi, chất khí, kim loại nấu chảy, chất lỏng trộn với chất cứng,… 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu thủy lực phải kết hợp chặt chẽ lý thuyết với thực nghiệm (quan sát tượng, thí nghiệm mô hình, phân tích lý luận toán học) có hai phương pháp chính: -Phương pháp giải tích -Phương pháp thực nghiệm 1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu ứng dụng a.Phương pháp giải tích Áp dụng định luật,định lý học cho vật thể lưu chất (có tính đến tính chất vật thể)=>các PTVP,TP mô tả trạng thái =>v,p,…tại điểm khác thể tích lưu chất b Phương pháp thực nghiệm Phân tích, tổng hợp kết TN => quy luật mô tả trạng thái lưu chất (các công thức thực nghiệm) - Phương pháp đồng dạng Tiến hành đo mô hình có chất vật lý thiết kế tỷ lệ thích hợp, kết đo quy đổi theo tỷ lệ thông tin hệ thống thực - Phương pháp tương tự Tiến hành mô hình không chất vật lý PTVP, TP mô tả trình chúng giống nhau,kết TN quy đổi tương đương cho phép xác định thông số hệ thống thực 1.2 Tính chất vật lý chất lỏng; loại lực tác dụng chất lỏng 1.2.1 Khối lượng riêng, trọng lượng riêng, tỷ trọng a Khối lượng riêng ρ: Là khối lượng ĐV thể tích chất M kg ρ = ( 3) V m M(kg) khối lượng chất lỏng chứa thể tích V(m 3) b Trọng lượng riêng γ: Là trọng lượng ĐV thể tích chất G N γ = ( 3) V m G(N)Trọng lượng khối chất lỏng chứa thể tích V(m 3) Chất lỏng đồng γ = ρ.g (N/m3); g = 9,81 (m/s2) c Tỷ trọng δ: Là tỷ số γ chất γH2O nước điều kiện tiêu chuẩn δ= γ γ H 2O 1.2 Tính chất vật lý chất lỏng; loại lực tác dụng chất lỏng 1.2.2 Tính nén Khi áp suất tác động lên chất lỏng thay đổi làm cho thể tích chất lỏng thay đổi Nhưng chất lỏng thay đổi thể tích theo áp suất bé nên vấn đề thủy lực người ta coi chất lỏng không nén 1.2.3 Tính nhớt Tính nhớt biểu sức dính phân tử chất lỏng hay ứng suất tiếp lớp chất lỏng chuyển động tương Độ nhớt chất lỏng phụ thuộc vào t0,p môi trường 1.2 Tính chất vật lý chất lỏng; loại lực tác dụng chất lỏng 1.2.4 Tính di động Chất lỏng loại chất chảy, hình dạng riêng ban đầu mà thay đổi theo hình dạng vật thể chứa đựng bao quanh 1.2.5 Tính giãn nở nhiệt Khi nhiệt độ chất lỏng thay đổi thể tích chất chất lỏng thay đổi 1.2.5 Sức căng mặt Là tính chất chịu lực kéo không lớn tác động lên mặt tự phân chia chất lỏng với chất khí mặt tiếp xúc chất lỏng với mặt vật rắn Chương Tổn thất lượng dòng chảy 4.3.Dòng chảy rối ống tròn 4.3.2.Thành trơn nhám thủy lực Chương Tổn thất lượng dòng chảy 4.4.Tổn thất lượng dòng chảy 4.4.1.Tổn thất dọc đường cục 4.4.2.Công thức tính tổn thất 4.4.3.Bài tập Chương Tổn thất lượng dòng chảy 4.4.Tổn thất lượng dòng chảy 4.4.2.Công thức tính tổn thất 4.4.3.Bài tập Chương Tổn thất lượng dòng chảy 4.4.Tổn thất lượng dòng chảy 4.4.3.Bài tập Chương Dòng chảy qua lỗ,vòi-Dòng chảy không dừng-Tính toán thủy lực đường ống 5.1.Dòng chảy qua lỗ vòi, dòng chảy không dừng 5.1.1.Khái niệm chung 5.1.2.Dòng chảy ổn định, tự qua lỗ nhỏ,thành mỏng Chương Dòng chảy qua lỗ,vòi-Dòng chảy không dừng-Tính toán thủy lực đường ống 5.1.Dòng chảy qua lỗ vòi, dòng chảy không dừng 5.1.3.Dòng chảy ổn định tự qua vòi trụ gắn 5.1.4.Dòng chảy không dừng, tượng va đập thủy lực Chương Dòng chảy qua lỗ,vòi-Dòng chảy không dừng-Tính toán thủy lực đường ống 5.2.Tính toán thủy lực ống đơn giản 5.2.1.Khái niệm chung 5.2.2.Các công thức tính toán 5.2.3.Bài tập Chương Dòng chảy qua lỗ,vòi-Dòng chảy không dừng-Tính toán thủy lực đường ống 5.2.Tính toán thủy lực ống đơn giản 5.2.3.Bài tập Chương Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động 6.1.Khái niệm chung 6.2.Lưu số lực nâng 6.2.1.Định nghĩa lưu số Chương Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động 6.2.Lưu số lực nâng 6.2.2.Định lý Kutta-Jucôpski lực nâng 6.3.Lớp biên lực cản ma sát lớp biên Chương Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động 6.3.Lớp biên lực cản ma sát lớp biên Chương Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động 6.4.Xác định lực cản áp suất 6.4.1.Hệ số áp suất cục lực cản áp suất 6.4.2.Ảnh hưởng hệ số cản áp lực Chương Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động 6.5.Lực tác động lên vật cản có mặt cong biến đổi 6.5.1.Lực cản cầu 6.5.2.Lực tác động lên trụ tròn Chương Lực tác động lên vật ngập chất lỏng chuyển động 6.6.Lực tác động lên vật cản sắc cạnh 6.6.1.Vật phẳng thẳng góc với dòng chảy 6.6.2.Một số hệ số cản ôtô THE END THANKS YOU VERY MUCH [...]...1.3 Các lực tác dụng lên chất lỏng 1.3.1 Lực khối là lực tác động lên tất cả các phân tử chất lỏng trong khối chất lỏng khảo sát Lực khối tỉ lệ với thể tích chất lỏng nên còn gọi là lực thể tích → - f Lực khối đơn vị → F = ∫ f ρ.dv v VD : Lực quán tính, lực từ, lực điện trường, trọng lực 1.3.2 Lực mặt là lực tác động lên mặt giới hạn khối chất lỏng đang xét Lực mặt tỉ lệ với diện tích... học chất lỏng 2.1 Áp suất thủy tĩnh 2.1.1 Khái niệm Áp suất thủy tĩnh là ứng suất của lực mặt, kí hiệu p Áp suất thủy tĩnh trung bình ∆P Ptb = ∆S Áp suất thủy tĩnh tại một điểm (ASTT) Đơn vị N/m2 hoặc at 1at = 9,81.104 N/m2 ∆P p = lim ∆S →0 ∆S Chương 2: Tĩnh học chất lỏng 2.1 Áp suất thủy tĩnh σn 2.1.2 Tính chất τ TC 1: Áp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực và hướng vào diện tích... 2: Trị số áp suất thủy tĩnh tại một điểm bất kỳ không phụ thuộc vào hướng đặt của diện tích chịu lực tại điểm này px = py = pz x px pz y 2.2 Các phương trình cơ bản 2.2.1.Phương trình vi phân cân bằng của chất lỏng (phương trình Ơle tĩnh) Xét khối chất lỏng vô cùng nhỏ có các cạnh δx, δy, δz đứng cân bằng Các lực tác dụng theo phương x gồm: Lực mặt: p p+ ∂p δx ∂x Lực khối: F(X,Y,Z): Lực tác dụng lên... thông nhau, Định luật Pascal; Định luật Ác si met 2.4.1.Định luật b.Định luật Pascal Áp suất tĩnh do ngoại lực tác động lên bề mặt chất lỏng được truyền nguyên vẹn đến mọi điểm trong lòng chất lỏng Ứng dụng định luật Pascal Sử dụng trong các máy tăng áp, cơ cấu truyền động thủy lực Ví dụ máy nén thủy lực Máy gồm 2 xilanh có diện tích F1 và F2, thông với nhau qua 1 ống chứa cùng 1 loại chất lỏng và có pistong... Động học và động lực học chất lỏng 3.1.Các khái niệm và định nghĩa cơ bản về chuyển động của chất lỏng 3.1.2.Các loại chuyển động của chất lỏng Chuyển động không dừng : là chuyển động mà trong đó các yếu tố thủy lực như vận tốc, áp suất phụ thuộc vào không gian và thời gian Chuyển động dừng: là chuyển động mà các yếu tố thuỷ lực không phụ thuộc vào thời gian Chương 3 Động học và động lực học chất lỏng... diễn như hình vẽ, dầu có tỷ trọng δ =0,9 Bài 1: h1 = 40cm; γ d = 7800N/m3; h2 = 50cm; γ N = 9810N/m3; h3 = 10cm; γ TN =13,6γN Tính p0dư? (ĐS: p0dư = 5316,6 N/m2) Bài 5: H = 2m; h1 = 0,2m; γ TN = 13,6γN Tính p0dư? P0dö γ d γ N γ TN Chương 3 Động học và động lực học chất lỏng 3.1.Các khái niệm và định nghĩa cơ bản về chuyển động của chất lỏng 3.1.1.Động học và động lực học chất lỏng * Chất lỏng lý tưởng:... biểu trên hình Biết tỉ trọng của dầu 0,8; của thủy ngân là 13,5 Bài 2 Xác định độ cao h1 của thủy ngân so với mặt chuẩn OO Biết h2 =12cm, γHg =13,6γΗ2Ο Bài 3 Xác định độ chênh áp giữa 2 tâm của ống A và B biết độ chênh theo phương thẳng đứng giữa 2 tâm h=20cm, các mực ngăn cách giữa nước và dầu trong ống đo chữ U biểu diễn như hình vẽ, dầu có tỷ trọng δ =0,9 Bài 4 Xác định độ chênh áp giữa 2 tâm của ống... định nghĩa cơ bản về chuyển động của chất lỏng 3.1.3.Các đặc trưng thủy lực của dòng chảy Mặt cắt ướt: mặt cắt thẳng góc với tất cả các đường dòng.Mặt cắt ướt có thể phẳng có thể cong * Chu vi ướt ( χ ) Là đường tiếp xúc giữa mặt cắt ướt và thành rắn giới hạn dòng chảy χ =a +b+c * Bán kính thuỷ lực ( R ) Là tỷ số giữa diện tích mặt cắt ướt và chu vi ướt S R= χ Chương 3 Động học và động lực học chất... vị khối chất lỏng Thành phần lực khối theo phương x là: ρX.δx.δy.δz ΣX = 0 ⇔ ρ X δx.δy.δz − ∂p 1 ∂p δx.δy.γz = 0 ⇒ X − =0 ∂x ρ ∂x  1 ∂p X − =0  ρ ∂x  1 ∂p 1 ∂p  1 ∂p Tương tự:Y: − = 0; Z − =0 =0 => Phương trình Ơle tĩnh: Y − ρ ∂y ρ ∂y ρ ∂z   1 ∂p → → Z − =0 1  ρ ∂z Hoặc viết dưới dạng vectơ: F − gradp = 0  ρ 2.2 Các phương trình cơ bản 2.2.2.Phương trình cơ bản thủy tĩnh Xét chất lỏng không... cơ bản 2.2.2.Phương trình cơ bản thủy tĩnh Xét chất lỏng không nén được (ρ = const) cân bằng trong hệ tọa độ gắn với mặt đất như hình vẽ = >lực khối tác dụng là trọng lực: Z = - g 1 ∂p = − g ⇔ dp = − ρ g.dz = −γdz ρ ∂z p ⇔ p = −γ z + C ⇔ + z = C γ ⇒Z= PT cơ bản thủy tĩnh: p γ + z = const z là độ cao hình học của một điểm trong chất lỏng p z + gọi là độ cao đo áp suất hoặc thế nằng đơn vị γ =>Tổng độ ... lỏng khảo sát Lực khối tỉ lệ với thể tích chất lỏng nên gọi lực thể tích → - f Lực khối đơn vị → F = ∫ f ρ.dv v VD : Lực quán tính, lực từ, lực điện trường, trọng lực 1.3.2 Lực mặt lực tác động... 2.4.3 .Bài tập Bài Xác định độ cao mức thủy ngân A cho biết áp suất áp kế p1 =0,9at; p2 =1,86at độ cao mức chất lỏng biểu hình Biết tỉ trọng dầu 0,8; thủy ngân 13,5 Bài Xác định độ cao h1 thủy. .. Chương 2: Tĩnh học chất lỏng 2.1 Áp suất thủy tĩnh 2.1.1 Khái niệm Áp suất thủy tĩnh ứng suất lực mặt, kí hiệu p Áp suất thủy tĩnh trung bình ∆P Ptb = ∆S Áp suất thủy tĩnh điểm (ASTT) Đơn vị N/m2 at