Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 5 - TS. Nguyễn Quốc Ý

Bài giảng Cơ lưu chất - Chương 5: Động lực học lưu chất cung cấp cho người học các kiến thức: Phương trình bảo toàn năng lượng; ứng dụng phương trình bảo toàn năng lượng; phương trình bảo toàn động lượng, ứng dụng phương trình bảo toàn động lượng. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chương 5: Động LỰC học lưu chất Bài giảng TS Nguyễn Quốc Ý nguyenquocy@hcmut.edu.vn Ngày 10 tháng năm 2013 Nội dung cần nắm ng.com PT bảo toàn lượng: PT lượng, PT Bernoulli Ứng dụng: đo vận tốc/lưu lượng, lỗ vòi PT bảo tồn động lượng Ứng dụng PT bảo tồn động lượng: tương tác dòng lưu chất- vật rắn https://fb.com/tailieudientucntt / 13 Bảo toàn lượng PT lượng tổng quát ĐL NĐLH thứ nhất: Năng lượng hệ bảo toàn tgđv, ∆♣năng lượngq ✏ ∆♣nhiệtq   ∆♣côngq V g năng) e✏u ˇ    gz: NL đv khối lượng (nội năng+ động năng+ Bàn luận: bảo toàn lượng cho khối nước qua turbine, khối nước ấm kín ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 13 Bảo tồn lượng PT lượng tổng quát ng.com dùng Reynolds transport theorem: D Dt ➺ ➺ ➳ ➳ ❇ eρ d–V ✏ eρ d–V   eout ρout Aout Vout ✁ ein ρin Ain Vin ❇t cv sys ✾ công suất trao đổi= từ trục (bơm, quạt turbine ): W shaft + từ áp suất hai đầu cv : p A V , nên https://fb.com/tailieudientucntt / 13 Bảo toàn lượng PT lượng tổng qt Xét dòng: khơng nén ρ ✏ const ❇ ổn định ❇t ✏ ✾ ✏ ρAV m ✾ pin Vin2 W pout Vout Q✾ net, in shaft, net, in     zin   ✏     zout   uˇout ✁ uˇin ✁ ✾ ✾ ρg 2g mg ρg 2g mg ❧♦♦♦♦♦♦♦♦♠♦♦♦♦♦♦♦♦♥ ❧♦♦♦♦♦♦♠♦♦♦♦♦♦♥ ❧♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♠♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♥ ❧♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♠♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♥ Bàn ng.com vào H hl luận: đơn vị cáchttps://fb.com/tailieudientucntt số hạng PT trên? / 13 Bảo toàn lượng :PT Bernoulli dọc theo đường dòng Xét trường hợp dòng lý tưởng, khơng qua máy thủy lực, dọc theo đường dòng từ đến 2:   ♦♥ ❧♦♦z♠♦ cột áp p1 γ ♦♥ ❧♦♦♠♦ V12 ❧♦♦2g ♠♦♦♥    ✏ z   pγ   Vg c.a áp suất c.a vận tốc ❧♦♦♦♦♠♦♦♦♦♥ ❧♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♠♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♥ cột áp tĩnh cột áp động PT Bernoulli Bàn luận: ĐK để sd PT Bernoulli?, p: dư hay tuyệt đối, lưu chất tĩnh? ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 13 Bảo toàn lượng: ng.com PT Bernoulli ❑ đường dòng khơng có thành phần V ④2g có thêm as lực li tâm Bàn luận: R=0? ví dụ: z (4) Free surface (p = 0) g (2) (3) h4-3 ^ n h2-1 C (1) https://fb.com/tailieudientucntt A D B / 13 PT Bernoulli: ➍ ➍ số khái niệm liên quan- ứng dụng Điểm dừng áp suất dừng Đường đo áp, đường lượng ➓ Đo vận tốc điểm: ống Pito ➓ Đo lưu lượng: ống Ventury, cống, đập tràn ➓ Dòng qua lỗ, vòi ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 13 PT lượng: ng.com mặt cắt ướt dọc theo dòng lưu chất thực z, p: tính theo giá trị trung bình V : lấy theo giá trị trung bình, để đảm bảo động giống nhau, cần hệ số hiệu chỉnh động α V ρV A g ✏ α g ρ ➺ A v v dA ñ α ✏   A ➺ ✂ v ✡ A thông thường, kỹ thuật, lấy α ✏ Phương trình lượng: p V p V   α    H ✏ z      α  z   γ https://fb.com/tailieudientucntt g γ g V dA   hl / 13 PT lượng: ng.com qua máy thủy lực (bơm, quạt, turbine ) t, net, in t, net, in ✏ WshafγQ ✏ Wshafmg ✾ ✾ H Bơm/quạt: H bơm/quạt ✾ ✏ Hb → 0, cột áp Công suất trục bơm/quạt: ✾ W shaft, net, in ✏ Nb ✏ γQ Hb Nb Hiệu suất bơm: ηb ✏ Nđộng z   p γ    α Vg ★  Hb ✁Ht Turbine: H turbine ✏ ✁Ht ➔ 0, cột áp Công suất trục Turbine: ✾ W shaft, net, in ✏ Nt ✏ γQ Ht Nđộng Hiệu suất turbine: ηt ✏ Nt  ✏ z   pγ   α Vg   hl https://fb.com/tailieudientucntt / 13 Bảo toàn động lượng cho sys: sys D Dt ✑ cv : ➺ V ρ d–V sys ➳ Fsys ✏ ✏ ➳ ➳ Fsys Fcv Reynolds transport theorem: D Dt ➺ V ρ d–V sys Dòng ổn định: ng.com ➳ ➺ ➳ ➳ ❇ ✏ ❇t V ρ d–V   VoutρoutQout ✁ VinρinQin cv Vout ρout Qout ✁ ➳ Vin ρin Qin ✏ ➳ Fcv https://fb.com/tailieudientucntt 10 / 13 Bảo toàn động lượng ✞ ➳ ✞✞ cv ✏ cs✞ ✞ out ✆ vận tốc phân bố đều: ➳ Fcv ✏ ➳ CS ✆ ng.com ✞ ➳ ✞✞   cs✞✞ out ✞✞ ✞ ρQ V ✞ ✞ ✁ ➳ CS out vận tốc phân bố không đều: ➳ Fcv ✏ ➳ CS ✞✞ ✞ αo ρQ Vav ✞ ✞ ✁ out ➳ CS ✞✞ ✞ ρQ V ✞ ✞ in ✞✞ ✞ αo ρQ Vav ✞ ✞ out https://fb.com/tailieudientucntt 11 / 13 Bảo toàn động lượng αo : hệ số hiệu chỉnh động lượng, αo ✏ dòng tầng ống: αo  A ➺ ✂ A v Vav ✡ dA ✓ 1.33 ✓ 1.04 Trong tính tốn kỹ thuật, αo ✏ 1.0: OK! dòng rối ống: αo Bàn luận: so sánh αo α, chiếu thành phần theo phương x, y? viết PT BTĐL theo hai phương x, y ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 / 13 Cách áp dụng PTBTĐL: Lực tương tác dòng lưu chất- vật rắn * Bước 1, xác định: thể tích kiểm sốt cv , vẽ lên hình chọn hệ trục tọa độ Oxy , Oxyz , vẽ lên hình * Bước 2, Phân tích lực vận tốc Xác định ngoại lực tác dụng lên cv: lực khối (trọng lực, lực từ ) lực mặt (áp suất, ma sát ) phản lực: từ vật rắn-> cv Xác định vận tốc vào ra, vẽ lên hình * Bước 3, Viết PTBTĐL theo phương cần tìm vận tốc: PT liên tục, PT lượng cần tìm áp suất: PT lượng * Bước 4, tìm phản lực ng.com đ lực, hay đại lượng khác https://fb.com/tailieudientucntt 13 / 13 ... ví dụ: z (4) Free surface (p = 0) g (2) (3) h 4-3 ^ n h 2-1 C (1) https://fb.com/tailieudientucntt A D B / 13 PT Bernoulli: ➍ ➍ số khái niệm liên quan- ứng dụng Điểm dừng áp suất dừng Đường đo áp,... tốc điểm: ống Pito ➓ Đo lưu lượng: ống Ventury, cống, đập tràn ➓ Dòng qua lỗ, vòi ng.com https://fb.com/tailieudientucntt / 13 PT lượng: ng.com mặt cắt ướt dọc theo dòng lưu chất thực z, p: tính... x, y ng.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 / 13 Cách áp dụng PTBTĐL: Lực tương tác dòng lưu chất- vật rắn * Bước 1, xác định: thể tích kiểm sốt cv , vẽ lên hình chọn hệ trục tọa độ Oxy , Oxyz