1. Trang chủ
  2. » Cao đẳng - Đại học

Cơ thủy khí ứng dụng : Chương 3 - Động học chất lỏng

3 16 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Nội dung

Khảo sát chuyển ñộng của mọi hạt lỏng một cách riêng biệt; nghĩa là quan tâm ñến các ñại lượng cơ học gắn với từng chất ñiểm theo thời gian.. (3.1) là phương trình chuyển ñộng của hạt [r]

(1)

1

Chương III

ðỘNG HỌC CHẤT LỎNG

ðộng học chất lỏng nghiên cứu tính chất chung chuyển động mơi trường chất lỏng, khơng tính đến ngun nhân gây chuyển động

I HAI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ðỘNG HỌC CHẤT LỎNG 1 Phương pháp Lagrange

Khảo sát chuyển ñộng hạt lỏng cách riêng biệt; nghĩa quan tâm ñến ñại lượng học gắn với chất ñiểm theo thời gian

Vị trí hạt lỏng: Xác định bởi:

( )

(

)

(

(

)

)

(

)

0 0

0 0 0 0

0 0

, , ,

, , , , , , ,

, , , x x x y z t r r r t r x y z t y y x y z t z z x y z t  =

= ≡ ≡ =

 = 

(3.1)

với r0 =

(

x y z0, 0, 0

)

vector vị trí hạt lỏng thời điểm ban đầu t=0 (3.1) phương trình chuyển ñộng hạt lỏng (luật chuyển ñộng)

ðặc trưng ñộng học

Vận tốc :

x

y

z x u

t y u u

t z u

t ∂  =

 ∂

 ∂  = 

∂ 

∂  =

 ∂

(1.2a)

Gia tốc

2 2

2

2

: x

y

z x W

t y

W W

t z W

t

 ∂

=

 ∂

∂ 

=

 ∂

 ∂

=

 ∂

(3.2b)

Các tham số r0 =

(

x y z0, 0, 0

)

, t gọi biến Lagrange

2 Phương pháp Euler

Quan tâm ñến thông số ñộng học phần tử chất lỏng qua điểm miền chuyển ñộng

(2)

2

(

)

(

(

)

)

(

)

, , ,

, , , , , ,

, , ,

x x

y y

z z

u u x y z t u u x y z t u u x y z t u u x y z t  =

= ≡ =

 = 

(3.3a)

Gia tốc W du dt =

(3.3b) hay

( )

x y z

u u u u u

W u u u u u

t x y z t

∂ ∂ ∂ ∂ ∂

= + + + ≡ + ∇

∂ ∂ ∂ ∂ ∂

Các tham số x, y, z, t gọi biến số Euler

II PHÂN TÍCH CHUYỂN ðỘNG CỦA HẠT LỎNG 1 Phân tích

Vận tốc chuyển động hạt lỏng coi tổng hình học ba vận tốc: vận tốc tịnh tiến, vận tốc quay tương ñối quanh trục tức thời ñi qua ñiểm cực vận tốc biến dạng

0

M M bd

u =u + ∧ +

ω ρ

u

(3.4) với

1 2

y z x

x z

y

y x

z

u u

y z

u u

rot u

z x

u u

x y

ω

ω

ω

ω

∂ 

=  − 

∂ ∂

 

∂ ∂

 

= =  − 

∂ ∂

 

 ∂ 

=  − 

∂ ∂

 

(3)

3

Vận tốc biến dạng :

bdx xx xy xz

bd bdy yx yy yz

bdz zx zy zz

u dx dy dz

u u dx dy dz

u dx dy dz

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

ε

 = + +

 = + +

 = + +

(3.6)

với x; y; z

xx yy zz

u

u u

x y z

ε

= ∂

ε

= ∂

ε

= ∂

∂ ∂ ∂ suất biến dạng dài

1 2

y z zy yz

x z xz zx

y x

xy yx

u u

y z

u u

x z

u u

y x

ε

ε

ε

ε

ε

ε

∂ 

= =  + 

∂ ∂

 

∂ ∂

 

= =  + 

∂ ∂

 

∂ 

= =  + 

∂ ∂

 

suất biến dạng góc

2 Phân loại chuyển động chất lỏng

Một dịng chảy ñược gọi xác ñịnh mặt ñộng học ta xác ñịnh ñược trường

vận tốc

(

)

(

)

(

)

(

)

, , ,

, , , , , ,

, , ,

x x

y y

z z

u u x y z t u u x y z t u u x y z t u u x y z t  =

= ≡ =

 = 

- Chuyển ñộng dừng (yên ñịnh): u t

= ∂

- Chuyển động khơng dừng: u

t

≠ ∂

- Chuyển động xốy: Ω =rot u≠0 - Chuyển động khơng xốy: Ω =rotu=0

Chuyển động khơng xốy cịn gọi chuyển động có thế, nghĩa tồn hàm vận tốc cho: u= grad

ϕ

III MỘT SỐ KHÁI NIỆM THƯỜNG DÙNG

1 Quỹ ñạo: Là ñường ñi phần tử chất lỏng khơng gian theo thời gian

Phương trình quỹ đạo:

x y z

dx dy dz

t

Ngày đăng: 10/03/2021, 15:35

w