Bài giảng Cơ lưu chất Chương 1

Cơ lưu chất – Fluid Mechanics Tài liệu tham khảo Bài giảng Cơ Lưu Chất – Nguyễn Quý - NXB Đại Học Quốc Gia TpHCM Giáo trình lưu chất – Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM TS Lý Hùng Anh Bộ Môn Kỹ Thuật Hàng Không - Đại Học Bách Khoa Đề cương Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tĩnh học lưu chất Chương 3: Động học lưu chất Chương 4: Động lực học lưu chất Chương 5: Phân tích thứ nguyên đồng dạng Chương 6: Dòng chảy ống Chương 7: Thế lưu Chương 8: Lý thuyết lớp biên Chương 1: MỞ ĐẦU Mục đích mơn học – Đối tượng phương pháp nghiên cứu Các tính chất vật lý lưu chất 2.1 Khối lượng riêng – Trọng lượng riêng – Tỷ trọng 2.2 Tính nhớt 2.3 Tính nén 2.4 Áp suất bão hòa 2.5 Sức căng bề mặt tượng mao dẫn 2.6 Phương trình trạng thái khí lý tưởng Mục đích mơn học – Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.1 Mục đích mơn học: mơn khoa học bản, nghiên cứu quy luật chuyển động, cân lưu chất trình tương tác lực lên vật thể khác Các vấn đề nghiên cứu phạm vi mơn học đa dạng có nhiều ứng dụng hoạt động người kỹ sư Ví dụ: Tìm hiểu cấu trúc dịng chuyển động tính tốn phân bố thơng số áp suất, vận tốc, nhiệt độ, khối lượng riêng; dòng chuyển động qua cố thể rắn (lực tác động gió lên tịa nhà cao tầng, lực moment tác động máy bay….), tính tốn đường ống dẫn dầu, dòng chuyển động qua quạt, máy bơm, máy nén…, điều khiển ổn định dịng chuyển động Mục đích mơn học – Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.1 Mục đích môn học: môn khoa học bản, nghiên cứu quy luật chuyển động, cân lưu chất q trình tương tác lực lên vật thể khác Cơ lưu chất nhánh rẽ môn học tương tự môn sức bền vật liệu, học kết cấu, học đàn hồi, học đất Trong môn học lưu chất, nghiên cứu đặc tính, ứng xử diễn biến học môi trường vật chất riêng biệt – lưu chất Mục đích mơn học – Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.2 Đối tượng nghiên cứu- lưu chất gì?  Phân biệt chất rắn- chất lỏng – chất khí Chất rắn Chất lỏng Chất khí Hình dạng Xác định Phụ thuộc vào hình dạng bình chứa Khơng xác định, chiếm tồn thể tích bình chứa Lực liên kết phân tử Rất lớn Yếu Rất yếu Ứng xử tác động lực • Đàn hồi, biến dạng hữu hạn • Chuyển động hạn chế phạm vi đàn hồi • • • Chịu biến dạng lớn không đàn hồi tác động lực nhỏ Biến dạng liên tục khơng có khả chống lại thay đổi lực Chuyển động phức tạp: tịnh tiến quay Mục đích mơn học – Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.2 Đối tượng nghiên cứu- lưu chất gì?  Chất lỏng chất khí: lưu chất – môi trường liên tục, quan điểm cho phép mô tả đặc trưng lưu chất (áp suất, vận tốc, nhiệt độ, khối lượng riêng ) điểm (x,y,z) thời điểm t tùy ý hàm liên tục  Tính chất ảnh hưởng rõ nét đến khác biệt chất khí lỏng tính nén – thay đổi khối lượng riêng Thông thường, chất lỏng lưu chất không nén (khối lượng riêng số) chất khí lưu chất dễ nén Mục đích mơn học – Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.2 Đối tượng nghiên cứu- lưu chất gì?  Lý thuyết chất lỏng chất khí tương tự cho trường hợp chuyển động với vận tốc thấp ảnh hưởng tính nén lưu chất bỏ qua  Khi chuyển động vận tốc lớn (số Mach>0.3: vận tốc chuyển động lớn 0.3 lần vận tốc âm thanh), đặc tính chịu nén chất khí có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất dịng chuyển động chất khí nghiên cứu lý thuyết riêng: khí động lực học TYPES OF AERODYNAMIC FLOW AERODYNAMICS A Continuum flow B Low-density and freemolecule flows C Viscous flow D Inviscid flow E Incompressible flow F Compressible flow G Subsonic flow H Transonic flow I Supersonic flow J Hypersonic flow Mục đích môn học – Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu- lưu chất nghiên cứu vấn đề gì?  Ứng xử lưu chất trạng thái tĩnh động  Ứng xử tương tác lưu chất thành rắn/cố thể • Nội lưu: trường hợp lưu chất chứa đựng hay bao quanh thành rắn: toán chuyển động lưu chất, chuyển biến lượng dòng chuyển động thành hay nhiệt dạng khí nén, nước, nước nóng… • Ngoại lưu: trường hợp lưu chất bao quanh cố thể Ví dụ 2: Dầu mỏ nén xi lanh thép thành dày tiết diện hình vẽ Xem thép không đàn hồi Cột dầu trước nén h=1,5 m, mực thuỷ ngân nằm vị trí A-A Sau nén, áp suất tăng từ at lên 50 at, mực thuỷ ngân dịch chuyển lên khoảng Δh=4 mm Tính suất đàn hồi dầu mỏ at = 0.980665 ×105 N/m2 Ví dụ 2: Dầu mỏ nén xi lanh thép thành dày tiết diện hình vẽ Xem thép không đàn hồi Cột dầu trước nén h=1,5 m, mực thuỷ ngân nằm vị trí A-A Sau nén, áp suất tăng từ at lên 50 at, mực thuỷ ngân dịch chuyển lên khoảng Δh=4 mm Tính suất đàn hồi dầu mỏ at = 0.980665 ×105 N/m2 Giải: Ví dụ 3: Ví dụ 3: Giải: Ví dụ 4: Giải: Ví dụ 5: Ví dụ 5: Ví dụ 6: Ví dụ 6: Ví dụ 7: Ví dụ 7: Ví dụ 8: Ví dụ 8: Giải: ... cương Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tĩnh học lưu chất Chương 3: Động học lưu chất Chương 4: Động lực học lưu chất Chương 5: Phân tích thứ nguyên đồng dạng Chương 6: Dòng chảy ống Chương 7: Thế lưu Chương. .. [kg/m3] 10 00 13 600 1. 228 γ [N/m3] 9. 81. 103 13 3 .10 3 12 .07  Khối lượng riêng phụ thuộc vào trạng thái lưu chất: áp suất, nhiệt độ Các tính chất vật lý lưu chất 2.2 Tính nhớt – tính chất ma sát lưu chất. .. tính chất ma sát lưu chất  Phân loại lưu chất: • Lưu chất Newton: hầu hết lưu chất có hệ số nhớt μ=const Lưu chất có hệ số nhớt khơng phụ thuộc biến thiên vận tốc du/dy • Lưu chất phi Newton: lưu