TIỂU LUẬN CƠ LƯU CHẤT - NHÓM 7 -ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

Giải Áp dụng định luật ma sát nhớt của Newton: Xét lực ma sát tác dụng lên diện tích hình vành khuyên có bề dày dr: Đây là chuyển động tương đối giữa hai tấm phẳng nên ta có thể chấp nhậ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

š¯›

Tiểu luận

GVHD: Ths Nguyễn Sĩ Dũng Nhóm 7

TP.Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2009

LỜI CẢM ƠNSau một thời gian làm bài tiểu luận giờ đã hoàn thành Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn :

Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập và làm tiểu luận

Sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của Thầy Ths Nguyễn Sĩ Dũng, giảng viên bộ môn cơ lưu chất, Thầy đã nhiệt tình giảng giải và phân tích cho chúng em hiểu rõ về những vấn đề thắc mắc của chúng em đặt ra trong quá trình làm và những giờ học tại lớp

Thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu tham khảo và học tập đạt kết quả cao trong suốt quá trình làm tiểu luận

Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời lượng môn học và trình độ có hạn, nên trong quá trình làm tiểu luận không thể tránh những thiếu xót Rất mong nhận được

sự góp ý , nhận xét ,đánh giá về nội dung cũng như hình thức trình bày của Thầy và các bạn để bài tiểu luận của nhóm em được hoàn thiện hơn Chúng em chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1 : TÍNH CHẤT LƯU CHẤT

Bài: 1.11:

Một lớp chất lỏng Newton (trọng lượng riêng , độ nhớt ) chảy trên mặt phẳng nghiêng 1 góc chiều dày t phía trên chất lỏng tiếp xúc với không khí Xem như giữa chất lỏng và không khí

không có ma sát Tìm biểu

thức của u theo y

GiảiTheo định luật ma sát nhớt của Newton:

Bài 1.12:

Hai đĩa tròn đường kính d, bề

mặt cách nhau một khoảng t ở

giữa là chất lỏng có khối lượng

riêng , độ nhớt Khi một đĩa cố

định và đĩa kia quay n vòng/phút

Tìm ngẫu lực và công suất ma sát

Giải

Áp dụng định luật ma sát nhớt của Newton:

Xét lực ma sát tác dụng lên diện tích hình vành khuyên có bề dày dr:

Đây là chuyển động tương đối giữa hai tấm phẳng nên ta có thể chấp nhận được quy luật tuyến tính của vận tốc theo phương y:

Ta có:

Bài 2.18:

Áp suất tuyệt đối đo được tại mặt nước biển trung bình là 760mmHg ở nhiệt độ

2880K Nhiệt độ tầng khí quyển giảm 6,500K khi lên cao 1000m cho đến lúc nhiệt độ đạt 216,50K thì giữ không đổi Xác định áp suất và khối lượng riêng của không khí ở

độ cao 14500m

Giải

Độ cao 14,5Km thuộc tầng đối lưu

Áp Suất dư tại E:

pE =

Áp Lực tác dụng lên cánh van:

PD = pC.ωAB =

Bài 2.29:

Một phao hình lăng trụ đáy

tam giác, rỗng bên trong chứa

nước Trọng tâm của phao đặt

a Xét trên 1m chiều dài:

Áp suất dư tại C:

Áp lực của nước lên mặt đứng của

phao

Điểm đặt lực P1 tại E: Tính từ mặt thoáng xuống:

Áp suất dư tại D:

Điểm đặt của tại D

Phao cân bằng ⟹

⇔

b Xét trên 1m chiều dài:

Áp lực của nước ở bên ngoài tác dụng

vào thành đứng phao:

Điểm đặt của , tính từ mặt

thoáng bên ngoài xuống:

Áp lực của nước ở bên trong tác dụng vào thành đứng phao:

Điểm đặt của , tính từ mặt thoáng bên trong xuống:

Áp lực của nước ở bên ngoài tác dụng vào đáy phao:

,

Điểm đặt của tại D

Áp lực của nước ở bên trong tác dụng vào đáy phao:

, Điểm đặt của tại D

Bề mặt của đập ngăn nước có dạng

cong theo quan hệ với x, y tính

bằng mét Chiều cao cột nước tính từ O là

15,25m

a Xác định tổng hợp lực P của nước tác dụng lên 1m chiều dài của đập.

b Xác định vị trí của B là giao điểm của đường tác dụng lực P và mặt nằm ngang qua O

⟹

Vậy ta có Áp lực của nước tác dụng lên thành đập:

b Ta có:

Phương trình đường thẳng giá của lực P:

Gọi là đường thẳng tiếp tuyến với

thành đập tại tiếp điểm C là điểm đặt của

lực P:

Xét phương trình hoành độ giao điểm của và thành đập:

Phương trình cần có 1 nghiệm kép là

Thế vào phương trình ta tìm được pt của là:

Với

Bài:2.45:

Một bồn nước hình lăng trụ đường kính 0,6m cao 0,3m, để hở, trên miệng bồn có mép hình vành khăn có a = 50mm, nằm ngang Bồn chứa nước cao 0,2m tính từ đáy và quay quanh trục thẳng đứng

a Tính vận tốc quay của bồn để nước không bị văng ra ngoài

b Tính áp lực của nước tác dụng lên mép hình vành khăn

Giải

a Ta có: Thể tích phần rỗng của thùng chứa khi chưa quay:

Phương trình mặt thoáng khi thùng quay:

(*)⟹ Thể tích thùng chứa khi quay:

b Ta có phương trình phân bố áp suất theo áp suất dư:

Phương trình phân bố áp suất trên mép hình vành khăn:

Xét áp lực của nước tác dụng lên phân tố diện tích dS:

dP = p.dS =

Tổng áp lực của nước lên mép hình vành khăn:

Bài 3.9:

Lưu chất không nén, chuyển động với vận tốc theo biến Euler

Xác định gia tốc của các phần tử lưu chất

Khi khảo sát một đường ống dẫn

nước đường kính 0,5m bằng ống Pitot

kép, người ta thấy vận tốc không đổi từ

tâm ống đến cách thành 0,05m Biều

đồ phân bố vận tốc như hình vẽ

Ống dò đặt tại trục ống nối với một

ống đo áp thẳng đứng, độ chênh mực

thủy ngân là 4,05mm Xác định lưu

lượng nước chảy trong ống

Giải

(u): y = -0,05x + 0,25 ⟹

Ta có lưu lượng trong ống:

Với là lưu lượng nước trong phần ống có bán kính r = 0 ⟶ 0,2m

là lưu lượng nước trong phần ống có bán kính r = 0,2m ⟶ 0,25m

Ta có tổn thất năng lượng giữa 2 mặt 1 và 2: m nước

Phương trình Bernuli cho mặt 2-2 và 3-3:

⟹Lưu lượng tại lỗ thoát:

a Tính độ cao tối đa mà

nươc có thể lên tới

b Tính hợp lực tác dụng lên vòi Bỏ qua trọng lượng nước trong vòi

c Miệng vòi đặt cao hơn bể hút 3m xác định công suất cần thiết cho máy bơm Biết hiệu suất của cả hệ thống và máy bơm là 0,76%

a. Áp dụng phương trình liên tục:

Suy ra vận tốc nước trong ống:

Vận tốc nước phun ra khỏi ống:

Độ cao tối đa của cột nước:

b Áp dụng phương trình động lượng cho đoạn ống 1-2:

Với: : hợp lực tác dụng lên khối nước giữa hai mặt cắt

F: phản lực của vòi tác dụng lên hối nước

Chiếu phương trình (1) lên phương ngang, ta có:

Áp dụng phương trình năng lượng cho đoạn dòng 1-2:

(Bỏ qua mất năng lượng, chọn

Một bồn chứa nước khá rộng, cao 5m được

đặt trên xe như hình vẽ đường kính lỗ tháo

1,5m tia nước ra khỏi lỗ thoát được uốn cong

một góc bởi một máng trên xe Xác định lực căng dây cáp để xe đứng yên Bỏ qua ma

sát và xem dòng chảy ra khỏi lỗ thoát không bị co hẹp

Giải

Áp dụng phương trình Bernoulli cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2:

Lưu lượng của dòng chảy là:

Vì nước thoát ra nên tạo một lực đẩy F đẩy xe về phía trước

Áp dụng phương trình biến thiên động lượng:

Bài 4.50:

Tên lửa Saturn 1B dùng để phóng tàu Apoloo được phóng từ mặt đất với lực đẩy 7295MN khi khối lượng nhiên liệu đốt cháy 2832Kg/s Khối lượng toàn bộ ban đầu của tên lửa là 586000Kg, trong đó có 400000Kg nhiên liệu

a Xác định vận tốc của khí đốt thoát ra khỏi tên lửa

b Xác định vận tốc lớn nhất tên lửa đạt được kh nhiên liệu đã được đốt hết

Bỏ qua lực cản không khí và xem áp suất khí đốt phóng ra khỏi tên lửa là áp suất khí trời

Giải

a Lực đẩy của tên lửa là F = 7295MN rất lớn so với trọng lượng của tên lửa:

Xét lực tác dụng lên khối khí trong 1 đơn vị thời gian phóng ra khỏi tên lửa: ≈ F

Độ biến thiên động lượng xét cho khối khí thoát ra ngoài:

, với m là khối lượng khối khí trong 1 đơn vị thời gian phóng ra khỏi tên lửa,

là vận tốc của khí so với tên lửa Dấu trừ chỉ ngược chiều

d=1,2m lấy hệ số mất năng dọc đường , hệ số tổn thất cột áp cục bộ tại miệng vào ống và ở miệng ra Biết độ chênh mực nước hai hồ là H=45m Tính lưu lượng nước qua ống

Bài 8.19:

Người ta dẫn nước từ bể trên sân thượng xuống bồn nhỏ phía dưới bằng ống có đường kính kính trong d = 0,014m, dài l = 22m, hệ số nhám n = 0,012 Mặt thoáng của bồn thấp hơn mặt thoáng của bể là 7,2m và coi như không đổi theo thời gian

a Tìm lưu lượng nước chảy theo ống xuống bồn

b Nếu ở vị trí 13m trên ống (tính từ bể) người ta lắp thêm một ống rẽ và lấy ra lưu lượng Q = 0,05l/s Tìm lưu lượng đổ xuống bồn trong trường hợp này

modul lưu lượng:

Vậy lưu lượng nước trong ống:

b Áp dụng định luật bảo tòan lưu chất ta có

Ta có tổn thất năng lượng trên ống:

0,138 (l/s)

Thế vào phương trình (1) ta được:

Giải phương trình ta được:

Vậy: