MỞ đầu và các TÍNH CHẤT của lưu CHẤT (cơ lưu CHẤT SLIDE TIẾNG PHÁP)

DISTINCTION ENTRE SOLIDE, LIQUIDE ET GAZ Solide: “dur” et difficilement déformé  Fluide: “mou” et déformable liquideFluide gaz plasma  Un fluide a tendance à s’écouler sous l’action d

 42 tiết (14 buổi × 3 tiết)

 Kiểm tra giữa kỳ (20%)

 Giáo trình Cơ Lưu Chất (BM Cơ Lưu Chất)

 Bài tập Cơ Lưu Chất (BM Cơ Lưu Chất)

 Introduction to Fluid Mechanics

 Mécanique des Fluides

DISTINCTION ENTRE SOLIDE, LIQUIDE ET GAZ

 Solide: “dur” et difficilement déformé

 Fluide: “mou” et déformable

liquideFluide gaz

plasma

 Un fluide a tendance à s’écouler sous l’action de forces

( par ex Quand on remue le café)

 Un solide a tendance à se déformer ou s’infléchir

(par ex Quand on tape à un clavier, le ressort sous ce

clavier est compressé)

Forces moléculaires: solide > liquide > gaz

DÉFINITION D’UN FLUIDE

Un fluide est considéré comme un milieu matériel continu

Un fluide est une substance qui se déforme sans cesse sous

l’effet d’une contrainte de cisaillement aussi faible que soit-elle

Les propriétés généraux des fluides comme la densité, la

température, la vitesse sont les fonctions continues de la

position et du temps

RÔLE DE LA MÉCANIQUE DES FLUIDES

 Mécanique des fluides consiste en l’étude du repos et du

mouvement des fluides et des interactions entre solides et fluides

RƠLE DE LA MÉCANIQUE DES FLUIDES (cont.)

 Connaissance et compréhension des principes fondamentales

et des concepts physiques de la mécanique des fluides peuvent nous aider pour analyser tous les systèmes ó les fluides

s’écoulent

Exemples:

 Les systèmes de chauffage ou de ventilation

 Les systèmes de conduites

 Les problèmes d’écoulement d’air autour d’ailes, de fuselage d’avions, de voiture

 Les problèmes posés par le calcul des compresseurs et des turbomachines

 Les problèmes de respiration, de la circulation sanguine, de l’oxygénisation

PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES FLUIDES

♦ Masse volumique (densité): est la masse de l’unité de

volume du fluide

 Pour les liquides la masse volumique varie très peu par

le changement de la pression et de température

 Par contre la masse volumique d’un gaz change

L FT ML

: Dimension

m lim

3

4 - 2 3

0

-♦ Poids spécifique: est le poids de l’unité de volume du

fluide

♦ Densité relative: représente le rapport entre la masse

volumique d’un fluide quelconque et la masse volumique de l’eau dans les condition normale

Ex: densité relative du mercure à 20oC est 13,6

densité relative du glycérine à 20oC est 1,26

3 C

4

@ nuoc C

4

@ nuoc C

4

@ nuoc

mkg

1000

o o

2 2 3

2 - 2 - 3

-mN81,9m

Kgf

(SI)s

mKgm

N :Unité

TMLFL

:Dimension

GAZ PARFAIT

Relation d’état d’un gaz parfait:

 p est la pression absolue ( N/m2 = pascal) (SI)

(pression est la force normale par unité de surface )

  est la masse volumique (Kg/m3) (SI)

 T est la température absolue (Kelvin OK)

 R est la constance des gaz parfaits

x 0 A xy

dA

dF A

F lim

dy

dl dt

d t

lim 0

y



N

Particule fluide à l’instant , t+t

Particule fluide à l’instant, t

O

Force, Fx, Vitesse, u

M M’ P P’

Déformation d’une particule fluide en mouvement

Pseudoplasti c

Bingham plastic

Pseudoplasti c

Bingham plastic

  : contrainte de cisaillement, unité N/m2 = Pa (SI)

  : coefficient de viscosité dynamique

 =  /  : coefficient de viscosité cinématique

La viscosité est une propriété physique des fluides

viscosité forces moléculaires

changement de quantité de mouvement

La viscosité est fonction de la température et de la pression

 Pour les liquides la viscosité diminue quand la

T est la température absolue

 Formule d’Andrade (pour les

liquides):

D, B sont les constantes

ST

De





Ex.2: Un liquide newtonnien (viscosité 1,9152Pa.s) s’écoule

entre deux plaques paralèlles La répartition de la vitesse

2

V 3

V 3 u

du

h y

du

0 y

s / m 6 , 0 3 Pa 9152 ,

Ex.1: Soient deux plaques planes, entre deux plaques il y a un

liquide de largeur t=0,3mm, de viscosité =0,65 centipoise et

de densité relative =0,88

La 1è plaque se déplace avec la vitesse V=0,3m/s

Si t est petite on peut supposer que la répartition de vitesse est

linéaire

Déterminer la contrainte de frottement aux deux plaques

y

t y

10 3

0

s m 3

0 t

V 0

t

0

V y

u dy

 Module de compressibilité:

dp: petite variation de pression

d: petite variation de volume

: volume initial du fluide

Quand le volume diminue, mais la masse du fluide est constante, donc la masse volumique  augmente

 Le fluide est considéré incompressible si le changement de la masse volumique est négligeable (=const)

dpE

 Module de compressibilité:

dp: petite variation de pression

d: petite variation de volume

: volume initial du fluide

La compressibilité des gaz:

 Si ce processus est isothermique:

De l’équation p = RT  p/ = const

ou p = const

 Si ce processus est isentropique: p/ k =const

k le rapport de la chaleur spécifique à pression constante Cp et de la chaleur spécifique à volume constant Cv

dpE

k cp cv ; R cp  cv

100/

1

d  

Pa10

2,210

102

,2

dE

Vitesse du son dans le fluide:

Si le processus de compressibilité est isentropique:

Ex.: Dans l’air à 15,55oC (ou 60oF ou 288,55oK)

Ex Soit un réservoir de volume  = 0,2m3 contenant de l’eau

à condition standard Déterminer l’augmentation de pression

de l’eau dans le réservoir si on y ajoute ’= 2 litres de l’eau en même condition

Ví dụ: Một bình bằng thép có thể tích  =

0,2m3 chứa đầy nước ở điều kiện chuẩn Tìm gia tăng áp suất nước trong bình sau khi nén thêm vào ’= 2 lít nước ở cùng điều kiện chuẩn trong 2 trường hợp:

1) Bình được xem như tuyệt đối cứng

2) Bình dãn nở Thể tích bình gia tăng

=0,01%/at cho mỗi at áp suất gia tăng

1) Le réservoir est complètement dur bt = bs = b

Volume initial  = ?

 = trước =  b + ’ = 0,202m 3

sau =  b = 0,2m 3

at 222 Pa

10 18

,

2 202

, 0

002 ,

0 10

2 , 2

'

' E

E p

7 9

b

b b

2) Le réservoir n’est pas dur bt = b bs = ?

Volume initial  = ?

 = trước =  b + ’ = 0,202m 3

pE

Pa 10 2 , 2 at

, 0

at 10 24 , 2 m

002 , 0

' at

E

at E ' at

p

3 4

3

4 3

b b

PRESSION DE VAPEUR SATURÉE

† La pression de vapeur saturée est la valeur de pression à la surface d’un liquide à l’état d’équilibre liquide-vapeur

† Si la pression au-dessus du liquide est à une valeur

inférieure à la valeur de la pression de vapeur, alors les

phénomène porte le nom cavitation Il est d’importance

majeure dans les turbines hydrauliques, les pompes ou les constructions navals

TENSION SUPERFICIELLE & CAPILLARITÉ

ª Sur la surface libre d’un liquide a une tendance de se

contracter: tension superficielle La tension superficielle est

le rapport entre une force et une longueur

Dimension []=F/L, unité: N/m (SI)

ª La surpression, causée par la tension superficielle au sein d’une goute de liquide sphérique de rayon R:

R

2 p

cos 2

TENSION SUPERFICIELLE & CAPILLARITÉ

ª La capillarité survient en raison de la force de tension

superficielle qui existe sur la ligne de contact entre un

liquide et un solide et entre un liquide et un gaz On peut

observer la capillarité dans les tubes ouverts de petits

diamètres ou entre deux plaques planes situées à de petites distances l’un de l’autre

TENSION SUPERFICIELLE & CAPILARITÉ

Ex On peut mesurer la valeur de pression par la hauteur d’eau dans un tube vertical Déterminer le diamètre minimum d’un

tube en vitre propre (  0o) pour le niveau d’eau dans ce tube capillaire étant inférieur à 1mm

Ví dụ : Aùp suất đôi khi được đo bằng cách đo độ cao

cột chất lỏng trong ống thẳng đứng Xđ đường kính nhỏ nhất của ống thủy tinh sạch (  0 o ) sao cho độ dâng của nước (20 o C) trong ống do hiện tượng mao dẫn không quá 1mm.

0 2

mm 8

, 29 m

0298 ,

0 R

2