Tài liệu Chuong1._Mo_dau_Thuy_khi_ung_dung pdf

Đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu cơ bản của môn học là chất lỏng... Mục đích nghiên cứu môn học.-Nghiên cứu qui luật cân bằng và chuyển động của chất lỏng.. -Nghiên cứu lực

Bài giảng môn:

THỦY KHÍ ỨNG DỤNG

Biên so n: Lê Minh Đ c-B môn Th y khí-Máy Th y khí, Khoa C khí ạ ứ ộ ủ ủ ơ

Giao thông 1

N I DUNG MÔN H C: TH Y KHÍ NG Ộ Ọ Ủ Ứ

 Ph n I: Th y khíầ ủ

Ch ươ ng 1: M đ u ở ầ

Ch ươ ng 2: T nh h c ch t l ng ĩ ọ ấ ỏ

Ch ươ ng 3: Đ ng h c-Đ ng l c h c ch t l ng ộ ọ ộ ự ọ ấ ỏ

Ch ươ ng 4: Các bài toán ng d ng ứ ụ

 Ph n II: Máy th y khíầ ủ

Ch ươ ng 1: Khái ni m Máy th y khí ệ ủ

Ch ươ ng 2: Máy cánh d n-B m ly tâm ẫ ơ

2

Tài li u tham kh o: ệ ả

 Th y l c và Máy th y l c (T p 1, 2)ủ ự ủ ự ậ

TG: Nguy n Ph ễ ướ c Hoàng (Ch biên) ủ

 Th y khí đ ng l c k thu t (T p 1)ủ ộ ự ỹ ậ ậ

TG: Tr n S Phi t, V Duy Quang ầ ỹ ệ ũ

 Bài t p Th y l c và Máy th y l c.ậ ủ ự ủ ự

TG: Ngô Vi Châu (Ch biên) ủ

 Và các ngu n tài li u khác có liên quan đ n môn h c ồ ệ ế ọ 3

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1 ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

2 NhẮC lại một số tính chất cơ bản chất lỏng.

3 Khái niệm lực của chất lỏng.

4 Chất lỏng lý tưởng.

1 ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

a Đối tượng nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu cơ bản của môn học là chất lỏng.

5

Ch t l ng là ấ ỏ

gì??

Ch t l ng có đâu? ấ ỏ ở

b Mục đích nghiên cứu môn học.

-Nghiên cứu qui luật cân bằng và chuyển động của chất

lỏng

-Nghiên cứu lực tương tác của chất lỏng lên vật tiếp xúc

hay ngập trong chất lỏng

-Ứng dụng các qui luật nghiên cứu trên vào đời sống sản xuất

6

c Phương pháp nghiên cứu.

- Sử dụng các kiến thức về toán học, vật lý học, cơ học, sức bền vật liệu v.v

- Nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm

2 NHẮC LẠI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT LỎNG

2.1 Tính chất chung

- Chất lỏng có tính liên tục, di động, có thể biểu diễn dưới dạng hàm số liên tục theo không gian và thời gian.

- Bản thân chất lỏng không có hình dạng xác định, nó lấy hình dạng của bình chứa.

- Hầu như không chịu được lực kéo và lực cắt.

- Các chất nước (VD: dầu, nước, xăng ) có tính chống nén cao, hầu như không chịu nén.

- Các chất khí là loại chất lỏng nén được.

7

MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN KHÁC CỦA CHẤT LỎNG

2.2 Khối lượng riêng ρ (Density).

- Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích chất lỏng, ký hiệu: ρ

- Chất lỏng đặt trong trường trọng lực do đó nó có trọng lượng riêng, ký hiệu: γ

8

] m / kg

[ V

= ρ

] m / N

[ V

= γ

2.3 Tính nén (Compressibility)

 Khái niệm: Tính nén của chất lỏng là khả năng làm giảm thể tích của chất lỏng khi thay đổi áp suất Tính nén được đặc trưng bởi hệ số nén β p

 Dấu “-” thể hiện chiều thay đổi của áp suất và thể tích là ngược nhau.

 Mô duyn dàn hồi của chất lỏng:

9

] N / m

[ V

V

p

0 p

∆

∆

−

= β

] m / N [

1

p

β

=

 Khái niệm: tính giãn nở là khả năng thay đổi thể tích

khi nhiệt độ thay đổi Tính giãn nở được đặc trưng bởi hệ số giãn nở βT:

 Đối với chất khí lý tưởng, quan hệ giữa khối lượng riêng, áp suất và nhiệt độ biểu diễn bằng PT trạng thái:

Trong đó: v- Thể tích riêng của một đơn vị trọng lượng chất khí.

10

2.4 Tính giãn nở (Expansibility)

] K /

1

[ V

V

T

0 T

∆

∆

= β

RT

pv =

Ví dụ: Trong thực tế khi rót nước và dầu trong cùng

một điều kiện, ta thấy nước dễ chảy và chảy nhanh hơn dầu, mặc dù dầu nhẹ hơn nước.

11

2.5 Tính nhớt (Viscosity)

a Thí nghiệm và giả thuyết nhớt của Newton

12

 Thí nghiệm:

- Hai tấm phẳng (I) và (II) song song (I) chuyển động với vận tốc v=const, tấm (II) cố định Ở giữa hai tấm phẳng

có một lớp chất lỏng chiều cao h (h<<S)

F fT

0

 Kết luận từ thí nghiệm của Newton:

13

 Những phần tử chất lỏng nằm trên tấm (I) chuyển động cùng tấm (I), với vận tốc v.

 Những phần tử chất lỏng nằm trên tấm (II) có vận tốc v=0

 Những phần tử chất lỏng nằm giữa (I) và (II) vận tốc phân

bố theo qui luật tuyến tính.

x O

y

h

I

II

v0=const dy

dv

v=v0 (v+dv) v

 Giả thuyết nhớt của Newton:

- Newton giả thuyết rằng: khi chất lỏng chuyển động,

nó chảy thành từng lớp vô cùng mỏng với vận tốc khác nhau, do đó nó trượt lên nhau Giữa các lớp chất lỏng chuyển động tương đối, xuất hiện lực ma sát: Lực nội ma sát hay lực ma sát trong

- Đặc tính của chất lỏng gây ra lực ma sát trong gọi là tính nhớt Lực ma sát trong gọi là lực nhớt

- Tính nhớt của chất lỏng chỉ xuất hiện khi chất lỏng chuyển động

 Trong đó:

- T: Lực nhớt trên diện tích S

- S: Diện tích tiếp xúc giữa hai lớp chất lỏng trên

đó xảy ra hiện tượng nội ma sát.

- dv/dy: Gradien vận tốc theo phương y vuông góc với dòng chảy.

- µ : Hệ nhớt động lực học

15

] N

[ dy

dv

S

T = µ

] m / N

[ dy

dv

µ

= τ

- Ứng suất tiếp do lực nhớt gây ra

b Các loại hệ số nhớt và đơn vị đo.

 Hệ số nhớt động lực µ (Dynamic viscosity):

Đơn vị:

[N.s/m2], [kG.s/m2], Poazơ [P], Centi Poazơ [cP].

1P = 100 cP = 1 [dyn.s/cm2] = 0,1 [N.s/m2]

 Hệ số nhớt động ν (Kinematic viscosity)

Đơn vị:

[m2/s], Stốc [St], centiStốc [cSt],…

St = 100 cSt = 10-4 m2/s

16

] s / m

[ 2

ρ

µ

= ν

c Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính nhớt của chất lỏng:

d Dụng cụ đo hệ số nhớt động 18

] N

[ e

v S

F = µ

int

r

v = ω

drum

r.

P

M =

int

r.

F

M =

h ) r 2 (

S = π int

Quả nặng

Chất lỏng

Xylanh bình quay phía trong

Bình ngoài

cố định

P

e

h

] m / s N

[

h r 2

e r.

P

int

drum

ω π

= µ

3 LỰC CỦA CHẤT LỎNG

 L c kh i: ự ố

- Là l c tác d ng lên ự ụ phân t ch t l ng ố ấ ỏ , t l ỷ ệ

v i kh i l ớ ố ượ ng phân t ố

ch t l ng đó ấ ỏ

VD: Tr ng l c, l c ọ ự ự quán tính,…

 L c m t: ự ặ

- Là l c tác d ng lên ự ụ phân t ch t l ng, ố ấ ỏ t l ỷ ệ

v i di n tích ớ ệ b m t ề ặ tác d ng (áp l c) ụ ự

VD: Áp l c c a ch t ự ủ ấ

l ng tác d ng lên đ nh ỏ ụ ỉ piston, l c n i ma sát,… ự ộ

19

4 CHẤT LỎNG LÝ TƯỞNG

 Để đơn giản và thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta

đi nghiên cứu những mô hình đơn giản: mô hình chất

lỏng lý tưởng.

- Không có tính nhớt ( µ =0).

- Có tính di động tuyệt đối.

- Hoàn toàn không chống được lực kéo và lực cắt.

- Hoàn toàn không nén được ( ρ =const).

20

Là chất lỏng!