Bài giảng các quá trình cơ học - Chương 3: Động học lưu chất

Nội dung bài giảng của chương 3 giúp các bạn nắm vững các khái niệm cơ bản về chuyển động không ổn định và chuyển động ổn định, dòng nguyên tố và dòng chảy, các yếu tố thủy lực của dòng chảy, ... mời các bạn tham khảo bài giảng để học tốt hơn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng các quá trình cơ học - Chương 3: Động học lưu chất CHƯƠNG 3 ĐÔNG HOC LƯU CHÂT ̣ ̣ ́1. CAC KHAI NIÊM CƠ BAN ́ ́ ̣ ̉ 1.1. Chuyên đông không ôn đinh và chuyên đông ôn đinh ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣Các yếu tố chuyển động bao gồm: - Áp suất thủy động P - Vận tốc phần tử lưu chất u - Gia tốc aBa yếu tố này thay đổi theo thời gian và không gian, được P = P( x , y, z, t )biểu diễn bằng hàm số: U = U ( x , y, z , t ) a = a ( x , y, z , t ) 1.1. Chuyên đông không ôn đinh và chuyên đông ôn đinh (tt) ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣ Chuyển động không ổn định là sự chuyển động mà cácyếu tố chuyên đông phụ thuộc vào thời gian, tức là: ̉ ̣ ∂P ∂U ∂a ≠ 0; ≠ 0; ≠ 0 ∂t ∂t ∂t Còn chuyển động ổn định là các yếu tố đó không phụthuộc vào thời gian,tức ∂P = 0 ⇒ P = const là: ∂t ∂U = 0 ⇒ U = const ∂t ∂a = 0 ⇒ a = const ∂tHình (H3.1a) là ví dụ biểu thị sự chuyển động không ổn địnhHình (H3.1b) là ví dụ biểu thị sự chuyển động ổn địnhTrong giáo trình này ta chỉ xét dòng chảy ổn định (H3.1b) 1.1. Chuyên đông không ôn đinh và chuyên đông ôn đinh (tt) ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣1.2. Quỹ đao, đường dong Quy ̣ ̀Kêt luân“Mỗi thời điểm cho một đường dòng và hai đường ́ ̣dòng không bao giờ cắt nhau” 1.3. Dong nguyên tố – Dong chay ̀ ̀ ̉Ngày nay khi nghiên cứu dòng chảy thủy lực, có hai lýthuyết sau: • Thứ nhất là ta coi dòng chảy gồm vô số dòng nguyên tố như (H3.2b), bài toán này dễ tính toán vì nó có kích thước hữu hạn nên gọi là bài toán một chiều •Thứ hai là ta coi dòng chảy gồm vô số phần tử chuyển động, bài toán này phức tạp hơn, nên gọi là bài toán 3 chiều 1.4. Cac yêu tố thuy lực cua dong chay ́ ́ ̉ ̉ ̀ ̉ ̣ ́1.4.1. Măt căt m31.4.2. Lưu lượng Q; s m3 Q = ∫A UdA; s ̣ ́ ̀1.4.3. Vân tôc trung binh Qm v= ; As2. PHƯƠNG TRINH LIÊN TUC ̀ ̣ U1 A 2 v1 A 2 = = hay U 2 A1 v 2 A13. PHƯƠNG TRINH BERNOULLI ̀3.1. Phương trinh Bernoulli cho lưu chât lý tưởng ̀ ́3.1. Phương trinh Bernoulli cho lưu chât lý tưởng (tt) ̀ ́ Phương trình Bernoulli của dòng nguyên tố lưu chất lýtưởng 2 2 PU P U 1+ 1 =Z + 2 + 2 Z+ 1γ 2γ 2g 2g Đối với lưu chất lý tưởng thì năng lượng vào bằng nănglượng đi ra, nên có thể viết dưới dạng tổng quát: P U2 Z+ + = const γ 2g3.2. Phương trinh Bernoulli cho lưu chât thực ̀ ́ P U2 U2 P Z + 1 + 1 >Z + 2 + 2 1γ 2γ 2g 2g Từ phương trình trên ta phát biểu như sau: “Đối với lưu chấtthực thì năng lượng giảm theo dòng chảy và có tên gọi là phươngtrình Bernoulli của dòng nguyên tố lưu chất thực (có độ nhớt)” 3.3. Phương trinh Bernoulli cho toan dong chay ̀ ̀ ̀ ̉3.3. Phương trinh Bernoulli cho toan dong chay (tt) ̀ ̀ ̀ ̉ Hệ số hiệu chỉnh động năng α U 3dA ∫ α= v 3A Phương trình Bernoulli của toàn dòng chất lỏng thực (cónhớt) 2 P2 α 2 v 2 P1 α1v1 2 + ∑h Z1 + + = Z2 + + 1→ 2 γ 2g γ 2g Ứng dung: Ngày nay phương trình Bernoulli được ứng ̣dụng rộng rãi để giải các bài toán thủy lực như: tính lưulượng dòng chảy qua thiết bị, qua ống dẫn, qua máng dẫn,qua sông ngòi..v.v3.3.1. Thứ nguyên cua phương trinh Bernoulli ̉ ̀• Mét cột lỏng (như cột nước, cột thủy ngân) viết tắt làmcl N• Pa; m 23.3 ...