TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG o0o  BÀI GIẢNG  THỦY LỰC VÀ CẤP THOÁT NƯỚC  NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP & QUẢN LÝ ĐÔ THỊ  Giáo viên: ThS.NGUYỄN ĐĂNG KHOA CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất III./ Lực tác dụng trong lưu chất CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu: 1./ Đònh nghóa môn học: -Cơ lưu chất là một môn khoa học nghiên cứu các quy luật chuyển động và đứng yên của lưu chất và các quá trình tương tác lực của nó lên các vật thể khác. 2./ Đối tượng nghiên cứu: Lưu chất gồm: chất lỏng, chất khí và plasma *Tính chất : - Lực liên kết phân tử yếu -> có hình dạng của vật chứa nó. - Tính chảy được -> không chòu lực cắt và lực kéo - Tính liên tục 3./ Phương pháp nghiên cứu: - Các đònh luật Cơ học của Newton và các đònh luật về bảo toàn và chuyển hoá trong cơ học các phương trình mô tả trạng thái giải u, p - Phương pháp giải: + phương pháp giải tích + phương pháp thực nghiệm I./ Đònh nghóa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu(tt) II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất: 1./ Khối lượng riêng : -Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vò thể tích lưu chất. Thứ nguyên: [ ] = ML -3 Đơn vò: kg/m 3 - Trọng lượng riêng : là lực tác dụng cuả trọng trường lên khối lượng của một đơn vò thể tích chất đó.  =  g Thứ nguyên: [ ] = ML -3 Đơn vò: kgf/m 3 hay N/m 3 - Tỷ trọng: tỷ số giữa trọng lượng riêng  của một chất với trọng lượng riêng của nước  n ở điều kiện chuẩn  = /  n Ví dụ: Tỷ trọng của thủy ngân ở 20 0 C là 13,6 V m V     lim 0  2./ Khí lý tưởng: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng: p =  RT +p là áp suất tuyệt đối (N/m 2 = pascal= J/m 3 ) +  là khối lượng riêng (kg/m 3 ) +T là nhiệt độ tuyệt đối (độ Kelvin 0 K) + R là hằng số, phụ thuộc chất khí + M là phân tử khối của chất khí Ví dụ: Một bình có thể tích 0,2m 3 , chứa 0,5kg Nitrogen. Nhiệt độ trong bình là 20 0 C. Xác đònh áp suất khí trong bình? Giải: Giả thiết khí Nitrogen là khí lý tưởng. Hằng số khí lý tưởng của Nitrogen là R= 0,2968kJ/kg.K. Áp suất tuyệt đối trong bình là: kPaKx Kkg kJ x m kg RTp 218)20273( . 2968,0 2,0 5,0 3   II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): 3./ Tính nén được: Suất đàn hồi đặc trưng cho tính nén được của lưu chất. - Đối với chất lỏng:  Nước ở 20 0 C có E n = 2,2x10 9 N/m 2 Lưu chất được xem là không nén được khi khối lượng riêng thay đổi không đáng kể ( = const). Chất lỏng thường được xem là không nén được trong hầu hết các bài toán kỹ thuật. Ví dụ: Một xilanh chứa 0,1 lít nước ở 20 0 C. Nếu ép piston để thể tích giảm 1% thí áp suất trong xilanh tăng lên bao nhiêu? Giải: Ở 20 0 C, suất đàn hồi của nước E n = 2,2x10 9 N/m 2 Thể tích giảm 1%: dV/V = -1/100 Vậy áp suất tăng: dP = -E n dV/V = 2,2x10 9 x10 -2 = 2,2x10 7 N/m 2 = 2,2x10 7 Pa II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất(tt): - Đối với chất khí: + Nếu khí lý tưởng và quá trình nén đẳng nhiệt (T = const) Từ phương trình p =  RT => p/  = const hay pV = const + Nếu quá trình nén đẳng entropi (quá trình nén không ma sát và không có sự trao đổi nhiệt): p/p k = const k = c p /c v c p ‟ nhiệt dung đẳng áp R = c p ‟ c v c v ‟ nhiệt dung đẳng tích Vận tốc truyền âm trong lưu chất: Đối với khí lý tưởng trong quá trình nén đẳng entropi: Ví dụ: không khí ở 15,5 0 C với k =1,4; R = 287 m 2 /s 2 K => vận tốc truyền âm trong không khí là c= 340,5m/s. Nước ở 20 0 C có E = 2,2GN/m 2 và =998,2kg/m 3 => c =1484 m/s  E d dp c  kRT kp c   [...]... Ngọai lực gồm lực khối và lực mặt 1./ Lực khối: Là ngọai lực tác dụng lên mọi phần tử của thể tích lưu chất và tỷ lệ với khối lượng lưu chất - Vector cường độ lực khối F F  lim f V V 0 Ví dụ: Trọng lực: Fg Lực quán tính: F  a Lực ly tâm: F  2r A V, V f III Lực tác dụng trong lưu chất(tt): 2. /Lực mặt: Là ngọai lực tác dụng lên thể tích lưu chất thông qua bề mặt bao bọc và tỷ lệ với... của nước 200C trong ống do hiện tượng mao dẫn không quá 1mm Giải: Từ h  2 cos  Suy ra: R =2cos/R R 0C có  = 0,0728 N/m và  =9789 N/m3 Nước ở 20 ) Vì   00nên để có h = 1mm thì R  2(0,07283N / m3  0,0149m (9789 N / m )(10 m) Đường kính ống nhỏ nhất là : D = 2R = 0,0298m III Lực tác dụng trong lưu chất: Lực tác dụng chỉ có lực phân bố và được chia thành 2 lọai: +Nội lực +Ngoại lực Ngọai lực. .. nhớt động lực học : là một đặc tính của lưu chất liên quan đến ứng suất tiếp và chuyển động của lưu chất đó.Với lưu chất Newton,  là hằng số phụï thuộc loại lưu chất * Độ nhớt của chất lỏng giảm khi nhiệt độ tăng do các phân tử chất lỏng nằm sát nhau, hút lẫn nhau với một lực hút mạnh và lực cản giữa các lớp chất lỏng chuyển động tương đối phụ thuộc vào lực hút phân tử này Khi nhiệt độ tăng, lực hút... đònh độ chênh cột áp tónh và độ chênh áp suất giữa 2 điểm A và B Biết chất lỏng (1) là nước  nước = 1000kg/m3 (2) là thủy ngân Hg = 13,6, h =0,7m, b-a = 0,3m Giải: Phương trình thủy tónh áp dụng cho các cặp điểm A-M, M-N, N-B: zA  pA   zM  n zB  pB  zM  Hay   zN   A pN (1)  b n  zN  pM  pN  Hgh Hg B n n pM pM pN a  Hg Độ chênh cột áp tónh giữa 2 điểm A và B là  pA   pB  HAB... axyz Hai lọai lực thông thường: d F  d F B  d F S Lực khối: d F B  F xyz F - lực khối tác dụng lên một đơn vò khối lượng lưu chất Lực mặt  áp lực: p x   p x   dFSx   p yz   p   yz x 2   x 2   p  - xyz x Vậy phương trình cơ bản tónh học lưu chất là:  1 p Fx  0   x   1 p Fy  0   y   1 p Fz  0   z  hay F  1 grad ( p)  0  Nếu lực khối tác... u+du lực cắt, khi có lực này tác dụng, nó sẽ dy u chảy và xuất hiện lực ma sát bên trong du x Chia lưu chất thành các lớp song song, ứng suất ma sát giữa các lớp do sự chuyển động tương đối giữa chúng phụ thuộc vào gradient vận tốc du/dy Đặc trưng cho ma sát giưã các phần tử lưu chất trong chuyển động => Đònh luật ma sát nhớt Newton du   dy : ứng suất tiếp, đơn vò N/m2=Pa : độ nhớt động lực học,... điểm A và B là: pAB  [HAB  zA  ZB ]xn  (8,82m  0,3m) x9810 N / m3  89,467 KPa III./ Lưu chất tónh trong trường trọng lực: 1./ Áp lực thủy tónh trên một diện tích phẳng Cho 1 tấm phẳng, diện tích A nằm chìm trong chất lỏng và nghiêng một góc  so với bề mặt chất lỏng p0 Bề mặt chất lỏng O  h dF hC F p0 y yC yD Khối lượng riêng =  x dA y C D *Độ lớn: Xét một vi phân diện tích dA, áp lực tác... góc vào diện tích và có giá trò: => dF = pdA p = p0 + h Áp lực tác dụng lên tòan bộ diện tích: F   pdA   ( p0  h)dA   ( p0  y sin  )dA A A A  p 0 A   sin   yd A A  p0 A   sin yC A  p 0 A  hC A  pC A Vậy: F = pCA = (p0 + hC)A pC là giá trò áp suất tại trọng tâm C của tấm phẳng *Điểm đặt lực D: - Vi phân moment của áp lực đối với trục quay Ox: dM0x =ydF - Moment của áp lực trên... Moment tính theo áp lực F: M0x =yD F (**) Từ (*) và (**) Suy ra điểm đặt lực D 2  sin  ( J xC  yC A) yD  F J xC y D  yC  yC A J e  xC Độ lệch tâm yC A Xét moment của áp lực trên tòan bộ diện tích A đối với trục quay Oy Chứng minh tương tự : J xyC xD  xC  yC A Nếu bề mặt phẳng có dạng đối xứng: =>JxyC = 0 => xD = xC Nên chỉ cần xác đònh yD là đủ + Xét trường hợp p0  0 Đưa về bài tóan tương đương... lực khối tác dụng chỉ là trọng lực, phương trình cơ bản tónh học lưu chất trở thành: g  1  p  a  0 g - vector gia tốc trọng trường a - vector gia tốc của phần tử lưu chất I./ Khái niệm (tt): 3./ Lưu chất tónh trong trường trọng lực: Phân bố áp suất trong lưu chất tónh tuyệt đối + Lưu chất tónh so với hệ trục gắn liền với trái đất + Lực khối tác dụng chỉ là trọng lực + Hệ trục tọa độ với trục z . LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG o0o  BÀI GIẢNG  THỦY LỰC VÀ CẤP THOÁT NƯỚC  NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP & QUẢN LÝ ĐÔ THỊ  Giáo viên: ThS.NGUYỄN. động và đứng yên của lưu chất và các quá trình tương tác lực của nó lên các vật thể khác. 2./ Đối tượng nghiên cứu: Lưu chất gồm: chất lỏng, chất khí và plasma *Tính chất : - Lực liên. Tính chảy được -> không chòu lực cắt và lực kéo - Tính liên tục 3./ Phương pháp nghiên cứu: - Các đònh luật Cơ học của Newton và các đònh luật về bảo toàn và chuyển hoá trong cơ học các