Chương 2: Tính chất học lưu chất Bài giảng TS Nguyễn Quốc Ý nguyenquocy@hcmut.edu.vn Ngày 26 tháng năm 2013 Nội dung cần nắm Các tính chất học: ρ, γ, δ, K , ν, µ Định luật Newton ma sát nhớt τ, du {dy + Bài tập Các tượng: căng bề mặt, mao dẫn, cavitation / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Khối lượng riêng ρ Tổng quát ρ khối lượng thể tích tương ứng m  – , kg {m3 V Theo nhiệt độ :ρ × nhiệt độ Õ Đo Khối lượng riêng: - đo m, đo V – - Cách khác? / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Khối lượng riêng chất khí: khí lý tưởng (khí không gần trạng thái hóa lỏng) ρ p RT đó: p : áp suất tuyệt đối (N/m2 ) T : nhiệt độ tuyệt đối ( ¥ K) R : số chất khí (J {pKg ¥ Kq), 287.1J {pKg ¥ Kq e.g 20 ¥ C=293.15 ¥ K, pat  101KN {m2 p 101, 000 ρair   287x293.15  1.2kg {m3 RT  101, 000N {m2 / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Tỉ trọng/ tỉ khối: tỉ số KLR ρ chất KLR nước ρw ¥ C (1000kg {m3 ) δ  ρρ w Trọng lượng riêng: trọng lượng thể tích đơn vị (1m3 , 1l ) γ  ρg , N {m3 Thể tích riêng: thể tích khối lượng đơn vị υ  ρ , m3{kg / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt Độ nhớt lưu chất: thể tính chất gì? (so sánh cốc nước- cốc syrup) độ nhớt lớn, ma sát lớn hay nhỏ? so sánh: nước & dầu chảy mặt nghiêng bôi trơn / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Thí nghiệm độ nhớt- ma sát Chất lỏng hai phẳng (mặt cố định, mặt có vận tốc U  const.) Lực F cần để đẩy mặt F cần để di chuyển phẳng= ứng suất tiếp, ∼ U, ∼ A h F U τ  µ A h µ: độ nhớt, hay hệ số nhớt, hay hệ số nhớt động lực học / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Mở rộng: phân bố vận tốc tuyến du U  dy tính, h Tổng quát τ du  µ dy Định luật Newton ma sát nhớt, Lực ma sát F du  τ Ama sát  τ dy Ama sát Bàn luận: Ama sát phẳng, trục tròn Làm để giảm ma sát hai bề mặt / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Lưu chất Newtonian & Phi-Newtonian Quan hệ τ du {dy cho Lưu chất Newton: y  a.x, Lưu chất Phi Newton: y $ a.x Lưu chất lý tưởng: τ  hay µ  / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Các công thức thực nghiệm: Khí : công thức Sutherland CT 3{2 µ T  S Lỏng : công thức Adrade µ  De B {T g Đơn vị µ: Pa s, , m.s Poise (P) 1P=100cP=0.1Pas Bàn luận: ví dụ thực tế? ứng xử khác nhiệt độ tăng chất lỏng chất khí? / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt động học ν µ ρ thể ảnh hưởng độ nhớt lên chuyển động (vận tốc, PT Navier-Stokes) Đơn vị: m2 {s, St 1St  1cm2{s cần nhớ Độ nhớt nước điều kiện thường, Khối lượng riêng nước điều kiện thường 10 / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Tính nén Tính nén β mà m  ρ– , K V K dp  dρ{ρ Nén, giãn nở khí: - đẳng nhiệt: p thể tích V áp suất p Ñ thể – tích –   d– áp suất p   dp, V V vậy: dp suất đàn hồi: K  ¡ d– {– V V  ρRT Ñ p  const Ñ K  p ρ - đoạn nhiệt: p  const Ñ K  kp ρk cp where k  cv So sánh K β chất lỏng- khí 11 / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Sức căng bề mặt Xét giọt nước/ chất lỏng (đơn giản hóa) hình cầu: σ σ : sức căng bề mặt (N/m) ∆p : chênh lệch áp suất bên bên giọt chất lỏng R cân lực: πdσ ∆ pπ R2 σ or ∆p  2σ{R  ∆pπR 12 / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Mao dẫn θ 2π Rσ θ h γ π R 2h h 2R (a) (b) (c) Hình: a) dính ướt b) free-body diagram c) không dính ướt Cân lực theo phương đứng: lực căng bề mặt= trọng lực 2πRσ cos θ   γπR 2h ñ h  2σcosθ ¼ 0, nên h W R γR nước/cồn - ống thủy tinh: θ ≈ ¥ , thủy ngân- ống thủy tinh: θ ≈ 130 ¡ 140 ¥ 13 / 14 Chương 2: Tính chất học lưu chất Áp suất bão hòa-Cavitation  ASHBH Ñ bắt đầu sôi! Trong dòng lưu chất, vận tốc lớn Ñ as nhỏ, Áp suất bên chất lỏng Ñ Ñ sôi cục bộ, cavitation HẾT CHƯƠNG 2! 14 / 14