1. Trang Chủ
  2. Kiến trúc - Xây dựng
  3. Bài giảng thủy lực đại cương - Chương 1

Bài giảng thủy lực đại cương - Chương 1

Thủy lực học là ngành kĩ thuật nghiên cứu về các vấn đề mang tính thực dụng bao gồm: lưu trữ, vận chuyển, kiểm soát, đo đạc nước và các chất lỏng khác. Tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên học chuyên ngành kỹ thuật xây dựng có tư liệu tham khảo để ôn học tập tốt ôn thi đạt kết quả cao. TRƯ NG ð I H LC C ð I CƯƠNG TP. HCM TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y TH ChY L 1: C cðưng ch ƯƠNG BÁCH KHOA ương ð tr I C t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Khoa KTXD - B môn KTTNN N I DUNG MÔN H C Chöông 1. Ñaëc tính

Thể loại Tài liệu miễn phí Kiến trúc - Xây dựng

Số trang 7

Ngày tạo 8/29/2018 8:31:03 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước

Tên tệp

Tải Bài giảng thủy lực đại cương - Chương 1 (.pdf)

Xem mẫu

  1. TRƯ NG ð I H LC C ð I CƯƠNG TP. HCM TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y TH ChY L 1: C cðưng ch ƯƠNG BÁCH KHOA ương ð tr I C t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Khoa KTXD - B môn KTTNN N I DUNG MÔN H C Chöông 1. Ñaëc tính chaát loûng. Chöông 2. Thuûy tænh hoïc. Chöông 3. Cô sôû ñoäng löïc hoïc chaát loûng. Chöông 4. Ño ñaïc doøng chaûy. Chöông 5. Toån thaát naêng löôïng. Chöông 6. Doøng chaûy coù aùp trong maïng löôùi oáng. Chöông 7. Löïc taùc duïng leân vaät caûn. Chöông 8. Doøng chaûy oån ñònh ñeàu trong keânh. Gi ng viên: PGS. TS. NGUY N TH NG Chöông 9(*). Doøng chaûy oån ñònh khoâng ñeàu trong E-mail: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr keânh. Chöông 10(*). Ñaäp traøn. Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/ PGS. TS.Thuûy n Th cô sô môû roäng (*) : Nguy löïc ng 1 2 Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG TH ChY L 1: C cðưng ch ƯƠNG ương ð tr I C t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng MUÏC ÑÍCH MOÂN HOÏC TÀI LI U THAM KH O - Nghieân cöùu caùc quy luaät cuûa chaát loûng khi 1. Thuûy löïc 1. TS. Nguyeãn Caûnh Caàm vaø all. ñöùng yeân, chuyeån ñoäng. 2. Thuûy löïc 2. TS. Nguyeãn Caûnh Caàm vaø all. - Nghieân cöùu söï taùc ñoäng töông hoå giöõa nöôùc 3. Cô hoïc chaát loûng. PGS. TS. Nguyeãn Thoáng. vaø moâi tröôøng lieân quan. (Löu haønh noäi boä) • CHAÁT LOÛNG (ví duï nöôùc) Tài li u gi ng download t Web: Khoâng coù hình daïng cuï theå, phuï thuoäc vaøo vaät http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong chöùa. Kieåm tra cuoái kyø: Thi vieát 90 phuùt (Cho pheùp xem taøi lieäu) 3 4 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chöông 1 HEÄ THOÁNG ÑÔN VÒ Ñeå moâ taû caùc ñaïi löôïng vaät lyù, coù 3 ñôn vò ÑAËC TÍNH CHAÁT LOÛNG tham khaûo cô baûn laø chieàu daøi, khoái löôïng vaø kho ng thôøi gian. Nghieân cöùu caùc tính chaát vaät lyù, cô hoïc Vôùi heä thoáng SI (Systeme Internationale): cô baûn cuûa chaát loûng (ví duï nöôùc). - cho chieàu daøi laø meøtre (m) - cho khoái löôïng (Kg) - cho thôøi gian (s) Heä thoáng ñôn vò Anh-Myõ: feet, lb, s 5 6 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng 1
  2. TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng KHOÁI LÖÔÏNG RIEÂNG CUÛA COÁ THEÅ ρ =P/V ðƠN V C A L C N (Newton) P: khoái löôïng (kg), V theå tích (m3) Troïng löôïng W [N] = Khoái löôïng [Kg] * g(9.81) [m/s2] [N] (Newton) = [kg]*[m/s2] ρ= k/löôïng cuûa moät ñôn vò theå tích = γ/g (kg/m3) Chuù yù: W =P.g (N); ρnuoc=1000 kg/m3 TROÏNG LÖÔÏNG RIEÂNG (γ) = W/V (N/m3) (V theå tích) • TYÛ TROÏNG CUÛA COÁ THEÅ • Troïng löôïng rieâng γ cuûa moät vaät theå laø troïng löôïng cuûa 1 ñôn vò theå tích cuûa vaät theå ñoù. Tyû troïng cuûa moät coá theå laø giaù trò chæ tyû soá giöõa • Cho chaát loûng, γ coù theå laáy laø haèng soá trong tröôøng troïng löôïng coá theå vaø troïng löôïng cuûa moät ñaïi hôïp coù söï thay ñoåi aùp suaát. löôïng tham khaûo (nöôùc) laøm chuaån coù cuøng theå • Troïng löôïng rieâng ñôn vò cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä bình tích. thöôøng +40 C laø 9810 N/m3, cuûa thuûy ngaân laø 134000 Tyû troïng khoâng coù ñôn vò (khaùc vôùi ρ) N/m3. 7 8 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng TÍNH NHÔÙT CUÛA CHAÁT LOÛNG Taám baûng di SƠ ð THÍ NGHI M • Moïi chaát loûng ñeàu coù tính nhôùt. Tính nhôùt y chuyeån vaän toác V TÍNH NH T C A gaây ra söï töông taùc cuûa caùc phaân töû chaát V CH T L NG loûng khi coù söï chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa chuùng vôùi nhau. Löïc F dV dy y • Nhôùt cuûa chaát loûng laø moät ñaëc tính xaùc ñònh tính choáng laïi löïc caét. • Ñaây laø moät trong nhöõng nguoàn goác gaây ra toån thaát naêng löôïng khi chaát loûng chuyeån Chaát loûng ñoäng. Taám baûng coá ñònh 9 10 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Ta coù: F(N) : löïc taùc duïng. V FV ⇒F≈A ⇒τ≈ = τ(N/m2): öùng suaát tieáp tuyeán sinh ra do tính nhôùt chaát loûng. y Ay A(m2): dieän tích tieáp xuùc. dV ⇒τ=µ µ(?) : heä soá nhôùt ñoäng löïc hoïc, phuï thuoäc loïai dy chaát loûng (xem baûng sau). Vì: ν = µ / ρ: heä soá nhôùt ñoäng hoïc. V dV = Baøi taäp: Duøng p/p phaân tích ñôn vò, xaùc y dy ñònh ñôn vò cuûa µ vaø ν. 11 12 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng 2
  3. TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng SÖÙC CAÊNG BEÀ MAËT – HIEÄN TÖÔÏNG MAO DAÃN µ (kg/ms) Chaát loûng t° C - Moät phaân töû naèm beân trong chaát loûng caân baèng seõ Daàu xaêng thöôøng 18 0.0065 bò taùc duïng loâi keùo bôûi caùc löïc trong moïi höôùng, vaø Nöôùc 20 0.0101 vectô toång hôïp cuûa caùc löïc naøy seõ trieät tieâu. Daàu hoûa 18 0.025 - Moät phaân töû ôû beà maët cuûa chaát loûng coøn bò taùc duïng Daàu moû nheï 18 0.25 bôûi moät löïc dính beân trong vaø coù phöông thaúng goùc vôùi beà maët. Do ñoù seõ laøm di chuyeån caùc phaân töû Daàu moû naëng 18 0.4 theo höôùng ngöôïc laïi vôùi löïc naøy, vaø phaân töû ôû beà Daàu tourbin 20 1.528 maët mang nhieàu naêng löôïng hôn laø caùc phaân töû ôû Daàu nhôøn 20 1.72 beân trong. Glycerin 20 8.7 13 14 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng XAÙC ÑÒNH AÙP SUAÁT TRONG CHAÁT LOÛNG BAÈNG AÙP SUAÁT TRONG MOÂI TRÖÔØNG CHAÁT LOÛNG P/P PHAÂN TÍCH ÑÔN VÒ Giaû thieát p = f(ρ,g,h)=ρxgyhz Khí tr i (pa) Ta coù: [p] =[ρ]x[g]y[h]z h1 N/m 2 =(kg/m3)x.(m/s2)y.(m)z pA g A h2 Chuù yù N=kg*m/s2 ta coù : (kg)1(m)-1 (s)-2 =(kg)x.(s)-2y.(m)y+z-3x Nư c, ρ B Ñoàng nhaát hoùa 2 veá ta coù: x =1; y =1 vaø z=1 pA aùp suaát taïi ñieåm A trong moâi tröôøng chaát loûng. Töø ñoù ta coù keát quaû: p =ρgh=γh (N/m2) 15 16 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Gia t c tr ng Áp su t dư: CHÚ Ý trư ng (9.81m/s2) p =ρgh=γh (N/m2) Áp su t dư Tính áp su t p v i gi thi t ch n áp su t khí tr i pa làm chu n Kh i lư ng Kho ng cách “th ng (pa=0). ñ ng” t ñi m xét riêng ñơn v ñ n m t thoáng ch t l ng (nư c ρ (th c ho c kéo dài) 3 17 18 =1000kg/mTh PGS. TS. Nguy n ) PGS. TS. Nguy n Th ng ng 3
  4. TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng SAI BI T ÁP SU T GI A 2 ðI M Áp su t tuy t ñ i pt: TRONG CÙNG MÔI TRƯ NG pt =ρgh+pa=γh+pa (N/m2) CH T L NG Áp d ng công th c tính áp su t nêu trên t i hai v trí ky hi u 1 & 2 khác nhau ta có: Áp su t p1=ρgh1=γh1 (1) khí tr i p2=ρgh2 =γh2 (2) 19 20 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng SAI BIEÄT AÙP SUAÁT (1) & (2) (N / m ) p 2 − p1 = γ (h2 − h1 ) Khí tr i 2 p 2 = p1 + γ (h 2 − h1 ) = p1 + ρg(h 2 − h1 ) h1 trong ñoù γ=ρg laø troïng löôïng ñôn vò cuûa chaát loûng [1] h2 (N/m3) vaø (h2-h1) chæ sai bieät chieàu saâu giöõa hai p1 γ(h2- h1) [2] ñieåm xeùt (m). Nư c, ρ p2 ⇒ p 2 = p1 + γ (h 2 − h1 ) Áp su t sinh ra do c t ch t l ng có chi u cao (h2-h1) 21 22 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng • Neáu ñieåm thöù nhaát naèm ôû beà maët töï do cuûa TÍNH CHAÁT chaát loûng vaø quy öôùc h coù chieàu döông theo höôùng phía döôùi (vaøo taâm quaû ñòa caàu), choïn Giaû söû aùp suaát taïi maët thoaùng aùp suaát khí trôøi laøm chuaån, phöông trình gia taêng giaù trò ∆p taát caû treân seõ trôû thaønh: (N / m ) p = γh giaù trò aùp suaát trong moâi 2 tröôøng seõ gia taêng baèng giaù • Phöông trình naøy ñöôïc aùp duïng vôùi ñieàu kieän γ laø haèng soá (hay bieán ñoåi raát ít theo h trò naøy. nhaèm ñaûm baûo khoâng sinh ra sai soá ñaùng keå trong keát quaû). 23 24 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng 4
  5. TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Ñôn vò cuûa aùp suaát ñöôïc cho bôûi: px dF( N) p( N / m 2 ) = Vi phân l c dA( m 2 ) h trong ñieàu kieän ôû ñoù löïc F laø phaân boá ñoàng p nhaát treân dieän tích A, ta coù: p = p x + ρgh F( N) p( N / m 2 ) = ⇒ p′ = p + ∆p = p x + ∆p + ρgh A(m 2 ) 25 26 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng p = ρgh = γh = γ (Z mat − thoang − Z ) Ta có: NGUYEÂN LYÙ Khí tr i h BÌNH BÌNH Zmat-thoang p Nư c, ρ THOÂNG NHAU THOÂ Z M t chu n ⇒ if γ = const ⇒ Z = hs. ⇒ p = hs. 3/8/2011 27 28 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Caùc ñieåm coù cao trình nhö nhau (coù cheânh COÄT CHAÁT LOÛNG TÖÔNG ÑÖÔNG leäch ñoä cao baèng khoâng) vaø cuøng naèm Coät chaát loûng h töông ñöông vôùi trong moät loaïi chaát loûng lieân tuïc coù ρ (γ) laø haèng soá coù aùp suaát baèng nhau. aùp suaát p laø chieàu cao cuûa coät chaát loûng (tr ng lư ng rieâng γ) ρ2 [2] [1] ñoàng chaát ñöôïc xaùc ñònh nhö A sau: B p (N / m 2 ) ZA ZB=ZA h (m ) = ρ1 γ (N / m 3 ) O O pA=pB Maët chuaån O-O 29 30 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng 5
  6. TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng CO DAÕN THEÅ TÍCH THEO AÙP SUAÁT ðƠN V ÁP SU T (N/m2) MODULE ÑAØN HOÀI (E) Xét c t nư c cao 10m. ð nh nghĩa: Tyû soá cuûa söï thay ñoåi giaù trò aùp suaát (dp) H=10m töông öùng vôùi söï thay ñoåi cuûa 1 ñôn vò theå tích Áp su t t i A: (dV/V0 ): pA=ρgH=98100 N/m Nư c 2 dp ( N / m 2 ) (nöôùc 0.21.1010 N/m2) E=− A =98100 Pa (Pascal) dV / V0 = 1 at =1 kgf/cm2=1 bar =98100 N/m2 (daáu – vì dp vaø dv luoân traùi daáu vaø ñeå coù E döông) heä soá co daõn theå tích theo aùp suaát (βv) ñöôïc ñònh nghóa Chú ý: 1 kgf = 1kg*g(m/s2) = 9,81 N bôûi: 1 1 dV βv = =− (m 2 / N ) 31 32 E V0 dp PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng CO DAÕN THEÅ TÍCH VÌ NHIEÄT Baøi 1. Cho bieát V=5 m3 daàu coù troïng löôïng W=41.3 KN. Tính troïng löôïng rieâng γ vaø Heä soá co daõn vì nhieät βT duøng ñeå chæ söï bieán khoái löôïng rieâng ρ cuûa daàu. Cho bieát gia toác ñoåi cuûa theå tích dV, vôùi theå tích ban ñaàu V0 troïng tröôøng g=9.81 m/s2. khi nhieät ñoä thay ñoåi dT0C: Baøi 2. Tìm söï thay ñoåi theå tích cuûa 1 m3 nöôùc 1 dV βT = (1 / 0 C ) khi aùp suaát gia taêng 2 at. Cho bieát heä soá co V0 dT giaõn theå tích do söï thay ñoåi aùp suaát laø: Ñoái vôùi chaát loûng thöôøng caùc giaù trò βT raát beù, coù theå boû qua vaø xem nhö chaát loûng khoâng β V = 5.10 −5 (cm 2 / kgf ) co giaõn döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä. Laáy g=9,81m/s2. 33 34 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Baøi 3. Theå tích nöôùc seõ giaûm ñi bao nhieâu khi Baøi 5. Moät beå kín chöùa ñaày daàu döôùi aùp suaát 5 aùp suaát taêng töø 1 at leân 51 at, neáu theå tích at. Khi thaùo ra ngoaøi 50 lít daàu (bình vaãn ban ñaàu laø V0 =100 dm3. Cho bieát heä soá co ñaày), aùp suaát trong beå giaûm xuoáng coøn 3 at. daõn theå tích theo aùp suaát cuûa nöôùc Xaùc ñònh dung tích beå chöùa V0, cho bieát heä βv=5.0*10-10 m2/N (ÑS. -0.245l). soá co daõn theå tích theo aùp suaát cuûa daàu laø βv=7,55.10-10 m2/N (337.5m3). Baøi 4. Bieát raèng vôùi theå tích nöôùc ban ñaàu V0=4 m3 seõ giaûm ñi 1 dm3 khi aùp suaát gia Baøi 6. Daàu trong moät oáng daãn coù heä soá nhôùt taêng 5 at. Tính module ñaøn hoài E cuûa nöôùc. ñoäng hoïc ν=0,64*10-5 m2/s vaø khoái löôïng rieâng ρ=900 kg/m3. Giaû söû gradient vaän toác taïi thaønh ñöôøng oáng daãn laø dV/dy=4 s-1. Tính öùng Nguy tntieápgdo ma saùt nhôùt taïi thaønh oáng. 36 suaá Th n 35 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. 6
  7. TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Baøi 7. Tính aùp suaát dö p taïi A & B cho caùc Baøi 8. Cho bình thoâng nhau nhö hình. Hai chaát tröôøng hôïp sau: loûng khoâng troän laãn nhau coù ρ1=1000kg/m3 (a) vaø ρ2=1200kg/m3. Tính cheânh leäch h cuûa 2 (c) maët thoaùng. Laáy g=10m/s2. h=8m ρ=1000kg/m 3 Không khí (pa) h1=5m ρ1=800kg/m3 h=? A ρ1 A h2=3m B ρ2 H1=2m h1=2m ρ2=1000kg/m3 h2=2m A ρ=1000kg/m3 Laáy g=10m/s2. (b) 37 38 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng Chương 1: ð c trưng ch t l ng Bình kín Baøi 10. Cho thí nghieäm nhö hình veõ. Khoaûng Bài 9. Tính Hx: giöõa hai taám song song caùch nhau 4mm laø Khi tr i Không khi chaát loûng coù heä soá nhôùt ñoäng löïc laø pdư=0.4at µ=1,72kg/ms. Taám di chuyeån phía treân vôùi h2 =2m ρ2 =800kg/m3 vaän toác v=0.5m/s coù dieän tích S=1m2. Xaùc Hx=? ñònh löïc F. h1 =8m ρ1 =1000kg/m3 Taám di chuyeån B Daàu A V=0,5m/s e = 4mm F Laáy g=10m/s2. Taám coá ñònh 39 40 PGS. TS. Nguy n Th ng PGS. TS. Nguy n Th ng TH Y L C ð I CƯƠNG Chương 1: ð c trưng ch t l ng HT 3/8/2011 41 PGS. TS. Nguy n Th ng 7
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học