Bài giảng Cơ lưu chất - Chương 1: Mở đầu & các tính chất của lưu chất - Nguyễn Thị Phương
CƠ LƯU CHẤT
Giảng viên: TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG
Bộ môn Cơ Lưu Chất
Tel.: 8 654 255
Phòng 304 B4
CƠ LƯU CHẤT
▪ 42 tiết (14 buổi × 3 tiết)
▪ Kiểm tra giữa kỳ (20%)
Tuần 8 45 phút
Chương 1 + 2 + 3 + 1 phần chương 4
▪ Thi cuối kỳ (80%)
90 phút
Toàn bộ chương trình
▪ Hình thức kiểm tra & thi: trắc nghiệm
CƠ LƯU CHẤT
Tài liệu tham khảo
▪ Giáo trình Cơ Lưu Chất (BM Cơ Lưu Chất)
▪ Bài tập Cơ Lưu Chất (BM Cơ Lưu Chất)
▪ Introduction to Fluid Mechanics
▪ Mécanique des Fluides
Chương 1
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
PHÂN BIỆT LƯU CHẤT & CHẤT RẮN
• Chất rắn « cứng » và khó biến dạng
• Lưu chất « mềm » và dễ biến dạng (có dạng của bình chứa)
lỏng
Lưu chất khí
plasma
➢ Lưu chất chảy khi chịu tác dụng (ví dụ khi ta khuấy cà phê)
➢ Chất rắn bị biến dạng hay bị cong
Sức hút phân tử: rắn > lỏng > khí
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
ĐỊNH NGHĨA LƯU CHẤT
• Lưu chất được xem là một môi trường liên tục
• Lưu chất là một chất biến dạng liên tục khi chịu tác dụng của
lực cắt, dù rất nhỏ
Các tính chất của lưu chất như khối lượng riêng, nhiệt độ, áp suất,
vận tốc … là những hàm liên tục phụ thuộc vị trí và thời gian.
ĐỊNH NGHĨA MÔN HỌC
• Môn Cơ học lưu chất nghiên cứu các qui luật đứng yên và
chuyển động của lưu chất và sự tương tác giữa lưu chất và vật rắn.
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
ĐỊNH NGHĨA MÔN HỌC (tt)
• Hiểu biết các qui luật cơ bản của môn Cơ học lưu chất giúp ta
phân tích, hiểu và cải tiến các hệ thống trong đó lưu chất
chuyển động.
Ví dụ:
✓ Hệ thống sưởi hoặc thông gió.
✓ Hệ thống đường ống.
✓ Chuyển động của dòng khí quanh máy bay, ôtô hoặc của
dòng nước quanh tàu thủy, tàu ngầm …
✓ Dòng chảy trong các máy thủy khí (bơm, quạt, máy nén,
tuabin …)
✓ Dòng chảy trong các ống thay thế mạch máu, tim nhân
tạo, các máy trợ giúp tim, phổi …
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH CHẤT LƯU CHẤT
♦ Khối lượng riêng là khối lượng của 1 đơn vị thể tích lưu
chất
m
= lim
→0
-3
thứ nguyên:
đơn vị:
= ML = FT2L-4
kg m3
(hệ SI)
✓ Khối lượng riêng của chất lỏng thông thường ít bị ảnh
hưởng bởi sự thay đổi của áp suất và nhiệt độ.
✓ Ngược lại sự thay đổi của áp suất và nhiệt độ ảnh
hưởng nhiều đến khối lượng riêng của chất khí
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
Nhieät ñoä, oC
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc, phuï thuoäc nhieät ñoä
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
♦ Trọng lượng riêng là trọng lượng của 1 đơn vị thể tích lưu
chất
= g
-3
-2 -2
thứ nguyên:
đơn vị:
= FL = ML T
N m3 = Kg m2s2
Kgf m3 = 9,81N m3
(hệ SI)
♦ Tỉ trọng là tỉ số giữa khối lượng riêng của lưu chất và khối
lượng riêng của nước ở nhiệt độ nhất định.
=
=
nuoc@ 4o C =1000kg m3
nuoc @ 4o C nuoc @ 4o C
Ví dụ: tỉ trọng của thủy ngân ở 20oC là 13,6
tỉ trọng của glycerin ở 20oC là 1,26
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
KHÍ LÝ TƯỞNG
Phöông trình traïng thaùi cuûa khí lyù töôûng:
p = RT
▪ p laø aùp suaát tuyeät ñoái ( N/m2 = pascal) (SI)
(aùp suaát laø löïc phaùp tuyeán treân 1 ñôn vò dieän tích)
▪ laø khoái löôïng rieâng (Kg/m3) (SI)
▪ T laø nhieät ñoä tuyeät ñoái (ñoä Kelvin OK)
▪ R laø haèng soá, phuï thuoäc chaát khí
8314
R =
M laø phaân töû khoái cuûa chaát khí
M
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT
ÖÙng suaát xuaát hieän do ñaâu?
✓ Ñoái vôùi chaát raén, öùng suaát xuaát hieän khi vaät theå bò bieán
daïng ñaøn hoài.
✓ Ñoái vôùi löu chaát, öùng suaát xuaát hieän do nhôùt.
Vì theá ngöôøi ta noùi vaät raén ñaøn hoài, coøn löu chaát nhôùt
Tính nhớt của lưu chất thể hiện ở sự lôi đi kéo lại khi có
chuyển động tương đối giữa các phần tử lưu chất
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
Quan hệ giữa biến dạng và ứng suất tiếp:
Löïc, dFx,
Vaän toác, du
l
M
M’ P
P’
Phaàn töû löu
chaát ôû thôøi
ñieåm, t
Phaàn töû löu chaát ôû
thôøi ñieåm, t+dt
a
y
y
O
N
x
x
F dF
Ay dAy
x
x
xy = lim
=
ÖÙng suaát tieáp:
Ay →0
a da dl dy du
Suaát bieán daïng: lim = =
=
t→0
t dt
dt dy
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
♦ Löu chaát newton laø caùc
löu chaát coù öùng suaát tieáp
tæ leä thuaän vôùi suaát bieán
daïng.
du
=
dy
Bingham plastic
♦ Löu chaát phi newton laø
caùc löu chaát coù öùng suaát
tieáp khoâng tæ leä thuaän vôùi
suaát bieán daïng.
Pseudoplastic
Dilatant
Newtonian
Suaát bieán daïng du/dy
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT
♦ Löu chaát
newton laø caùc
löu chaát coù öùng
suaát tieáp tæ leä
thuaän vôùi suaát
bieán daïng.
du
=
dy
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
♦ Löu chaát newton laø caùc
löu chaát coù öùng suaát tieáp
tæ leä thuaän vôùi suaát bieán
daïng.
du
=
dy
Bingham plastic
Pseudoplastic
♦ Löu chaát phi newton laø
Dilatant
caùc löu chaát coù öùng suaát
tieáp khoâng tæ leä thuaän vôùi
suaát bieán daïng.
Newtonian
Suaát bieán daïng du/dy
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
u
du
dy
y
=
▪ : öùng suaát tieáp, ñôn vò N/m2 = Pa (SI)
▪ : ñoä nhôùt tuyeät ñoái hay ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc, hay goïi
taét laø ñoä nhôùt.
= / : ñoä nhôùt ñoäng hoïc.
Thöù nguyeân [] = FTL-2 ñôn vò N.s/m2 = Pa.s
[] = L2T-1 ñôn vò m2/s (SI)
▪ du/dy laø suaát bieán daïng hay gradient vaän toáâc hay biến
thiên vận tốc theo phương vuoâng goùc với chuyển đđộng
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
▪ Ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc laø moät ñaëc tính cuûa löu chaát lieân
quan ñeán öùng suaát tieáp vaø chuyeån ñoäng cuûa löu chaát ñoù.
Vôùi löu chaát Newton, ñoä nhôùt laø haèng soá phuï thuoäc loaïi löu
chaát.
▪ Ñoä nhôùt
sức hút phân tử
sự trao đổi động lượng giữa các phần tử
lưu chất
▪ Ñoä nhôùt thay ñoåi theo nhieät ñoä.
✓ Ñoä nhôùt cuûa chaát loûng giaûm khi nhieät ñoä taêng.
✓ Ñoä nhôùt cuûa chaát khí taêng khi nhieät ñoä taêng.
▪ Ñoä nhôùt í t thay ñoåi theo á p suất
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
▪ Coâng thöùc Sutherland
(duøng cho chaát khí):
CT3 2
=
T +S
C, S laø caùc haèng soá thöïc nghieäm
T laø nhieät ñoä tuyeät ñoái
▪ Coâng thöùc Andrade
(duøng cho chaát loûng):
= DeB/T
D, B laø caùc haèng soá
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
Ví duï 2: Chaát loûng newton (heä soá nhôùt 1,9152Pa.s) chaûy
giöõa 2 taám phaúng song song, vôùi vaän toác phaân boá theo qui
luaät :
2
3V
2
y
h
h
y
u =
1−
h
V laø vaän toác trung bình.
Vôùi V = 0,6m/s vaø h = 0,51m.
Tính ứng suaát tieáp taùc duïng leân taám döôùi vaø taïi ñieåm giöõa.
Chương 1 (tiếp theo)
MỞ ĐẦU & CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT
TÍNH NHÔÙT (tt)
2
h
h
y
Giaûi:
3V
2
y
u =
1−
h
du 3Vy
du
dy
= −
=
dy
h2
du
dy
3V
h
td =
=
Treân maët taám döôùi:
y=−h
3
(
0,6m/s
)
td =
(
1,9152Pa
)
.
= 6,759 N m2
0,51m
du
dg =
= 0
Taïi ñieåm giöõa: y = 0 , du/dy = 0
dy
y=0
Tải về để xem bản đầy đủ
32 trang
27/04/2022
5540
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ lưu chất - Chương 1: Mở đầu & các tính chất của lưu chất - Nguyễn Thị Phương", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_co_luu_chat_chuong_1_mo_dau_cac_tinh_chat_cua_luu.ppt
