Bài giảng Cơ học chất lỏng và khí: Chương 5

Chương 5 Dòng chuyển động đều trong ống thuộc bài giảng "Cơ học chất lỏng và khí", cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: phương trình cơ bản cho dòng chuyển động đều trong ống, phân bố vận tốc trong ống, tôn thất dọc đường trong đường ống, tổn thất cục bộ trong đường ống, các dạng bài toán đường ống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ học chất lỏng và khí: Chương 5 Chương 5 – Dòng chuyển  động đều trong ống Viscous flow in pipes/ducts Tổng quan • Dòng chuyển động trong ống là vấn đề có ứng dụng rộng rãi  trong kỹ thuật, ví dụ thiết kế hệ thống dẫn nước, hệ thống tưới  tiêu… • Nghiên cứu các trạng thái chuyển động của lưu chất trong  đường ống • Tính toán tổn thất năng lượng trong đường ống • Bài toán đường ống: cho biết thông số hình học (đường  kính, chiều dài) và cấu trúc đường ống (van, đoạn uốn cong, rẽ  nhánh…) xác định tổn thất năng lượng  tính lưu lượng và  công suất của bơm cần thiết • Các kết quả nghiên cứu liên quan dòng chuyển động trong  đường ống từ thực nghiệm nhiều hơn lý thuyết  Nội dung ­ Outline 1.Phương trình cơ bản cho dòng chuyển động  đều trong ống 2.Phân bố vận tốc trong ống 3.Tôn thất dọc đường trong đường ống 4.Tổn thất cục bộ trong đường ống 5.Các dạng bài toán đường ống 1. Phương trình cơ bản Trong oáng xeùt ñoaïn vi phaân doøng chaûy ñeàu hình truï coù dieän tích dA nhö hình veõ: Löïc taùc duïng treân phöông doøng chaûy ( phöông s) : 1 L G sin α + F1 − F2 − Fms = 0 F1=p1dA • Lực khối: trọng lượng của  Fms 2 Gsinα F2=p2dA khối chất lỏng G=γAL 1 • Lực mặt F1­F2: áp lực tại  α hai mặt cắt  G τ =0 s z1 2 z2 τ =τ max • Lực ma sát Fms=τχL (χ:  chu vi ướt) chuaån 1. Phương trình cơ bản G sin α + F1 − F2 − Fms = 0 Độ dốc năng  lượng R: bán kính thủy lực A π D2 / 4 D R= = = χ πD 4 2. Phân bố vận tốc Phân biệt hai trạng thái chuyển động 2. Phân bố vận tốc Phân biệt hai trạng thái chuyển động 2. Phân bố vận tốc 2.1 Chuyển động tầng r r0 du r γJr r r u τ = −µ = γJ � � = − � du dr o dr 2 2µ γJ r2 � u= − +C parabol 2µ 2 2. Phân bố vận tốc r 2.1 Chuyển động tầng r0 r u r dr o parabol 2. Phân bố vận tốc 2.1 Chuyển động rối 2. Phân bố vận tốc Phân biệt hai trạng thái chuyển động 3. Tổn thất năng lượng dọc đường Nguyên nhân: do ma sát giữa các lớp chất lỏng với nhau và giữa  chất lỏng và thành rắn. Tổn thất năng lượng càng lớn khi chuyển  động trên đường ống càng dài 3. Tổn thất năng lượng dọc đường 3.2 Công thức Darcy Dùng phương pháp phân tích thứ nguyên, chứng tỏ tổn thất  dọc đường có dạng λ: hệ số tổn thất dọc đường  2 L V hd = λ D 2g Dòng chuyển động tầng: λ=64/Re Dòng chuyển động rối: λ=f(Δ/D,Re), với Δ:  chiều cao các mô nhám Δ/D: độ nhám tương đối  3. Tổn thất năng lượng dọc đường Xác định hệ số tổn thất dọc đường λ Rối thành  Rối thành hoàn tòan  nhám thủy lực  nhám λ=f(ε) transition λ=f(ε,Re) lam ina r λ Rối thành trơn thủy  lực λ=f(Re) Xác định hệ số tổn thất dọc đường λ Khu chuyeå tieá n p ÑOÀ MOODY THÒ 0,1 Khu chaû roá y i Khu Khu chaû roáthaøh nhaù hoaø toaø (Khu söù caû bình phöông) y i n m n n c n 0,09 Chaû taàg y n thaøh nhaù n m 0,08 0,07 ...