Bài giảng Cơ lưu chất: Chương 5 - TS. Lê Thị Hồng Hiếu

Bài giảng Cơ lưu chất - Chương 5: Dòng chuyển động đều trong ống giới thiệu dòng chuyển động đều trong ống, phương trình cơ bản cho dòng chuyển động đều trong ống, phân bố vận tốc trong ống, tổn 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 lưu chất: Chương 5 - TS. Lê Thị Hồng HiếuChương 5 – Dòng chuyển động đều trong ốngViscous flow in pipes/ducts Tổng quan• Dòng chuyển động trong ống là vấn đề có ứng dụngrộng rãi trong kỹ thuật, ví dụ thiết kế hệ thống dẫnnước, hệ thống tưới tiêu…• Nghiên cứu các trạng thái chuyển động của lưu chấttrong 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 nănglượng  tính lưu lượng và công suất của bơm cần thiết• Các kết quả nghiên cứu liên quan dòng chuyển độngtrong đường ống từ thực nghiệm nhiều hơn lý thuyết Nội dung - Outline1.Phương trình cơ bản cho dòng chuyển động đều trong ống2.Phân bố vận tốc trong ống3.Tôn thất dọc đường trong đường ống4.Tổn thất cục bộ trong đường ống5.Các dạng bài toán đường ống 1. Phương trình cơ bảnTrong 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) : F1=p1dA 1 L G sin   F1  F2  Fms  0 Fms 2 • Lực khối: trọng lượng Gsin F2=p2dA của khối chất lỏng G=γAL 1 • Lực mặt F1-F2: áp lực G   =0 z1 2 s tại hai mặt cắt  =max z2 • Lực ma sát Fms=τχL chuaån (χ: chu vi ướt)1. Phương trình cơ bản G sin   F1  F2  Fms  0 Độ dốc năng lượng R: bán kính thủy lực A  D2 / 4 D R    D 4 2. Phân bố vận tốcPhân biệt hai trạng thái chuyển động 2. Phân bố vận tốcPhân biệt hai trạng thái chuyển động 2. Phân bố vận tốc2.1 Chuyển động tầng r r0 du r Jr r r u     J   du   dr o dr 2 2 J r 2  u C parabol 2 2 2. Phân bố vận tốc r2.1 Chuyển động tầng r0 r r u dr o parabol 2. Phân bố vận tốc2.1 Chuyển động rối 2. Phân bố vận tốcPhân biệt hai trạng thái chuyển động 3. Tổn thất năng lượng dọc đườngNguyên nhân: do ma sát giữa các lớp chất lỏng vớinhau và giữa chất lỏng và thành rắn. Tổn thất nănglượng càng lớn khi chuyển động trên đường ống càng dài 3. Tổn thất năng lượng dọc đường3.2 Công thức DarcyDùng phương pháp phân tích thứ nguyên, chứng tỏtổn thất dọc đường có dạngλ: hệ số tổn thất dọc đường 2 L V hd   D 2gDòng chuyển động tầng: λ=64/ReDòng chuyển động rối: λ=f(Δ/D,Re),với Δ: chiều cao các mô nhámΔ/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 nhám thủy tòan nhám λ=f(ε) transition lực λ=f(ε,Re)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 0,09 thaøh nhaù n m Khu chaû roáthaøh nhaù hoaø toaø (Khu söù caû bình phöông) y i n m n n c n Chaû taàg y n 0,08 0,07 ...