Giáo trình kỹ thuật thủy khí - Chương 3

Động lực học chất lỏng3.1. các Khái niệm chung Thuỷ động lực học (hay l động lực học của chất lỏng) nghiên cứu các qui luật đặc tr-ng chuyển động của chất lỏng nh- vận tốc, khối l-ợng riêng cũng nh- các qui luật chuyển động d-ới tác dụng của lực v những ứng dụng của nó trong kỹ thuật. Nhiệm vụ chủ yếu của thuỷ động lực học l xác lập liên hệ giữa những trị số cơ bản đặc tr-ng cho chuyển động nh- vận tốc dòng chảy U, độ sâu h v áp suất thuỷ động...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình kỹ thuật thủy khí - Chương 3 Ch−¬ng 3 §éng lùc häc chÊt láng3.1. c¸c Kh¸i niÖm chung Thuû ®éng lùc häc (hay l ®éng lùc häc cña chÊt láng) nghiªn cøu c¸c qui luËt ®Æctr−ng chuyÓn ®éng cña chÊt láng nh− vËn tèc, khèi l−îng riªng còng nh− c¸c qui luËtchuyÓn ®éng d−íi t¸c dông cña lùc v nh÷ng øng dông cña nã trong kü thuËt. NhiÖm vô chñ yÕu cña thuû ®éng lùc häc l x¸c lËp liªn hÖ gi÷a nh÷ng trÞ sè c¬ b¶n®Æc tr−ng cho chuyÓn ®éng nh− vËn tèc dßng ch¶y U, ®é s©u h v ¸p suÊt thuû ®éng p sinhra trong chÊt láng chuyÓn ®éng. CÇn chó ý r»ng ¸p suÊt thuû ®éng cã h−íng kh¸c nhau tuútheo chÊt láng ta nghiªn cøu l chÊt láng thùc hay chÊt láng lý t−ëng. Trong chÊt láng lýt−ëng ¸p suÊt thuû ®éng h−íng theo ph¸p tuyÕn cña mÆt chÞu t¸c dông; cßn trong chÊt lángthùc ¸p suÊt thuû ®éng vÉn h−íng v o mÆt t¸c dông, nh−ng kh«ng h−íng theo ph¸p tuyÕn,v× nã l tæng hîp cña th nh phÇn øng suÊt ph¸p tuyÕn v th nh phÇn øng suÊt tiÕp tuyÕn dolùc nhít g©y ra. 3.1.1. Ph©n lo¹i chuyÓn ®éng C¨n cø v o tÝnh chÊt ch¶y, ng−êi ta ph©n ra chuyÓn ®éng dõng v kh«ng dõng: ∂  ChuyÓn ®éng dõng  = 0  : c¸c yÕu tè chuyÓn ®éng kh«ng biÕn ®æi theo thêi gian   ∂t u = u(x,y,z) ; p = p(x,y,z) ; h = h(x,y,z) ... Trong chuyÓn ®éng dõng ®−îc chia ra: Ch¶y ®Òu: trong ®ã nh÷ng yÕu tè chuyÓn ®éng kh«ng thay ®æi theo chiÒu d i dßngch¶y, mÆt c¾t cña dßng ch¶y ®Òu kh«ng thay ®æi, sù ph©n bè vËn tèc trªn mäi mÆt c¾t däc ∂utheo dßng ch¶y kh«ng ®æi ( = const ); ∂x Ch¶y kh«ng ®Òu: nh÷ng yÕu tè chuyÓn ®éng kh«ng thay ®æi theo chiÒu d i dßng ∂uch¶y ( ≠ const ). ∂x ∂  ChuyÓn ®éng kh«ng dõng  ≠ 0  : C¸c yÕu tè chuyÓn ®éng biÕn ®æi theo thêi gian  ∂t  ; ; h = h(x,y,z,t) ... u = u(x,y,z,t) p = p(x,y,z,t) Theo ®iÒu kiÖn v nguyªn nh©n ch¶y ng−êi ta ph©n ra ch¶y cã ¸p (ch¶y kh«ng cãmÆt tho¸ng) v ch¶y kh«ng cã ¸p (ch¶y cã mÆt tho¸ng): Ch¶y cã ¸p l ch¶y trong èng kÝn hay trong hÖ thèng thuû lùc kÝn. Ch¶y cã ¸p l dosù chªnh lÖch vÒ ¸p suÊt theo chiÒu dßng ch¶y; Ch¶y kh«ng ¸p l dßng ch¶y cã mÆt tù do tiÕp xóc víi khÝ quyÓn do ®ã ¸p suÊt trªnmÆt dßng ch¶y b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn. Nguyªn nh©n cña ch¶y kh«ng ¸p l do t¸c dông cñaträng lùc.Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình K thu t Thu khí ……………………………………43http://www.ebook.edu.vn 3.1.2. §−êng dßng, dßng nguyªn tè a) Trong mét tr−êng vÐc t¬ vËn tèc, ta cã thÓ t×m ®−îc mét ®−êng cong sao cho nãtiÕp tuyÕn víi c¸c vÐc t¬ vËn tèc qua c¸c ®iÓm cña nã. §−êng cong ®ã gäi l ®−êng dßng(H×nh 3-1).NÕu gäi dr l mét ph©n tè cña ®−êng dßng v u l vÐc t¬ vËn tèc tiÕp tuyÕn víi ph©n tè ®ã,ta cã ph−¬ng tr×nh ®−êng dßng: → → → → dx dy dz (3-1) u // d r → u ∧ d r = 0 → = = u v w u2 u1 ds u M2 M1 M H×nh 3-1. S¬ ®å x¸c ®Þnh ®−êng H×nh 3-2. S¬ ®å èng dßng dßng nguyªn tè Chó ý: - T¹i mçi ®iÓm trong kh«ng gian, ë mçi thêi ®iÓm chØ ®i qua mét ®−êng dßng,nghÜa l c¸c ®−êng dßng kh«ng c¾t nhau. - CÇn ph©n biÖt quÜ ®¹o víi ®−êng dßng: Quü ®¹o ®Æc tr−ng cho sù biÕn thiªn vÞ trÝcña phÇn tö chÊt láng theo thêi gian, cßn ®−êng dßng biÓu diÔn ph−¬ng vËn tèc cña c¸cphÇn tö chÊt láng t¹i thêi ®iÓm. Trong chuyÓn ®éng dõng th× chóng trïng nhau. b) C¸c ®−êng dßng tùa lªn mét vßng kÝn v« cïng nhá ta ®−îc mét èng dßng (H×nh3-2). ChÊt láng kh«ng thÓ xuyªn qua èng dßng. c) Dßng chÊt láng ch¶y ®Çy trong èng dßng gäi l dßng nguyªn tè. Dßng nguyªn tècã nh÷ng ®Æc tÝnh sau: - D¹ng cña dßng nguyªn tè kh«ng thay ®æi theo thêi gian v× d¹ng cña ®−êng dßngt¹o th nh dßng nguyªn tè trong chuyÓn ®éng dõng; - BÒ mÆt cña nh÷ng dßng nguyªn tè do nh÷ng ®−êng dßng t¹o th nh l kh«ng xuyªnqua ®−îc. Nh÷ng chÊt ®iÓm cña chÊt láng trong c¸c dßng l©n cËn tr−ît theo bÒ mÆt c¸cdßng chø kh«ng xuyªn v o trong dßng ®−îc; - V× mÆt c¾t cña dßng nguyªn tè v« cïng nhá nªn vËn tèc cña c¸c ®iÓm trong mÆtc¾t ®Òu b»ng nhau. 3.1.3. C¸c yÕu tè thuû lùc cña dßng ch¶y. MÆt c¾t −ít (ω) l mÆt c¾t vu«ng gãc víi vÐc t¬ vËn tèc cña dßng ch¶y.Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Giáo trình K thu t Thu khí ……………………………………44http://www.ebook.edu.vn Chu vi −ít (χ) l phÇn chu vi cña mÆt c¾t −ít tiÕp xóc víi th nh r¾n giíi h¹n dßngch¶y (vÝ dô AB + BC + CD, H×nh 3-3). B¸n k ...