Giáo trình Thủy lực cơ sở: Phần 1

Phần 1 giáo trình gồm nội dung 4 chương đầu tài liệu. Nội dung phần này nêu những đặc tính vật lí cơ bản của chất lỏng và lực tác dụng, thể hiện nguyên lí cơ bản của thuỷ tĩnh học, phương trình cơ bản nhất của thuỷ lực trên cơ sở những nguyên lí chung, trình bày về sức cản thuỷ lực và các công thức tính tổn thất cột nước cho các chế độ chảy khác nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Thủy lực cơ sở: Phần 1 TS. PHÙNG VĂN KHƯƠNG - PGS. TS. TRẦN Đ ÌN H N G H IÊN NGƯ Ĩ. ThS. PHẠM VĂN VĨNH THỦY Lự c Cơ sở NHÀ XU ẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI - 2007 L Ờ I G IO I T H IỆ U Tập giáo trinh Thuỷ lực cơ sở do các cán bộ giảng dạy thuỷ lưc thuôc Bộ môn Thuỷ lực - Thuỷ văn Trường Đại học Giao thông Vận tải bién soạn phũ hợp với chương trinh cải cách giáo dục đại học. Giáo trình cô'gắng sử dụng những hiếu biết toán học tối thiếu củng rthư vấn đề cơ bản của các sách thuỷ lực đã có. Một s ố lượng đáng k ề các th í dụ đáp ứng được khả năng rèn luyện kĩ năng cho sinh viên và làm cho người sinh viên tự do p h á t triền trí tuệ, tài năng khi học tập, phân tích và áp dụng các nguyên lí chung nhất mà sách đã nêu. Giáo trình bao gồm 7 chương được sắp xếp theo quá trình hiếu biết từ d ễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp. Chương 1 nêu những đặc tính vật lí cơ bản của chất lỏng và lực tác dụng. Chương 2 thẻ hiện nguyên lí cơ bản của thuỷ tĩnh học. Chương 3 đi vào phương trình cơ bản nhất của thuỷ lực trên cơ sở những nguyên lí chung. Chương 4 trinh bày về sức cản thuỷ lực và các công thức tính tổn thất cột nước cho các ch ế độ chảy khác nhau. Chương 6 nêu nguyên lí và các trường hợp cơ bản nhất của tính toán thuỷ lực đường ống chảy ổn định. Chương 5, 7 thê hiện dòng đều và cách áp dụng phương trinh Bécnuli tính dòng chảy qua lỗ, qua vòi, hiện tượng va đập thuỷ lực. Các chương 5 và 7 do TS. Phùng Văn Khương viết, các chương 3, 4 và 6 do PGS. TS. Trần Đinh Nghiên viết, chương 1 và 2 do NGƯT. ThS. Phạm Văn Vĩnh viết. Giáo trình cũng cung cấp những bảng biểu cần thiết nhất đ ể sinh viên làm quen khi sử dụng. Giáo trình phục vụ cho sinh viên các ngành xảy dựng cơ bản và sinh viên các trường đ ại học kĩ thuật, trước hết là sinh viên ngành cầu đường, công trình thuỷ, kinh tế xảy dựng Trường Đại học Giao thông Vận tải. 3 Tập thê tác g iả xin chăn thành cảm ơn các tác giả thê hiện trong các sách hoặc bài báo đã được sử dụng; Ban Giám hiệu Trường Đại học Giao thông Vận tải và Phòng Đào tạo trường đả tạo mọi điều kiện đẽ giáo trình đến tay bạn đọc; các giáo viên của Bộ môn Thuý lực - Thuỷ văn đã góp nhiều V kiến quỷ báu và bỏ nhiều công sức khi biên soạn cuốn sách. Trong quá trinh biên soạn, Giáo trinh không tránh khỏi những thiếu sót. Các tác giả mong nhận được sự góp ỷ của các bạn đọc và bạn đồng nghiệp. Các ý kiến xin gửi về Bộ môn Thuỷ lực - Thuỷ văn, Trường Đại học Giao thông Vận tải, Láng Thượng - Đống Đa - Hà Nội. Hà Nội, tháng 5-2007 C ác t á c g iả 4 Chưưng 1 M Ở ĐẦU 1.1. GIỚI THIỆU MÔN HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u Do những ứng dụng rộng rãi trong các ngành khoa học và kinh tế mà cơ học cổ điển chia làm nhiều lĩnh vực lớn: Cơ học đại cươnẹ gồm: Cơ học lí thuyết, Lí thuyết máy và cơ cấu máy, Lý thuyết dao động tuyến tính, Lý thuyết điều chỉnh tự động,. Lý thuyết các quá trình tối ưu, Lý thuyết con quay, cơ học thiên thể... Cơ học chất rắn gồm: Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Lý thuyết đàn hồi, lý thuyết đỏo, Lý thuyết dào (fluage). Lý thuyết bản và vỏ mỏng, Lý thuyết cân bằng giới hạn, Lý thuyết dao động ổn định đàn hồi và không đàn hồi. Cư học môi trường rời gồm: Cơ học đất, Cơ học đá, Cơ học địa khối... Cơ liọc chất lỏng ứng dụng gồm: Thuỷ lực học, Tliuỷ khí động lực học, Động lực học hàng không... Tlitíỷ lực có thê định nghĩa là khoa học nghiên cứu và ứng dụng các quy luật cân bằng vù chuyển dộnẹ của cliất lỏng - cliất khí, và những biện pháp ứng dựruị những quy luật dó. Các quy luật đó được ứng dụng để tính áp suất của chất lỏng, tính áp lực của chất lỏng lên các vật thê phẳng hoặc cong, giải quyết các bài toán công nghệ cơ khí như đúc xi lanh... bằng lí thuyết tĩnh tương đối, đê nghiên cứu lực nâng, lực cản, trường vận tốc, ổn định và điều khiển cơ cấu bay, ổn định và điểu khiển tàu thuỷ - những bài toán cơ bản trong ngành hàng không và hàng hải. Các quy luật khí động lực đã giải quyết kĩ thuật chế tạo tua bin, động cơ, động cơ phản lực, các loại máy bơm, máy thông gió, máy nén khí, dựa trên các định luật thưỷ khí. Các quy luật chuyển động của chất lỏng còn được áp dụng cho việc tính toán truyền động thuỷ lực trong các cơ cấu máy móc. Truyền dẫn xăng dầu trong động cơ, bôi tron ổ trục, điều khiển phanh hãm thuỷ lực... Đặc biệt là những kiến thức của thuỷ lực được ứng dụng để khảo sát, thiết kế, định ra kích thước, khẩu độ, cao độ các công trình cầu đườnq và cống thoát nước trên các tuyến đường giao thông. Thuỷ lực còn ứng dụng trực tiếp vào các ngành khí tượng, thuỷ văn, thuỷ lợi, giao thông thuỷ, du hành vũ trụ, kháo sát các quá trình cháy trong buồng đốt của tua bin khí và động cơ phản lực, các vấn đề làm lạnh bề mặt vật do tác dụng của khí cháy v.v... 5 Phương pháp nghiên cứu của môn Thuỷ lực hiện đại là kết họp chặt chẽ sự phân tícli lí luận với sự phân tích tài liệu thí nghiệm, thực đo đê giải quyết những vấn dề thực té trong kĩ thuật. Các phương pháp nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm như sau: - Phương pháp th ể tích hữu hạn: ứng dụng định lí về giá trị trung bình của các tích phân và các hệ thức giữa tích phân mặt và khối cũng như các hàm số đặc biệt khác thường dùng trong vật lí - toán. Các phương pháp tương ứng: Tương ứng điện từ thuỷ khí - tương ứng khí - thuý lực. Phương pháp giải tích thứ nguyên: dựa trên tính đồng nhất của phương trình vi phàn toán lí. Phương pháp thống kê rliuỷ động. Phương pháp nghiên cứu mô hình hoá. Tro ...