Giáo trình Thủy lực và Khí động lực: Phần 1

Phần 1 giáo trình "Thủy lực và Khí động lực" gồm nội dung 9 chương đầu tài liệu, bao gồm: Các tính chất vật lý chủ yếu của chất lỏng; thủy tĩnh học; động học chất lỏng; chuyển động thế phẳng của chất lỏng không nhớt, không nén được; phân tích thứ nguyên; động lực học chất lỏng không nhớt, không nén được; động lực học chất lỏng nhớt, không nén được; phương trình cân bằng năng lượng (phương trình bernoulli); phương trình động lượng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Thủy lực và Khí động lực: Phần 1 PGS. TS. HOÀNG VĂN QUÝT H Ủ Y LựcVÀ KHÍ ĐỘNG ■ Lực ■ NHÀ X U Ấ T B Ả N XÂY DựMG HÀ NỘI - 2 0 0 7 LỜI NÓI ĐẨU Giáo trình T h u ỷ lực và K h í động lực” dùng cho ngành Thông gió - cấpnhiệt do chúng tỏi biên soạn đã đượcxuất bủn cách đây 10 năm. Trong lần biên soạn này, nội dung sách được mở rộng hơn, đặc biệt lànội diiììiị phân Thuỷ lực, để có thể sử clụỉỉíỊ cho giáng dạy và học tập môn77///V lực và Khí động lực ở nhiều trường dại học kĩ thuật vói các chuyêntĩiỊcmlì dào tạo khác nliau, từ thông gió - cấp nhiệt đến xây dựng công trìnhĩliuỷ, xây dựng dân dụnẹ và cỏng nghiệp, cấp thoát nước và các chuyênngành khác... Đổi với từng vấn dể, chúnq tôi chú trọng trình bày rõ các khái niệm, cơchếvật lí của các hiện tượnạ cũng nhưcác mô hình tính toán. Phần phụ lụccung cấp các số liệu cần thiết ở mức tối thiểu, dù đểcó thểgiải các bài toáncơ bán được để cập đến trong sách. Các diễn toán dược trình bày ở mức độvừa phải nhưng đù chặt chẽ. Tất cả nhằm mục đích làm cho người đọc tiếpcận và lĩnh hội các vấn đẻdược thuận lợi. Trong quá trình biên soạn sách, chúng tôi đã nhận được sự giúp dỡ quỷ bâu của các dồng nạhiệp, đặc biệt là các iỊÌdỉĩiỊ viên Bộ môn Tlĩiiỷ lực -77///ý vân Trường dại học Xây dựng. Chúng tỏi xin chân thành cámơn. Chúng tỏi rất mong nhận được ý kiến nhận xét của bạn đọc. Tác giả 3 C hương 1 CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÍ CHỦ YÊU CỦA CHÂT LỎNG Thtiỷ lực là môn học nghiên cứu các quy luật cơ bản về cân bằng và chuyển động củachất lỏng. Đ ối với chuyển động của các khí, người ta phân ra khí động lực, là môn học nghiêncứu các quy luật cơ bản về chuyển động của khí và lực tương tác giữa dòng khí với vậtrắn, vàdộnq lực học chất khí nghiên cứu chuyến động của khí ở vận tốc cao. Thuỷ lựcnghiên cứu chú yếu các bài toán trong (dòng chảy trong ống, trong kênh v.v...; đại lượngphải tìm là các thông số dòng chảy như lưu tốc, lưu lượng, áp suất), còn khí động lựcchủ yếu nghiên cứu các bài toán ngoài (dòng chảy bao quanh vật rắn; đại lượng phải tìmlà lực tương tác giữa chất lỏng và vật). Thuỷ lực cùng với khí động lực tạo nên môn Cơhọc chất lỏng kĩ thuật. Một môn học khác cùng chung đối tượng nghiên cứu với thuỷ lực là cơ học chất lỏnglí thuyết, nhưng phương pháp nghiên cứu lại khác nhau. Phương pháp cơ học chất lỏng lí ihuyết là phương pháp các đại lượng vô cùng bé,mang tính toán học chặt chẽ, sử dụng các phương trình vi phân nhằm thu được bức tranhchính xác về chuyển dộng của các phần tử chất lỏng. Tuy nhiên, hiệu lực của phươngpháp này bị hạn chế vì không phải luôn luôn có thể nhận được lời giải, và trong trườnghợp nhận được lời giải thì nói chung các lời giải này lại có những sai lệch nhất định sovới tài liệu thí nghiệm và không đáp ứng tốt được các yêu cầu từ thực tế. Phương pháp thuỷ lực, trái lại, mang tính chất ứng dụng. Nếu không thu được lời giảichính xác thì người ta chấp nhận lời giải gần đúng; nếu khống tìm được quy luật chung thìngười ta thiết lập quy luật riêng. Phương pháp thuỷ lực là phương pháp các đại lượng trungbình, với cách tiếp cận đơn giản hoá khi xét các hiện tượng (chẳng hạn, thay cho việc xácđịnh sự phân bố vận tốc chuyên động thực của các phần tử chất lỏng trên mặt cắt ngangcủa dòng chảy, ta tính vận tốc trung bình trên toàn mặt cắt). V ì thuỷ lực hướng vào việcgiải các bài toán kĩ thuật nên phải sử dụng nhiều tài liệu thí nghiệm và tài liệu thực tế, vàvì vậy trong phần lớn các hệ thức tính toán thuỷ lực đều có mặt các hệ số thực nghiệm. Nsày nay, cơ học chất lỏng kĩ thuật vừa mang tính chặt chẽ về lí thuyết, vừa có tínhứng dụng cao trong thực tế. Thuỷ lực và khí động lực có vai trò rất quan trọng trong nhiều ngành k ĩ thuật nhưthuv lợi, năng lượng, giao thông vận tải, cấp thoát nước, cơ khí, hàng không, trong kĩ 5thuật vệ sinh và môi trường, nói riêng là trong thông gió và cấp nhiệt v.v... Việc tínhtoán ống dẫn nước, dẫn khí, dẫn không khí, dẫn hơi... với các mục đích khác nhau, việcchế tạo máy bơm, máy nén khí, quạt gió việc thiết kế nồi hơi, các thiết bị lò và sấycác thiết bị lọc khí và không khí cũng như tính toán các thiết bị sười và thông gió đòi hỏiphải có những hiểu biết sâu sắc về thuỷ lực và khí động lực. Các định luật trong cơ học chất rắn cũng được áp dụng trong thuỷ lực và khí độnglực. Tuv nhiên, do tính chất vật lí của chất lỏng có những điểm riêng khác với chất rắnnên việc áp dụng các định luật trên cho chất lỏng đòi hỏi phải có những xử lí thích hợp.Dưới đây, ta sẽ xét lần lượt các tí ...