Hướng dẫn giải bài tập thủy lực (Tập 1): Phần 1

Bài tập Thủy lực do đồng chí Nguyễn Cảnh Cầm chịu trách nhiệm tái bản và sửa chữa. Trong lần tái bản thứ hai này Tài liệu được chia làm hai tập tương ứng với hai tập của Giáo trình Thủy lực (tái bản lần thứ ba). Tài liệu này chỉ đề cập đến tập 1 gồm 9 chương từ chương I tới chương IX. Tại phần 1, Tài liệu nghiên cứu 7 chương đầu. Mời các bạn cùng tham khảo Tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hướng dẫn giải bài tập thủy lực (Tập 1): Phần 1 TR Ư Ờ N G ĐẠI H Ọ C THỦY LỢl_ PGS. TS. HOÀNG VĂN QUÝ - GS. TS. NGUYÊN CẢNH CẦM Bài tập Thuỷ lực TẬP 1 ■ (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ N Ô I -2 0 1 1 LỜI NÓI ĐẨU Quốn Bài tập thủy lực xuất bản lần đầu vào năm 1973. Nội dung của nó tương ứng với nội d ung cuốn Giáo trình thủy lực xuất bản năm 1968, 1969. Cuốn Bài tập thủy lực đó được soạn thành hai tập: Tập I do đồng chí N guyễn cảnh cầm và Hoàng Văn Quý biên soạn, đồng chí Hoàng Văn Quý chủ biên. Tập II do các đồng chí N guyễn Cảnh cầm, Lưu Công Đào, N guyễn N h ư Khuê và Hoàng Văn Quý biên soạn, dồng chí Nguyễn Cảnh cầm chủ biên. Cuốn Giáo trinh thủy lực đã đưỢc tái bản (lần th ứ ba) có sửa chữa và hổ sung củng n h ư sắp xếp lại sô'chương cho mỗi tập. Đ ể tương ứng với cuốn giáo trình đó, trong lần tái bản th ứ hai này cuốn B ài tập Thủy lực củng được sửa chữa và hổ sung. L ần tái hảìì này do đồng chí N guyễn Cảnh cầm chịu trách nhiệm và đưỢc chia làm hai tập dương ứng với hai tập của cuốn Giáo trinh thủy lực tái bản lần th ứ ba). Tập I gồm 9 chương từ chương I tới chương IX; tập IIg ồ m 10 chương từ chương X t ă chương XIX. Trong quá trinh chuăn bị cho việc tái bản, Bộ m ôn Thủy lực Trường Đại học Thủy lợi đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn. Chúng tôi mong nhận được nhiều ý kiến nhận xét của bạn đọc. N hữ ng người biên soạn 5/2005 Chương I NHŨNG TÍNH CHẤT cơ BẢN CỦA CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ I. TÓM TẮT LÝ TH U Y ẾT C hếí lỏng và chất kh í (gọi chung là chất chảy) khác với chất rắn ở chỗ có tính chảy. Giữa chất lỏng và chất khí cũng có sự khác nhau: chất lỏng hầu như không nén được (thể tích không thay đổi) và có hệ số giãn vì nhiột rất bé, còn chất khí có thể tích thay đổi trong m ột phạm vi lớn khi áp suất và nhiệt độ thay đổi; vì th ế người ta còn gọi chất lỏng là chất chảy không nén được. Những kết luận đối với chất lỏng có thể dùng cho cả chất khí chỉ trong trường hợp; vận tốc chất khí không lớn (v < lOOm/í) và trong phạm vi hiện tượng ta xét có áp suất và nhiệt độ thay đổi không đáng kể. Trong phạm vi tập sách này ta chỉ xét những vấn đề về chất lỏng. Trọng lượng riêng (y) là trọng lượng của 1 đơn vị thể tích chất chảy; đơn vị là N ln?. Khối lượng riêng (p) là khối lượng của 1 đcm vị thế tích chất chảy, đom vị là kgỉrn^. Giữa 2 đại lượng Y và p có quan hệ; y = p g hay p = -■ (1-1) g trong đó: g là gia tốc trọng trưòìig (g = 9,8 Iw //). Thông thường đối với nước, ta lấy y = 9810N/m^, p = 1000 k g /m \ Trị sô' y và p của nước và không khí cho ở phụ lục 1-1. Hệ s ố co th ể tích ( p biểu thị sự giảm tưcíng đối của thể tích chất chảy w khi áp suất p tăng lên 1 đcfn vị: Thông thường đối với nước có thể coi « 0, tức coi nước là không nén dược. Đại lượng nghịch đảo K = (N/m^) gọi là môđun đàn hổi. Trong hiện tượng nước va Pw (chương V II) phải coi nước là nén được; lúc đó thường ta lấy: K s 2 .lO V / m ^ p,. s 5 ,1 0 - 'V ^ //V Hệ s ố giãn vì nhiệt ( p j ) biểu thị sự biến đổi tương đối của thể tích chất chảy w khi nhiệt độ thay đổi 1°C: (1-3) Đ ối với chất khí, khi nhiệt độ thay đổi từ T | đến T 2(°K), áp suất thay đổi từ Pi đến P 2 ; các đại lượng Y và p thay đổi theo phương trình trạng thái tĩnh như sau; P 2 Ti 72 = Yi • Pi 'T 2 P2= Pl -4) ở phụ lục 1-1 cho trị s ế trọng lượng riêng của nước và không khí ứng với các nhiẹt độ khác nhau. Đối với chất lỏng, p I rất bé và thông thường ta coi chất lỏng không co giãn dưới tác dụng của nhiệt độ. Tính nhớt của chất lỏng đóng vai trò rất quan trọng vì nó là nguyên nhân sinh ra lổn thất năng lượng khi chất lỏng chuyển động. D o có tính nhớt mà giữa các lớp chất lỏng chuyển động tưoíng đối với nhau có lực m a sát gọi là ma sát trong T (hay lực nội ma sát); lực này được biểu thị bâng định luật Niutơri (1686): T = ^iS — - Œ ) (1-5) dn trong đó: s - diện tích tiếp XUC giữa cấc lởp chẫt long; u = f(n) - vận tốc (n là phưofng thẳng góc với phương chuyển động); du = f(n ) - gradien vận tô'c theo phương n (hình l- ì) \ dn |a- hệ số nhớt động lực, có đơn vị N s ln t hay kg/s.m-, đcfn vị ứng với 0,1 N.s/m^ gọi là poazơ. Đại lượng: ( 1-6 ) gọi là ứng suất tiếp (hay ứng suất ma sát). Hệ số: v = — (rn'ls) (1-7) p trong đó p - khối lượng riêng; V được gọi là hệ s ố nhớt động học. Đơn vị cm 'Is dược gọi là stốc. Do cấu tạo nội bộ của chất lỏng và chất khí khác nhau nên khi nhiệt độ tăng lẽn, hệ số nhớt của chất khí sẽ tãng lên, còn của chất lỏng lại giảm xuống: Hình 1-1 Đối với khí: c 1+ ...