ĐỘNG LỰC HỌC LƯU CHẤT

lOMoARcPSD|18351890

CHƯƠNG I
(phần C)

ĐỘNG LỰC HỌC LƯU CHẤT
(Fluid dynamics)

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Động lực học của chất lỏng có nhiệm vụ chủ yếu là nghiên cứu các qui
luật về chuyển động của chất lỏng

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Các yếu tố chuyển động bao gồm:
- Áp suất thủy động P
- Vận tốc phần tử lưu chất u
- Gia tốc a
Ba yếu tố này thay đổi theo thời gian và không gian, được biểu diễn bằng
hàm số:

P  P x , y , z , t 
U  U x , y , z , t 

a  a x , y , z , t 

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Dịng chuyển động khơng ổn định

Dịng chuyển động ổn định

Ứng dụng: bồn cao vị đảm bảo lưu lượng, vận tốc, áp suất của dòng chảy.

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Đường dòng: là những đường cong mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó
trong thời điểm đã cho trùng với véc-tơ tốc độ.

Quỹ đạo: là những đường cong mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó trong
thời điểm liên tiếp là véc-tơ tốc độ của một phần tử chuyển động.
Chuyển động ổn định thì quỹ đạo và đường dịng trùng nhau.
Mỗi thời điểm cho một đường dòng và 2 đường dịng thì khơng cắt nhau. Tập hợp
các đường dịng tạo thành phổ chuyển động của lưu chất hay gọi là dòng chảy.

Downloaded by MAI ??I CÁT ()

lOMoARcPSD|18351890

Ngày nay khi nghiên cứu dịng chảy thủy lực, có hai lý thuyết sau:
•

Bài tốn 1D

•

Bài tốn 3D

•

Ở đây ta coi dịng chảy là bài tốn một chiều.

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Định nghĩa “lưu lượng”: là lượng lưu chất chảy qua một tiết diện trong
một đơn vị thời gian. Nếu đại lượng tính lượng lưu chất là khối lượng, ta
có lưu lượng khối. Nếu đại lượng tính lượng lưu chất là thể tích, ta có
lưu lượng thể tích.
Với lưu lượng của chất khí, phải chuyển đổi về điều kiện tiêu chuẩn hoặc
một điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất.

m3
Q  A u.dA;
s

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Phương trình liên tục: xét dịng chảy liên tục khơng thất thoát, Q = const.

ω
A
v
A
1
2
1
Q  A  ω  A  ω 

hay
 2
1 1
2 2
ω
A
v
A
2
1
2
1

Chất lỏng chảy trong ống thoả các điều kiện sau:
•
Khơng bị rị rỉ qua thành ống hay chỗ nối ra ngồi
•
Chất lỏng thực khơng chịu nén ép nghĩa là  = const khi nhiệt độ
t = const.
•
Chất lỏng chảy chốn đầy ống, khơng bị đứt đoạn, khơng có bọt
khí

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Thí nghiệm Reynolds

Re < 2300

Re > 2300

ω.d tđ .ρ
Re 
 Idem
μ

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

CHẾ ĐỘ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG
Reynolds đã chứng minh được rằng nếu:
•
Re < 2320: lưu chất chảy tầng
•
Re = 2320  10000: lưu chất chảy quá độ
•
Re > 10.000: lưu chất chảy xốy
* dtd được tính theo cơng thức:
dtd = 4f / U
•
f – tiết diện ống, m2
•
U – chu vi thấm ướt của ống, m

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

Phương trình Bernoulli
 Phương trình Bernoulli của dịng ngun tố lưu chất lý tưởng

P1 u12

P2 u 22
Z1  
 Z2  
γ 2g
γ 2g
Z

Chiều cao hình học đặc trưng

P/g = P/

Đặc trưng cho áp suất thủy tĩnh

u2/2g

Đặc trưng cho áp suất động

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

 Đối với lưu chất lý tưởng thì năng lượng vào bằng năng lượng đi ra, nên
có thể viết dưới dạng tổng quát:

P u2
Z 
 const
γ 2g
 Do dòng chảy khơng đồng đều theo mặt cắt ngang, nên phương trình

trên cần bổ sung hệ số hiệu chỉnh động năng  là tỷ số giữa động năng
thực và động năng tính theo tốc độ trung bình (v).

P αu 2
Z 
 const
γ 2g

(thường thì  = 1,04 – 1,08 trong ống)

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

ỨNG DỤNG PHƯƠNG TRÌNH BERNULLI
1. Ống pitot

v

2g  h

Downloaded by MAI ??I CÁT ()


lOMoARcPSD|18351890

2. Ống Venturi
Màng chắn (tiết lưu) và ống venturi dùng để đo lưu lượng dòng chảy.
Khi dòng lưu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột thì xuất hiện độ chênh

áp suất.

Downloaded by MAI ??I CÁT ()