Bài giảng thuỷ lực_Chương 1 ppt

BÀI GIẢNG:
THỦY LỰC
GV: ThS.Lê Văn Thông
Địa chỉ : KXD-ĐH Kiến Trúc TP.HCM
Email :

NỘI DUNG
•
Giới thiệu về lịch sử phát triển môn học & ứng dụng
•
Khái niệm về môn học. Đối tượng nghiên cứu
•
Phương pháp nghiên cứu
•
Các đặc trưng của chất lỏng
•
Các tính chất cơ bản của chất lỏng
•
Phân loại lực tác dụng trong chất lỏng
•
Khái niệm về chất lỏng lý tưởng
CHƯƠNG 1:
CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN
CỦA CHẤT LỎNG

§1. Lịch sử & Ứng dụng
Các nhà khoa học nghiên cứu cơ học chất lỏng
Archimedes
(C. 287-212 BC)
Newton

(1642-1727)
Leibniz
(1646-1716)
Euler
(1707-1783)
Navier
(1785-1836)
Stokes
(1819-1903)
Reynolds
(1842-1912)
Prandtl
(1875-1953)
Bernoulli
(1667-1748)
Taylor
(1886-1975)


•
Chất lỏng cần thiết cho cuộc sống
–
95% cơ thể con người là chất lỏng
–
2/3 bề mặt trái đất là nước
–
Tầng khí quyển bao quanh trái đất thì kéo dài 17km trên bề mặt
trái đất
•
Lịch sử hình thành và phát triển nghiên cứu chất lỏng :

–
Địa mạo học
–
Sự di trú và văn minh con người
–
Khoa học hiện đại và những lý thuyết, phương pháp toán học
–
Chiến tranh
•
Ảnh hưởng đến mọi khía cạnh của cuộc sống
Ứng dụng

Thời tiết & Khí hậu
Vòi rồng
Bão
Thay đổi khí hậu toàn cầu
Sấm sét

Giao thông
Hàng không
Tàu ngầm
Tàu lửa tốc độ cao
Tàu thủy

Môi trường
Ô nhiễm không khí
Dòng chảy ở sông

Y học
Truyền máu Thiết bị trợ giúp não thất

Thể thao & giải trí
Điều khiển thuyền
Đua xe
Đua thuyền trên biển
Đua xe đạp
Lướt ván

§2. Định nghĩa.
Đối tượng, phương pháp
ĐN :Thủy lực học nghiên cứu và ứng dụng các quy luật
cân bằng và chuyển động của chất lỏng, lực tác động qua
lại giữa chất lỏng với các vật thể ( rắn, khí ) chuyển động
trong nó hoặc bao quanh nó
Cơ học
Cơ học đại cương
Cơ học rắn
Cơ học môi trường rời rạc
Cơ học môi trường liên tục : thủy lực …
Thủy lực
Thủy lực đại cương
Thủy lực chuyên ngành

Đối tượng nghiên cứu chính : Nước
Phương
pháp
Lý thuyết
Thực hành
Giải tích
Phương pháp số

Đồng dạng
Tương tự

§2. Các đặc trưng của chất lỏng
( )
ρ
∆ →
∆
∆
= =
A
V 0
m
V
dm
lim
dV
1. Khối lượng riêng
ρ
= =
m
V
dm
dV
Chất lỏng không nén được
ρ
=
const
2. Trọng lượng riêng
γ ρ

= =
mg
g
V


3. Tỷ trọng
2
H o
/
δ γ γ
=
4. Thể tích riêng
s
V 1 /
ρ
=
Nöôùc Khoâng khí Thuûy ngaân
( kg/m
3
) 1000 1.228 13.6x10
3
( N/m
3
) 9.81x10
3
12.07 133x10
3

5. Tính thay đổi thể tích do thay đổi áp suất, nhiệt độ

5.1 Thay đổi áp suất
β
β
= − =
p
p
dV 1
;K
Vdp
5.2 Thay đổi nhiệt độ
β
=
t
dV
Vdt


§3. Các tính chất của chất lỏng
1. Tính linh động (tính chảy)
.Biến dạng tăng liên tục không giới hạn dưới lực nhỏ
. Chất lỏng không có hình dạng riêng mà luôn luôn theo
hình dạng của vật thể chứa nó hoặc bao quanh nó
. Các phần tử chất lỏng chuyển động tương đối với nhau
Lực tác dụng vào phần tử sẽ phân bố khắp chất lỏng
2. Tính liên tục
3. Tính chịu nén

τ µ
= =
F du

A dy
4. Tính nhớt
du
dy
Gradient của vận tốc theo phương thẳng đứng
µ
Hệ số nhớt động lực học
( phụ thuộc vào loại chất lỏng và nhiệt độ)

ρ
µ
=
+ +
0
2
0.0178
1 0.0337t 0.000221t
0
a(p p )
0
e
µ µ
−
=
: Trò số độ nhớt ở các áp suất p và p0
a = 0.002 - 0.003 : Hệ số thí nghiệm
µ µ
0
,
0

ρ
Khối lượng riêng của nước ở 0 Cđộ

à


=
H s nht ng hc
ẹụn vũ ủo lửụứng cuỷa laứ Poise (P).
1P = 0.1 Ns/m2 = 0.1 kg/(m.s)
ẹụn vũ ủo lửụứng cuỷa laứ Stoke (st).
1st = 1 cm2/s = 10-4 m2/s . 1Cst = 0.01 st = 10-6 m2/s
à

Nửụực Khoõng khớ
( Poise ) 10
-2
1.8x10
-4
( Stoke ) 0.01 0.15

ν
= −
0 2
0
0.0631
0.0731 E (cm /s)
E
ν
= −

" 2
"
1.80
0.00220 S (cm /s)
S
ν
= −
" 2
"
1.72
0.00260 R (cm / s)
R
Nga
Mỹ
Anh


Ví dụ