Bài giảng cơ lưu chất - Chương 1

CácCác thôngthông tin tin cầncần thiếtthiết
Tài liệu tham khảo:
Bài tập Cơ lưu chất (LS Giang & NT Phương)
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦUCHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
I./ Định nghĩa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất
III./ Lực tác dụng trong lưu chấtIII./ Lực tác dụng trong lưu chất
I./ Định nghĩa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu:I./ Định nghĩa môn học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu:
1./ Định nghĩa môn học:
Cơ lưu chất là một môn khoa học thuộc lãnh vực Cơ học, nghiên cứu các
quy luật chuyển động và đứng yên của lưu chất và các quá trình tương tác
lực của nó lên các vật thể khác.
Cơ học lý thuyết
Cơ học vật rắn biến dạng
Cơ học đất
Cơ lưu chất
...
Cơ học
Cơ lưu chất
Thủy lực
Khí động lực học
2./ Đối tượng nghiên cứu:
• Lưu chất gồm: chất lỏng, chất khí
• *Tính chất :
• - Lực liên kết phân tử yếu => có hình dạng của vật chứa nó.
• - Tính chảy ñược => không chịu lực cắt và lực kéo
• - Tính liên tục
• *Khác biệt giữa chất lỏng và chất khí là ở tính nén ñược,
nhưng chỉ khi vận tốc ñủ lớn (V > 0.3c).
I./ Định nghĩa môn học, ñối tượng và phương I./ Định nghĩa môn học, ñối tượng và phương
pháp nghiên cứu (tt)pháp nghiên cứu (tt)

nhưng chỉ khi vận tốc ñủ lớn (V > 0.3c).
3./ Phương pháp nghiên cứu:
• - Các ñịnh luật Cơ học của Newton và các ñịnh luật về bảo
toàn và chuyển hoá trong cơ học
=>các phương trình mô tả trạng thái giải u, p…
• - Phương pháp giải:
• + phương pháp giải tích
• + phương pháp thực nghiệm
II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất:II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất:


1./ Khối lượng riêng ρ
ρρ
ρ:
-Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích lưu chất.
Thứ nguyên: [
ρ
] = ML
-3
Đơn vị: kg/m
3
- Trọng lượng riêng γ: là lực tác dụng của trọng trường lên khối lượng
V
m
V
∆
∆
=
→∆
lim

0
ρ
∆
V,
∆
m
A
- Trọng lượng riêng γ: là lực tác dụng của trọng trường lên khối lượng
của một đơn vị thể tích chất đó.
γ =
ρ
g
Thứ nguyên: [
ρ
] = ML
-3
Đơn vị: kgf/m
3
hay N/m
3
- Tỷ trọng: tỷ số giữa trọng lượng riêng γ của một chất với trọng lượng
riêng của nước γ
n
ở điều kiện chuẩn
δ = γ/ γ
n
Đ.lượng Nước K.khí T.ngân
ρ, kg/m
3
1000 1,228 13,6.10

3
γ, N/m
3
9,81.10
3
12,07 133.10
3
2./ Tính nén được
Suất đàn hồi đặc trưng cho tính nén được của lưu chất.
- Đối với chất lỏng:
Nước ở 20
0
C có E
n
= 2,2x10
9
N/m
2
Lưu chất được xem là không nén được khi khối lượng riêng thay đổi
dV
dP
V
VV
P
E
V
0
0
0
/

lim
−=
∆
∆
−=
→∆
II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất:II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất:
P
∆
V
∆
p
Lưu chất được xem là không nén được khi khối lượng riêng thay đổi
không đáng kể ( ρ = const). Chất lỏng thường được xem là không
nén được trong hầu hết các bài toán kỹ thuật.
Ví dụ 1: Một xilanh chứa 0,1 lít nước ở 20
0
C. Nếu ép piston để thể
tích giảm 1% thì áp suất trong xilanh tăng lên bao nhiều?
Giải: Ở 20
0
C, suất đàn hồi của nước E
n
= 2,2x10
9
N/m
2
Thể tích giảm 1%: dV/V = -1/100
Vậy áp suất tăng: dP = -E
n

dV/V = 2,2x10
9
x10
-2
= 2,2x10
7
N/m
2
= 2,2x10
7
Pa
- Đối với chất khí:
Sử dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng:
p =
ρ
RT
+p là áp suất tuyệt đối (N/m
2
= pascal= J/m
3
)
+
ρ
là khối lượng riêng (kg/m
3
)
+T là nhiệt độ tuyệt đối (độ Kelvin
0
K)
+ R là hằng số, phụ thuộc chất khí

+ M là phân tử khối của chất khí
M
R
8314
=
II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất:II./ Các tính chất cơ bản của lưu chất:
+ M là phân tử khối của chất khí
Ví dụ 2: Một bình có thể tích 0,2m
3
, chứa 0,5kg Nitrogen. Nhiệt độ
trong bình là 20
0
C. Xác định áp suất trong bình?
Giải: Giả thiết khí Nitrogen là khí lý tưởng. Hằng số khí lý tưởng
của Nitrogen là R= 0,2968kJ/kg.K.
Áp suất tuyệt đối trong bình là:
kPaKx
Kkg
kJ
x
m
kg
RTp 218)20273(
.
2968,0
2,0
5,0
3
=+==
ρ