BÀI GIẢNG - Thủy lực 1 (Nguyễn Thế Hùng) - Full | Cộng đồng Kỹ thuật cơ điện Việt Nam EBOOKBKMT

Thủy lực là môn khoa học cơsở ứng dụng nhằm nghiên cứu những qui luật cân bằng, chuyển động của chất lỏng và ứng dụng những qui luật này vào thực tếsản xuất.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I :MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 2

⇓1.1 ĐỊNH NGHĨA MÔN HỌC, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU... 2

I. Định nghĩa môn học, phạm vi ứng dụng :........................................................................ 2

II. Đối tượng nghiên cứu : ................................................................................................... 2

III. Phương pháp nghiên cứu môn học:............................................................................... 2

⇓1.2 NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠBẢN CỦA CHẤT LỎNG .............................. 3

I. Khối lượng riêng của chất lỏng ρ.................................................................................... 3

II. Trọng lượng riêng của chất lỏng γ.................................................................................. 3

III. Tính thay đổi thểtích do áp lực và nhiệt độ.................................................................. 4

1. Tính thay đổi thểtích do áp lực ................................................................................. 4

2. Tính thay đổi thểtích do nhiệt độ.............................................................................. 4

IV. Sức căng bềmặt và hiện tượng mao dẫn...................................................................... 4

V. Tính nhớt....................................................................................................................... 4

VI. Hai loại lực tác dụng lên một thểtích chất lỏng .......................................................... 6

BÀI TẬP CHƯƠNG I ......................................................................................................... 8

CHƯƠNG 2 THỦY TĨNH.............................................................................................. 10

I. Khái niệm áp suất thuỷtĩnh - áp lực ............................................................................. 11

II. Các tính chất của áp suất thuỷtĩnh ............................................................................... 11

III. Phương trình vi phân cơbản của chất lỏng đứng cân bằng......................................... 12

IV. Sựcân bằng của chất lỏng trọng lực ........................................................................... 14

1. Định luật bình thông nhau .......................................................................................... 14

2. Định luật Pascal.......................................................................................................... 15

3. Áp suất tuyệt đối, áp suất dư, áp suất chân không ..................................................... 15

V. Ý nghĩa hình học và năng lượng của phương trình cơbản của thủy tĩnh .................... 17

1. Ý nghĩa hình học ........................................................................................................ 17

2. Ý nghĩa năng lượng .................................................................................................... 17

VI. Biểu đồáp lực............................................................................................................. 18

VII. Áp lực chất lỏng lên thành phẳng có hình dạng bất kỳ.............................................. 19

1. Trịsốcủa áp lực ......................................................................................................... 19

2. Vịtrí tâm áp lực.......................................................................................................... 20

3. Phương chiều của lực ................................................................................................. 21

VIII. Áp lưc chất lỏng lên thành phẳng hình chữnhật có đáy đặt nằm ngang.................. 21

1. Xác định trịsốcủa P................................................................................................... 21

2. Điểm đặt của áp lực .................................................................................................... 21

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộmôn CơSởKỹThuật Thủy Lợi

Bài giảng thủy lực 1 Trang 3

IX. Áp lực của chất lỏng lên thàng cong ........................................................................... 23

1. Xác định trịsố............................................................................................................ 23

2. Điểm đặt của lực......................................................................................................... 23

3. Một sốtrường hợp cần lưu ý ...................................................................................... 23

BÀI TẬP THỦY TĨNH HỌC............................................................................................ 28

CHƯƠNG 3 : CƠSỞ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG .........................................................................................................30

⇓3.1 KHÁI NIỆM.............................................................................................................. 32

1. Động học chất lỏng và động lực học chất lỏng .................................................... 32

2. Chuyển động không ổn định và chuyển động ổn định ......................................... 32

3. Các yếu tốmô tảdòng chảy chất lỏng ................................................................. 33

4. Hai mô hình nghiên cứu chuyển động của chất lỏng............................................ 34

⇓3.2 CÁC YẾU TỐTHỦY LỰC CỦA DÒNG CHẢY ................................................... 35

1. Diện tích mặt cắt ướt ω......................................................................................... 35

2. Chu vi ướt χ.......................................................................................................... 35

3. Bán kính thủy lực R.............................................................................................. 35

4. Lưu lượng Q ......................................................................................................... 36

5. Vận tốc trung bình (tốc độtrung bình) v.............................................................. 36

⇓3.3 PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC CỦA DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH ........................... 37

1. Phương trình liên tục của dòng nguyên tốchảy ổn định ...................................... 37

2. Phương trình liên tục viết cho toàn dòng ............................................................. 37

⇓3.4 PHƯƠNG TRÌNH BECNOULLI CỦA DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH...................... 39

1. Phương trình Becnoulli của dòng nguyên tốchất lỏng lý tưởng.......................... 39

2. Phương trình Becnoulli của dòng nguyên tốchất lỏng thực chảy ổn định........... 40

3. Ý nghĩa vật lý (năng lượng) và ý nghĩa thủy lực (hình học) của phương trình

Becnoulli viết cho dòng nguyên tốchảy ổn định ..................................................... 41

a. Ý nghĩa năng lượng (vật lý) .......................................................................... 41

b. Ý nghĩa thủy lực (hình học) .......................................................................... 41

4 Độdốc thủy lực và độdốc đo áp của dòng nguyên tố.......................................... 42

a. Độdốc thủy lực của dòng nguyên tố............................................................. 42

b. Độdốc đo áp của dòng nguyên tố................................................................. 42

5 Phương trình Becnoulli của toàn dòng chảy (kích thước hữu hạn) chất lỏng thực,

chảy ổn định ..................................................................................................... 43

a. Đặt vấn đề...................................................................................................... 43

b. Viết phương trình .......................................................................................... 43

c. Một sốlưu ý khi viết phương trình Becnoulli............................................... 43

d. Độdốc thuỷlực J và độdốc đo áp Jpcủa toàn dòng chảy ............................ 43

6. Ứng dụng của phương trình Becnoulli trong việc đo lưu tốc và lưu lượng ......... 44

a. Ống Pitot........................................................................................................ 44

b. Ống Venturi................................................................................................... 44

⇓3.5 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG CỦA TOÀN DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH ....... 48

1. Đặt vấn đề............................................................................................................. 48

2. Viết phương trình ................................................................................................. 48

a. Đối với các dòng nguyên tố........................................................................... 48

b. Phương trình động lượng viết cho toàn dòng................................................ 49

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộmôn CơSởKỹThuật Thủy Lợi

Bài giảng thủy lực 1 Trang 4

⇓3.6 MÔI TRƯỜNG CHUYỂN ĐỘNG COI NHƯTẬP HỢP CỦA VÔ SỐPHẦN TỬ

CHẤT LỎNG .................................................................................................................... 51

1. Hai phương pháp nghiên cứu sựchuyển động của chất lỏng............................... 51

2. Phương trình vi phân của đường dòng, đường xoáy và ống xoáy........................ 51

3. Phân tích chuyển động của một phần tửchất lỏng.............................................. 54

4. Phương trình vi phân liên tục ............................................................................... 55

5. Phương trình vi phân chuyển động của chất lỏng lý tưởng.................................. 56

6. Phương trình vi phân chuyển động của chất lỏng lí tưởng viết dưới dạng Grô-mêcô ....................................................................................................................................... 59

7. Phương trình vi phân chuyển động của chất lỏng thực (phương trình Navier -

Stockes) ............................................................................................................................. 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 66

CHƯƠNG IV : CHUYỂN ĐỘNG THẾ& LỚP BIÊN................................................ 67

⇓4.1 CHUYỂN ĐỘNG THẾ............................................................................................. 68

I. Khái niệm vềlưu số....................................................................................................... 68

II. Các tính chất cơbản của chuyển động thế.................................................................... 68

III. Nguyên lý JU-CỐP-SKI .............................................................................................. 69

IV. Thếphức...................................................................................................................... 71

V. Một vài ví dụhàm phức trong dòng chảy thếphẳng .................................................... 72

⇓4.2 LỚP BIÊN................................................................................................................. 74

I. Khái niệm ....................................................................................................................... 74

II. Phương trình lớp biên phẳng ........................................................................................ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 78

CHƯƠNG V : TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG DÒNG CHẢY. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .79

I. Những dạng tổn thất cột nước........................................................................................ 80

II. Phương trình cơbản của dòng chất lỏng chảy đều ....................................................... 80

III. Hai trạng thái chuyển động của chất lỏng .................................................................. 82

1. Thí nghiệm Reynolds và hai trạng thái của dòng chảy .............................................. 82

2. Tiêu chuẩn phân biệt hai trạng thái chảy.................................................................... 83

3. Ảnh hưởng của trạng thái chảy đối với quy luật tổn thất cột nước ............................ 84

IV. Trạng thái chảy tầng trong ống ................................................................................... 85

1. Ứng suất ma sát

...................................................................................................... 85

2. Sựphân bốlưu tốc trong dòng chảy tầng................................................................... 85

3. Tốc độtrung bình trong dòng chảy tầng .................................................................... 86

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộmôn CơSởKỹThuật Thủy Lợi

Bài giảng thủy lực 1 Trang 5

4. Tổn thất dọc đường trong dòng chảy tầng.................................................................. 87

5. Hệsố αtrong ống chảy tầng ..................................................................................... 88

6. Tính chất chuyển động xoáy của dòng chảy tầng ..................................................... 88

V. Trạng thái chảy rối trong ống ...................................................................................... 88

1. Ứng suất tiếp trong dòng chảy rối .............................................................................. 88

2. Lưu tốc thực - lưu tốc trung bình thời gian - Lưu tốc mạch động - Động năng của

dòng chảy rối ..................................................................................................................... 89

3. Lớp mỏng chảy tầng - Thành nhám và thành trơn thủy lực ....................................... 89

4. Sựphân bốlưu tốc trong dòng chảy rối ..................................................................... 89

VI. Công thức Darcy, tính tổn thất cột nước hd, hệsốtổn thất dọc đường λ, thí nghiệm

Nikuratse............................................................................................................................ 92

1. Công thức Darcy.......................................................................................................... 92

2. Hệsốtổn thất dọc đường λ.......................................................................................... 92

3. Thí nghiệm Nikuratse .................................................................................................. 92

VII. Công thức Chezy - Công thức xác định λvà C đểtính tổn thất cột nước dọc đường

của dòng đều trong các ống và kênh hở............................................................................ 94

1. Công thức Chezy ......................................................................................................... 94

2. Những công thức xác định hệsố λ.............................................................................. 95

3. Những công thức kinh nghiệm xác định hệsốChezy C ............................................. 96

VIII. Tổn thất cột nước cục bộ- những đặc điểm chung .................................................. 96

IX. Một sốdạng tổn thất cục bộtrong ống........................................................................ 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 103

CHƯƠNG VI : DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖVÒI - DÒNG TIA................................. 104

A - DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖVÒI ........................................................................... 105

I. Khái niệm chung .......................................................................................................... 105

II. Phân loại lổ................................................................................................................ 105

III. Dòng chảy tựdo ổn định qua lỗnhỏthành mỏng ..................................................... 106

1. Bài toán tìm Q (hoặc v) ............................................................................................ 106

2. Hình dạng của dòng chảy tựdo ra khỏi lổ................................................................ 107

III. Dòng chảy ngập ổn định qua lỗto, nhỏthành mỏng................................................. 108

IV. Dòng chảy tựdo ổn định qua lỗto thành mỏng ........................................................ 109

V. Dòng chảy tựdo ổn định qua lỗto thành mỏng ......................................................... 110

VI. Dòng chảy qua vòi..................................................................................................... 110

1. Khái niệm ................................................................................................................. 112

2. Vòi hình trụtròn gắn ngoài (vòi Venturi) ................................................................ 112

B - DÒNG TIA................................................................................................................ 115

VII. Phân loại, tính chất dòng tia..................................................................................... 115

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộmôn CơSởKỹThuật Thủy Lợi

Bài giảng thủy lực 1 Trang 6

1. Định nghĩa ................................................................................................................ 115

2. Dòng tia ngập ........................................................................................................... 115

3. Dòngtia không ngập ................................................................................................ 116

a. Kết cấu ............................................................................................................... 116

b. Những đặc tính động lực học của dòng tia........................................................ 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 120

CHƯƠNG VII : DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP.......................... 121

⇓7-1 KHÁI NIỆM CƠBẢN VỀ ĐƯỜNG ỐNG & NHỮNG CÔNG THỨC TÍNH

TOÁN CƠBẢN .............................................................................................................. 122

I. Khái niệm ..................................................................................................................... 122

II. Cơsở đểtính toán thủy lực đường ống....................................................................... 122

1. Công thức tính toán đối với ống dài......................................................................... 123

2. Công thức tính toán đối với ống ngắn ...................................................................... 123

⇓7.2 TÍNH TOÁN THUỶLỰC VỀ ỐNG DÀI ............................................................ 124

I. Tính toán thủy lực ống dài đơn giản ............................................................................ 124

⇓7.3. TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐƯỜNG ỐNG NGẮN.............................................. 133

I. Tính toán thủy lực về đường ống hút.......................................................................... 133

II.Tính toán thủy lực về đường ống đẩy .......................................................................... 134

III.Công suất cần cung cấp cho thiết bịbơm................................................................... 135

IV.Tính toán Turbine nước.............................................................................................. 135

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 136

CHƯƠNG VIII : CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP -

HIỆN TƯỢNG NƯỚC VA VÀ SỰDAO ĐỘNG CỦA KHỐI NƯỚC TRONG

THÁP ĐIỀU ÁP............................................................................................................. 138

A - PHƯƠNG TRÌNH CỎBẢN DÒNG KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP 139

I. Phương trình liên tục của dòng chảy không ổn định .................................................. 139

II. Phương trình động lực của dòng chảy không ổn định trong ống có áp.................... 139

B - HIỆN TƯỢNG NƯỚC VA .................................................................................... 142

III. Đặt vấn đề.................................................................................................................. 142

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộmôn CơSởKỹThuật Thủy Lợi

Bài giảng thủy lực 1 Trang 7

IV. Nước va khi đóng khóa tức thời................................................................................ 142

V. Nước va khi đóng khóa từtừ..................................................................................... 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO

BÀI GIẢNG - Thủy lực 1 (Nguyễn Thế Hùng) - 137 trang

LINK DOWNLOAD

BÀI GIẢNG - Thủy lực 1 (Nguyễn Thế Hùng) - 80 trang