Bài giảng Cơ lưu chất - Chương 2: Tính chất cư học của lưu chất - Nguyễn Quốc Ý

Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Bài giảng của TS. Nguyễn Quốc í nguyenquocy@hcmut.edu.vn Ngày 26 thỏng 1 năm 2013 Nội dung cần nắm Cỏc tớnh chất cơ học: ρ, γ, δ,K , ν, à Định luật Newton về ma sỏt nhớt τ, du{dy + Bài tập Cỏc hiện tượng: căng bề mặt, mao dẫn, cavitation 1 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Khối lượng riờng ρ Tổng quỏt ρ  khối lượng thể tớch tương ứng  m –V , kg{m3 Theo nhiệt độ : ρ ì khi nhiệt độ ế Đo Khối lượng riờng: - đo m, đo –V - Cỏch nào khỏc? 2 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Khối lượng riờng của chất khớ: khớ lý tưởng (khớ khụng gần trạng thỏi húa lỏng) ρ  p RT trong đú: p : ỏp suất tuyệt đối (N/m2) T : nhiệt độ tuyệt đối ( K) R : hằng số chất khớ (J{pKg Kq), 287.1J{pKg Kq e.g. ở 20 C=293.15 K, pat  101KN{m2  101, 000N{m2 ρair  p RT  101, 000 287x293.15  1.2kg{m3 3 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Tỉ trọng/ tỉ khối: là tỉ số giữa KLR ρ chất đú và KLR nước ρw ở 4 C (1000kg{m3) δ  ρ ρw Trọng lượng riờng: trọng lượng trờn một thể tớch đơn vị (1m3, 1l . . . ) γ  ρg ,N{m3 Thể tớch riờng: thể tớch trờn một khối lượng đơn vị υ  1 ρ ,m3{kg 4 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Độ nhớt Độ nhớt của một lưu chất: thể hiện tớnh chất gỡ? (so sỏnh cốc nước- cốc syrup) độ nhớt lớn, ma sỏt lớn hay nhỏ? so sỏnh: nước & dầu chảy trờn mặt nghiờng bụi trơn 5 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Thớ nghiệm độ nhớt- ma sỏt Chất lỏng giữa hai tấm phẳng (mặt dưới cố định, mặt trờn cú vận tốc U  const.). Lực F cần để đẩy mặt trờn. F A cần để di chuyển tấm phẳng= ứng suất tiếp, ∼ U,∼ 1 h τ  F A  à U h à: độ nhớt, hay hệ số nhớt, hay hệ số nhớt động lực học 6 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Mở rộng: phõn bố vận tốc tuyến tớnh, U h  du dy Tổng quỏt τ  à du dy Định luật Newton về ma sỏt nhớt, Lực ma sỏt F  τAma sỏt  τ du dy Ama sỏt Bàn luận: Ama sỏt của tấm phẳng, trục trũn. . . Làm sao để giảm ma sỏt giữa hai bề mặt 7 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Lưu chất Newtonian & Phi-Newtonian Quan hệ giữa τ và du{dy cho Lưu chất Newton: y  a.x , Lưu chất Phi Newton: y  a.x Lưu chất lý tưởng: τ  0 hay à  0 8 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Cỏc cụng thức thực nghiệm: Khớ : cụng thức Sutherland à  CT 3{2 T S Lỏng : cụng thức Adrade à  DeB{T Đơn vị của à: Pa s, g m.s , Poise (P) 1P=100cP=0.1Pas Bàn luận: vớ dụ thực tế? ứng xử khỏc nhau khi nhiệt độ tăng giữa chất lỏng và chất khớ? 9 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Độ nhớt động học ν  à ρ thể hiện ảnh hưởng của độ nhớt lờn chuyển động (vận tốc, PT Navier-Stokes) Đơn vị: m2{s, St 1St  1cm2{s cần nhớ Độ nhớt của nước ở điều kiện thường, Khối lượng riờng của nước ở điều kiện thường 10 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Tớnh nộn thể tớch –V ở ỏp suất p ẹ thể tớch –V d–V ở ỏp suất p dp, vậy: suất đàn hồi: K 
dp d–V {–V Tớnh nộn được β  1 K mà m  ρ–V , K  dp dρ{ρ Nộn, gión nở của khớ: - đẳng nhiệt: p  ρRT ẹ p ρ  const.ẹ K  p - đoạn nhiệt: p ρk  const.ẹ K  kp where k  cp cv So sỏnh K và β của chất lỏng- khớ 11 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Sức căng bề mặt Xột giọt nước/ chất lỏng (đơn giản húa) hỡnh cầu: Rσ σR2∆pπ σ : sức căng bề mặt (N/m) ∆p : chờnh lệch ỏp suất bờn trong bờn ngoài giọt chất lỏng cõn bằng lực: pidσ  ∆ppiR2 or ∆p  2σ{R 12 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Mao dẫn π hR 2h 2 R θ 2R θ (a) (b) (c) γπ σ h Hỡnh: a) dớnh ướt. b) free-body diagram. c) khụng dớnh ướt Cõn bằng lực theo phương đứng: lực căng bề mặt= trọng lực 2piRσ cos θ  γpiR2hủ h  2σcosθ γR ẳ 0, nờn h 9 1 R  nước/cồn - ống thủy tinh: θ ≈ 0 , thủy ngõn- ống thủy tinh: θ ≈ 130
140  13 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Tớnh chất cơ học của lưu chất Áp suất hơi bóo hũa-Cavitation Áp suất bờn trong chất lỏng  ASHBH ẹ bắt đầu sụi! Trong dũng lưu chất, vận tốc lớn ẹ as nhỏ, ẹ cú thể sụi cục bộ, ẹ cavitation HẾT CHƯƠNG 2! 14 / 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt