Bài giảng Cơ lưu chất - Trường Đại học Bách khoa TP.HCM
Tóm tắt Bài giảng Cơ lưu chất - Trường Đại học Bách khoa TP.HCM: ...hác nhau và có áp suất trên mặt thoáng bằng nhau, độ cao của chất lỏng ở mỗi bình tính từ mặt phân chia 2 chất lỏng đến mặt thoáng sẽ tỷ lệ nghịch với trọng lượng đơn vị của chất lỏng. 1 2 2 1 h h 47BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Định luật Pascal: Đối với lưu chất tr... dx 36BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Ví dụ 1: Viết pt đường dòng đi qua điểm A có tọa độ (2;4;8) biết: ux = x 2, uy = y2, uz = z 2. - Ví dụ 2: Viết pt đường dòng biết: ĐS: x y dx dy 8,05,0 8,05,1 7BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -Quỹ đạo: đường đi của...t u dt du a z u u y u u x u u t u dt du a z z z y z x zz z y z y y y x yy y x z x y x x xx x 816BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 3.5. Phân...
Chương 1: MỞ ĐẦU 5BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang CLC nghiên cứu các quy luật của chất lỏng và chất khí ở trạng thái tĩnh (fluid statics) và động (fluid dynamics); sự tương tác giữa lưu chất với chất rắn hoặc với lưu chất khác ở các mặt biên (boundaries). 6BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Phạm vi ứng dụng 47BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Phạm vi ứng dụng 1.2. Các tính chất cơ bản của lưu chất 8BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Sự khác nhau giữa lưu chất và chất rắn? Sự khác nhau giữa chất lỏng và chất khí? Fluid - Là môi trường liên tục - Được cấu tạo từ các phân tử có lực liên kết yếu - Có tính chảy được (không chịu lực kéo, lực cắt và không có hình dạng riêng) 51.2. Các tính chất cơ bản của lưu chất 9BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Khối lượng riêng, thể tích riêng, trọng lượng riêng và tỷ khối Khối lượng riêng Thể tích riêng Trọng lượng riêng (γn,40C = 9810 N/m 3 = 1000 kG/m3) Tỷ khối n 10BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Tính nén được (compressibility) Chất lỏng Hệ số nén (hệ số co thể tích): sự giảm tương đối của thể tích chất lỏng ứng với sự tăng áp suất lên 1 đơn vị áp suất (m2/N) Suất đàn hồi hay (N/m2) Kn = 2,2.109 N/m2 Hầu hết các chất lỏng rất khó nén nên xem như là lưu chất không nén (chất lỏng còn có thể coi như không co giãn dưới tác dụng nhiệt độ) dp V/dV β 0p dV dp VK 0 d dp K Chất khí (lý tưởng) Kelvin scale: Hằng số chất khí: R = 287,1 J/(Kg.oK) Áp suất tuyết đối: ρ (N/m2) 611BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Tính nhớt (viscosity) - tính chất nảy sinh ra sức ma sát trong (ứng suật tiếp chuyển động giữa các lớp chất lỏng chuyển động - chất lỏng giữa 2 tấm phẳng (thí nghiệm độ nhớt – ma sát) -Định luật Newton về ma sát nhớt Lực ma sát: Hệ số nhớt động lực học (hs nhớt) Hệ số nhớt động học 12BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Tính nhớt (viscosity) - Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Chất lỏng Chất khí 713BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Tính nhớt (viscosity) - Lưu chất Newton và phi Newton Lưu chất tuân theo định luật ma sát trong của Newton gọi là chất lỏng thực hoặc chất lỏng Newton. Những chất lỏng (như chất dẻo, sơn, hồ,) cũng chảy nhưng không tuân theo ĐL Newton gọi là chất lỏng phi Newton. Lưu chất lý tưởng: hoàn toàn không có tính nhớt (μ = 0 hay τ = 0). 14BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Sức căng bề mặt (surface tension) ∆P: chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài lưu chất σ: sức căng bề mặt (N/m) 815BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Hiện tượng mao dẫn (capillary effect) 16BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp suất hơi (vapor pressure) -Áp suất hơi bão hòa = áp suất bên trong chất lỏng : xuất hiện sự sôi -Áp suất hơi bão hòa > áp suất ở một khu vực nào đó của dòng chảy: gây sự sôi cục bộ làm xuật hiện các bọt khí (cavitation) Sự biến mất đột ngột các đám bọt gây phá hủy bề mặt một mẫu nhôm 16mm x 23mm. 9Bài tập 17BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang References • BM Cơ lưu chất. Giáo trình Cơ lưu chất. Trường ĐH Bách Khoa TPHCM (lưu hành nội bộ). • Nguyễn Thị Bảy. Bài giảng Cơ lưu chất và các ví dụ tính toán. Trường ĐH Bách Khoa TPHCM (lưu hành nội bộ). • Y. A. Çengel & J. M. Cimbala. Fluid mechanics – Fundamentals and applications. Mc Graw Hill, 2006. • P. K. Kundu, I. M. Cohen and D. R. Dowling. Fluid mechanics (fifth edition). Elsevier, 2012 18BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 1CƠ LƯU CHẤT Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Khoa Kỹ thuật Xây Dựng – BM Cơ lưu chất TS. Võ Thị Tuyết Giang (Fluid mechanics) 2.1. Áp suất thủy tĩnh Chương 2: TĨNH HỌC LƯU CHẤT 2BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -Áp suất thủy tĩnh trung bình: A F ptb A F Tĩnh học lưu chất: lưu chất ở trạng thái CB 1 bar = 105 Pa = 0,1 MPa = 100 kPa 1 atm = 101325 Pa 1 at = 1 kgf/cm2 = 98066,5 Pa = 10m H20 = 735 mmHg = 0,96784 atm 23BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp suất tại một điểm là như nhau theo mọi phương. - Áp suất tại 1 điểm trong lưu chất: A F p A 0 lim 4BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Tính chất cơ bản của áp suất thủy tĩnh: • tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực và hướng vào diện tích ấy • trị số tại 1 điểm bất kỳ không phụ thuộc hướng đặt của diện tích chịu lực tại điểm này Giải thích? 35BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp suất tại các điểm bên trong bình chứa chỉ phụ thuộc độ sâu h, không phụ thuộc hình dạng bình. - Sự thay đổi áp suất theo độ sâu: 2.2. Sự cân bằng của chất lỏng trọng lực 6BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -PT cơ bản của thủy tĩnh học: quy luật phân bố áp suất thủy tĩnh hpp 0 - Chất lỏng trọng lực: khi lực thể tích td vào chất lỏng chỉ là trọng lực const p z p z 0 0 -Mặt đẳng áp của chất lỏng trọng lực: z = const (mp nằm ngang) -Định luật bình thông nhau: Nếu 2 bình thông nhau đựng chất lỏng khác nhau và có áp suất trên mặt thoáng bằng nhau, độ cao của chất lỏng ở mỗi bình tính từ mặt phân chia 2 chất lỏng đến mặt thoáng sẽ tỷ lệ nghịch với trọng lượng đơn vị của chất lỏng. 1 2 2 1 h h 47BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Định luật Pascal: Đối với lưu chất trong bình kín, áp suất tại mọi điểm tăng lên 1 lượng giống nhau. Ứng dụng: hydraulic lift 8BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Áp suất tuyệt đối, áp suất khí quyển, áp suất chân không và áp suất dư 59BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp suất tuyệt đối (áp suất toàn phần): Áp suất dư (áp suất tương đối): Nếu áp suất tại mặt thoáng là áp suất khí quyển: Áp suất chân không: -Nếu p là áp suất tuyệt đối: -Nếu p là áp suất dư: Hhzvàh p tuyettuyet 'Hhzvàh p dudu H: cột nước thủy tĩnh (độ cao đo áp) tuyệt đối H’: cột nước thủy tĩnh (độ cao đo áp) dư 10BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Đo áp suất khí quyển Ống đo áp chữ L Ống đo áp chữ U 62.3. Áp lực thủy tĩnh 11BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp lực tác dụng lên bề mặt phẳng, ngập trong chất lỏng Độ lớn = áp suất tuyệt đối tại trong tâm diện tích phẳng x diện tích Tâm áp lực: 2.3. Áp lực thủy tĩnh 12BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp lực tác dụng lên bề mặt phẳng, ngập trong chất lỏng Trường hợp bề mặt phẳng HCN Mp nghiêng: Mp nằm ngang (s = 0): 72.3. Áp lực thủy tĩnh 13BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp lực tác dụng lên bề mặt phẳng, ngập trong chất lỏng Trường hợp nhiều loại chất lỏng Với: 2.3. Áp lực thủy tĩnh 14BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Áp lực tác dụng lên bề mặt cong 82.4. Lực đẩy Archimèdes 15BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Một vật rắn ngập hoàn toàn trong chất lỏng chịu tác dụng của một lực hướng lên trên, có trị số bằng trọng lương khối chất lỏng bị vật rắn chiếm chỗ. rZ gWP 2.5. Sự cân bằng của một vật trong lưu chất 16BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 917BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang [Y. A. Çengel & J. M. Cimbala. Fluid mechanics – Fundamentals and applications. Mc Graw Hill, 2006] Bài tập 18BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 1Chương 3: ĐỘNG HỌC LƯU CHẤT 2BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Động học lưu chất (fluid kinematics): mô tả chuyển động của lưu chất mà không cần thiết phải xét đến lực và mômen gây ra chuyển động đó. “Satellite image of a hurricane near the Florida coast; water droplets move with the air, enabling us to visualize the counterclockwise swirling motion. However, the major portion of the hurricane is actually irrotational, while only the core (the eye of the storm) is rotational.” [Y. A. Çengel & J. M. Cimbala. Fluid mechanics – Fundamentals and applications. Mc Graw Hill, 2006] 3BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Hệ thống tọa độ được xác định trong không gian, chuyển động của thể tích lưu chất được mô tả bằng vị trí của các phần tử lưu chất theo thời gian. 3.1. Hai phương pháp mô tả chuyển động của lưu chất 3.1.1. Phương pháp Lagrange 24BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang x0, y0, z0 và t: biến số Lagrange dt du a dt du a dt du a dt dz u dt dy u dt dx u t,z,y,xzz t,z,y,xyy t,z,y,xxx z z y y x x z y x 000 000 000 Nhận xét: -Các yếu tố chuyển động chỉ phụ thuộc vào thời gian, VD: u=at2+b -Ưu điểm: mô tả chuyển động một cách chi tiết. -Khuyết điểm: phức tạp, số lượng phương trình lớn. -PVSD: dùng trong một số trường hợp đặc biệt như nghiên cứu sự truyền sóng. 5BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Trong một hệ tọa độ xác định, chuyển động của lưu chất được mô tả bằng vận tốc của các phần tử lưu chất tại mỗi vị trí theo thời gian. 3.1.2. Phương pháp Euler ña ï o Quyõ toá c Gia tzyxuu tzyxuu tzyxuu zz yy xx ,,, ,,, ,,, Nhận xét: -Ưu điểm: ít phương trình tính toán -Khuyết điểm: không cho thấy rõ cấu trúc của chuyển động. -PVSD: rộng rãi hơn PP Lagrange, thường được sd để nghiên cứu. -Phương trình vi phân của đường dòng: (chuyển động ổn định và không ổn định) x, y, z và t: biến số Euler zyx u dz u dy u dx 36BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Ví dụ 1: Viết pt đường dòng đi qua điểm A có tọa độ (2;4;8) biết: ux = x 2, uy = y2, uz = z 2. - Ví dụ 2: Viết pt đường dòng biết: ĐS: x y dx dy 8,05,0 8,05,1 7BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -Quỹ đạo: đường đi của một phần tử chất lỏng trong không gian. -Ðường dòng: đường cong tại một thời điểm cho trước, đi qua các phần tử chất lỏng có vectơ lưu tốc là những tiếp tuyến của đường ấy. 3.2. Các khái niệm 3.2.1. Quỹ đạo (pathlines) và đường dòng (streamlines) -Đường dòng có thay đổi theo t? -Ðường dòng ≡ quỹ đạo? -Hai đường dòng có thể giao nhau? tiếp xúc nhau? dt u dz u dy u dx zyx zyx u dz u dy u dx 48BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -Ống dòng: bề mặt dạng ống tạo bởi vô số các đường dòng cùng đi qua một chu vi khép kín. -Dòng nguyên tố: khối lượng chất lỏng chuyển động ở trong không gian giới hạn bởi ống dòng gọi dòng nguyên tố. -Dòng chảy: môi trường liên tục bao gồm vô số dòng nguyên tố. 3.2.2. Ống dòng (streamtubes), dòng chảy M Quỹ đạo Đường dòng Đường dòng Ống dòng 9BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -Mặt cắt ướt (A): mặt cắt thẳng góc với tất cả các đường dòng Các đường dòng //: mc ướt là mp Các đường dòng không //: mc ướt là mặt cong -Chu vi ướt (P): bề dài của phần tiếp xúc giữa chất lỏng và thành rắn. -Bán kính thủy lực (R) Tính bán kính thủy lực của: • Kênh dẫn HCN có bề rộng b, chiều sâu nước trong kênh h • Kênh dẫn hình thang có bề rộng đáy b, độ dốc mái m và chiều sâu nước trong kênh h • Ống dẫn tròn có đường kính d, nước luôn chảy đầy ống (dòng chảy có áp) 3.2.3. Mặt cắt ướt, chu vi ướt, bán kính thủy lực P A R 510BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -Lưu lượng (Q): thể tích chất lỏng đi qua một mặt cắt ướt trong một đơn vị thời gian (m3/s, l/s) -Vận tốc trung bình tại mặt cắt (V): 3.2.4. Lưu lượng, vận tốc trung bình tại mặt cắt A udA Vhay A Q V A Nx: lưu lượng = thể tích hình trụ có đáy là mặt cắt ướt, và chiều cao là vận tốc trung bình của mặt cắt ướt. 11BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang -Chuyển động của lưu chất lý tưởng (µ=0) -Chuyển động của lưu chất thực (µ≠0) • Chuyển động tầng: các phần tử lưu chất chuyển động trượt lên nhau thành từng tầng, từng lớp, không xáo trộn lẫn nhau • Chuyển động rối: các phần tử lưu chất chuyển động hỗn loạn, các lớp lưu chất xáo trộn vào nhau L: độ dài đặc trưng của dòng chảy ống tròn 3.3. Phân loại chuyển động 3.3.1. Theo ảnh hưởng của độ nhớt - Re ≤ 2300: dòng chảy tầng - 2300 < Re < 104: dòng chảy chuyển tiếp từ chảy tầng sang chảy rối - Re ≥ 104 : dòng chảy rối VD Re VD VL Re VL 612BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Thí nghiệm Reynolds - Re ≤ 2300: dòng chảy tầng - 2300 < Re < 104: dòng chảy chuyển tiếp từ chảy tầng sang chảy rối - Re ≥ 104 : dòng chảy rối 13BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Số Mach (c: vận tốc truyền âm) • Ma <0.3: dòng chảy không bị nén (lực nén lên dòng chảy không đáng kể, có thể bỏ qua) • Ma < 1: dòng chảy dưới vận tốc âm thanh • Ma ~ 1: chế độ lân cận vận tốc âm thanh. Thường trong chế độ này thường xuất hiện các vùng dưới âm thanh, và vùng siêu âm cục bộ. Chế độ này là chế độ không tối ưu cho các phương tiện bay vì lực cản tăng lên đột ngột so với các chế độ khác. Giá trị Mach trong phạm vi từ 0,8 đến 1,2 thường được xếp vào chế độ này. • Ma > 1: dòng chảy siêu thanh • Ma >> 1: dòng chảy cực siêu thanh. Thường thì khi Ma > 5 sẽ xuất hiện các biến đổi hóa tính của môi trường như ion hóa chất khí. 3.3.2. Theo mức độ chịu nén c V Ma 714BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Chuyển động ổn định: không phụ thuộc vào thời gian - Chuyển động không ổn định: phụ thuộc vào thời gian 3.3.3. Theo thời gian 0 t 0 t - Chuyển động 1D (u 0; v = w = 0) - Chuyển động 2D (u 0; v 0; w = 0) - Chuyển động 3D (u 0; v 0; w 0) 3.3.4. Theo không gian 15BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 3.4. Gia tốc phần tử lưu chất 3.4.1. Theo Lagrange t u dt ud a)t,z,y,x(uu 000 3.4.2. Theo Euler löuñoáiphaànthaønh boä-t.ph.cuïc z u u y u u x u u t u dt du a z u u y u u x u u t u dt du a z u u y u u x u u t u dt du a z z z y z x zz z y z y y y x yy y x z x y x x xx x 816BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 3.5. Phân tích chuyển động của lưu chất - Trong hệ trục tọa độ Oxyz, xem vận tốc uA=f(x,y,z) của điểm A(x,y,z) đã biết. Vận tốc uH của điểm H(x+dx, y+dy, z+dz): - Khai triển theo cấp số Taylo và bỏ đi những số hạng vô cùng nhỏ có bậc cao hơn bậc nhất, ta có: vận tốc biến dạng dài vận tốc biến dạng góc và vận tốc quay vận tốc chđ tịnh tiến 17BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang Định lý Hemholtz - Chuyển động của 1 phần tử chất lỏng có thể phân tích thành 3 dạng: chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay và chuyển động biến dạng. Một chuyển động không quay: ωx= ωy= ωz=0 918BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Dòng chảy mà các phần tử chất lỏng không có chuyển động quay đơn thuần: gọi là chuyển động không xoáy hoặc chuyển động thế. Trong chuyển động thế: - Dòng chảy mà các phần tử chất lỏng có chuyển động quay đơn thuần: gọi là chuyển động xoáy. VD: Trong chuyển động ổn định của chất lỏng, mỗi phần tử chất lỏng có lưu tốc u(x,y,z) được xđ bởi các thành phần: ux=2xy, uy=2yz, uz=2zx. Chuyển động này có xoáy hay không xoáy? 19BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 3.6. Phương trình liên tục - Chất lỏng không nén được (ρ=const): - Bảo toàn khối lượng: ΣQm vào = ΣQm ra Σ(ρVA)vào = Σ(ρVA)ra Chất lỏng không nén được (ρ=const): ΣQ vào = ΣQ ra (hay Q=const) Σ(VA) vào = Σ(VA) ra - Ở trạng thái dừng, trên một ống dòng, lưu lượng chảy qua chất lỏng không đổi qua mọi tiết diện của ống dòng nơi nào có tiết diện nhỏ thì vận tốc chảy lớn. - PT liên tục thuộc loại PT động học chất lỏng nên dùng được cho cả chất lỏng lý tưởng và chất lỏng thực. 0 z u y u x u udiv z yx 2211 AVAV 10 VD1: Viết PT liên tục của phần tử chất lỏng có lưu tốc điểm u(x,y,z,t) có các thành phần sau: ux=2x 2+y, uy=2y 2+z, uz=2z 2+x. VD2: h0 = 1,2m ; Dtank = 0,9m ; vận tốc tb của dòng chảy là Djet = 0,15m. Xác định thời gian cần thiết để mực nước trong đài hạ từ mức 0,6m xuống đáy đài (ban đầu đài đầy nước). 20BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang ghv 2 References • BM Cơ lưu chất. Giáo trình Cơ lưu chất. Trường ĐH Bách Khoa TPHCM (lưu hành nội bộ). • Nguyễn Thị Bảy. Bài giảng Cơ lưu chất và các ví dụ tính toán. Trường ĐH Bách Khoa TPHCM (lưu hành nội bộ). • Y. A. Çengel & J. M. Cimbala. Fluid mechanics – Fundamentals and applications. Mc Graw Hill, 2006. • P. K. Kundu, I. M. Cohen and D. R. Dowling. Fluid mechanics (fifth edition). Elsevier, 2012 21BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang PT Động lượng - Ðạo hàm của động lượng của một vật thể đối với thời gian bằng hợp lực những ngoại lực tác dụng vào vật thể. Động lượng trong thể tích kiểm soát: với : động lượng đơn vị 1BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang PT động lượng: PT Động lượng cho dòng chảy ổn định của lưu chất không nén được 2 2 1 1 Sn A2 A1 un=0 n n u u - Xét thể tích kiểm soát là đoạn dc giữa 2 mc 1-1 và 2-2: ĐL ra ĐL vào Tổng lực 2BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang - Hệ số α0 : hs sửa chữa động lượng, là tỷ số giữa động lượng thực của đoạn dc và động lượng của đoạn dòng đó tính theo lưu tốc trung bình mc. 0 tầng= 4/3 0 rối =1,02-1,05 Vậy trong dòng chảy ổn định, sự biến thiên của động lượng của đoạn dòng chảy trong đơn vị thời gian bằng hợp lực các ngoại lực (lực khối và lực mặt) tác dụng vào đoạn dòng trong đơn vị thời gian ấy. G V2,Q2 F 3BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang 111333222 ' VQVQVQFG (*)111333222 VQVQVQFG )3,2,1( )(0 ivv FGG i )( F u V1 ,Q1 V3,Q3 F’ (*)111333222 VQVQVQFG u V1 ,Q1 V2,Q2 F’ F 4BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang V3,Q3 (*)111333222 VQVQVQFG u V1 ,Q1 V2,Q2 F’ F 5BG Cơ lưu chất - TS. Võ Thị Tuyết Giang V3,Q3 CƠ LƯU CHẤT Trường Đại học Bách Khoa TPHCM Khoa Kỹ thuật Xây Dựng – BM Cơ lưu chất TS. Võ Thị Tuyết Giang Chuyên đề: Tính toán thuỷ lực mạng lưới vòng Phân loại MLCN Tr¹m b¬m §µi níc Sơ đồ mạng lưới cụt Tr¹m b¬m §µi níc q tt q tt nót q Q Sơ đồ mạng lưới vòng Xác định lưu lượng nước tính toán Giả thiết - Các điểm lấy nước với Q tương đối lớn: xem như là các điểm lấy nước tập trung → qtr - Các điểm lấy nước nhỏ còn lại: xem như là các điểm lấy nước dọc đường → qdđ - Các điểm lấy nước dọc đường được xem như có lưu lượng như nhau và phân bố dọc theo đường ống chính và ống nối. -Trong quá trình làm việc, lưu lượng nước lấy ra từ các điểm trên mạng lưới xem như thay đổi theo cùng 1 tỷ lệ như trong biểu đồ tiêu thụ nước. Lưu lượng dọc đường đơn vị qdv Xác định đường kính ống Tốc độ kinh tế Vk trong các ống cấp nước D, mm Vk, m/s Vtb, m/s D, mm Vk, m/s Vtb, m/s 100 150 200 250 300 0,15-0,86 0,28-1,15 0,38-1,47 0,38- 1.43 0,41-1,52 0,50 0,70 0,90 0,90 1,00 350 400 450 500 600 0,47-1,58 0,50-1,78 0,60-1,94 0,70-2,10 0,95-2,60 1,00 1,10 1,30 1,40 1,80 Tính toán thủy lực mạng lưới vòng Cơ sở tính toán mạng lưới vòng - Chấp nhận phương pháp gần đúng trên cơ sở thiết lập 2 loại phương trình sau: PT loại 1: Σqnút = 0 PT loại 2: Σhvòng = 0 - Để tính toán: • Sơ bộ phân bố lưu lượng tt cho từng đoạn ống trên mạng lưới sao cho thỏa PT1. • Xác định đường kính ống • Điều chỉnh dần lưu lượng ở mỗi đoạn ống để thỏa PT2 Tính toán thủy lực mạng lưới vòng Trình tự tính toán mạng lưới vòng - Vạch tuyến mạng lưới cấp nước, đánh số nút, sơ bộ vạch hướng nước chảy bắt đầu từ các nguồn nước. - Xác định tổng chiều dài toàn mạng: ΣL - Xác định qđv, qdđ và qn của từng đoạn ống. - Sơ bộ phân bố lưu lượng nước tt trên từng đoạn ống thỏa PT1 - Lập bảng tính thủy lực: chọn dkt, tính tổn thất áp lực theo chiều dài hl của các đoạn ống cho từng vòng một và tính Σh của vòng đó. - Ktra lại tổn thất áp lực trong mỗi vòng theo PT2. - Điều chỉnh mạng lưới vòng. Tính toán thủy lực mạng lưới vòng Các phương pháp điều chỉnh mạng lưới vòng B.G. Lôbachốp (Nga) và Hardy-Cross (Đức) Tính cho 1 vòng: ii i i qS h q h h q 22 M.M.Andriyasev (Nga) Tính cho nhiều vòng: ... 2 2 1 1 h q h q
File đính kèm:
bai_giang_co_luu_chat_truong_dai_hoc_bach_khoa_tp_hcm.pdf