1
1
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa KTXD - Bộ mơn KTTNN
Giảng viên: PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: or
Web: />T
é
l
.
(08) 38 640 979
-
098 99 66 719
2
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 1. Đặc tính chất lỏng.
Chương 2. Thủy tỉnh học.
Chương 3. Cơ sở động lực học chất lỏng.
Chương 4. Đo đạc dòng chảy.
Chương 5. Tổn thất năng lượng.
Chương 6. Dòng chảy có áp trong mạng lưới ống.
Chương 7. Lực tác dụng lên vật cản.
Chương 8. Dòng chảy ổn đònh đều trong kênh.
Chương 9
(*)

b c
d
e
Đường dòng
V
a
5
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
CHÚ Ý
Hai đường dòng KHƠNG
BAO GIỜ CẮT NHAU
Đường dòng
SAI !!!!
V
1
V
2
A
6
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
MỘT SỐ KHÁI NIỆM
Dòng nguyên tố: Trong không gian chứa đầy
chất lỏng chuyển động, lấy một đường cong
kín có diện tích vi phân ds, tất cả các đường
dòng đi qua các điểm trên đường cong này
tạo thành một mặt có dạng ống gọi là

PGS. TS. Nguyễn Thống
MẶT CẮT ƯỚT 


DIỆN TÍCH ƯỚT
ω
ABCD
, ω
ABC
(xét mặt cắt thẳng góc với dòng
chảy)
9
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
ÔN
- Mặt cắt ướt ω : ω = (b+mh)h hình thang.
- Hệ số mái dốc m: m=cotg(α
αα
α)
ω
b
m
α
h
ω
A
B
C
D

- Bán kính thủy lực: R = ω/χ
- Hệ số mái dốc m: m=cotg(α
αα
α)
ω
b
m
α
h
ω
A
B
C
D
A
B
C
2
m1h2b ++=
χ
L
ABCD
or L
ABC
12
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
VÍ DỤ
Bán kính thủy lực cuả

thá
thá
i
i


Theo
Theo
á
á
p
p
su
su
ấ
ấ
t
t
14
14
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
PHÂN LO
PHÂN LO
Ạ
Ạ
I
I
THEO

theo không gian)
h
1
h
2
i%=tg(α)
Q=hs.
α
αα
α
h
1
Q=hs.
17
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
DÒNG CHẢY KHÔNG ỔN ĐỊNH
(V, h, Q, áp suất,… thay đổi theo không gian
& thời gian)
V
h
1
(t)
h
2
(t)
Mực nước thay
đổi theo triều
Q (t)

 Dòng chảy CĨ mặt
thống tiếp xúc khơng
khi
 Ví du: Dòng chảy
trong sơng, rạch thiên
nhiên.
21
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤ
C
DỊNG CHẢY ỔN ðỊNH
Cơ sở 

 Ngun lý bảo tồn
khối lượng của vật chất.
22
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
CÓ ÁP KHÔNG ÁP
1
1
2
2
1
1
2
2

1
S
1
=V
2
S
2
Q
(1-1)&
(2-2)
Mặt
cắt
ướt
S
1
S
2
23
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
• Từ nguyên lý bảo toàn khối lượng của nước:
Đây là phương trình liên tục của chất lỏng chảy
ổn đònh (đều hoặc không đều)
1 1 2 2 1 1 2 2
S dx S dx S Vdt S V dt
ρ ρ
= ⇒ =
2211
VSVS =⇒

1
=?
A B
S
1
=0,5m
2
Nhận xét khi S
1


 rất lớn so với tiết diện ống AB ?
Bê chứa
ðường ống tròn
có D=0,2m
V
2
=5m/s
26
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 4: Người ta muốn có vận tốc tia
nước tại đầu ra của một vòi phun nước
chữa cháy tăng 25 lần so với vận tốc ở
đầu vào ống.
Anh (Chò) cho biết đường kính cuối ống
phải tăng (hoặc giảm) bao nhiêu so với
đường kính đầu ống.
27

NĂNG LƯNG DÒNG CHẢY TẠI MẶT CẮT ƯỚT (E)
(CHẢY CÓ ÁP)
(1-1 & 2-2 : mặt cắt ướt)
Q=V
1
S
1
=V
2
S
2
2
2
p
1
p
2
Q
V
2
V
1
1
1
o o
Z
2
Z
1
Mặt chuẩn

p
1
1
1
z
1
z
2
V
1
V
2
h
2
h
1
o
o
Mặt chuẩn
Đáy kênh
Mặt thoáng
z
0
h
1
/2
6
31
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng

Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Giải thích
O
O
Z
1
p
1
h
1
11
1
a
1
1
1
hz
g
2
h
gp
Z
g
p
Z +=
ρ
ρ+
+=
ρ

Ờ
Ờ
NG NĂNG LƯ
NG NĂNG LƯ
Ợ
Ợ
NG &
NG &
ðƯ
ðƯ
Ờ
Ờ
NG C
NG C
Ộ
Ộ
T NƯ
T NƯ
Ớ
Ớ
C
C
ðO
ðO
Á
Á
P TO
P TO
À
À

z
V
2
/2g
E = z + p/ρ
ρρ
ρg + V
2
/2g
Q
A
B
E
36
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
ðường cột nước đo áp
tồn phần H
z
1
p
1
/ρ
ρρ
ρg
V
1
2
/2g

Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 1: Trong bài tập 1 (trước), giả thiết áp
suất dư tại đầu vào là 0,1at. Chọn mặt chuẩn
cách tâm về phía dưới là 2m. Tính năng lượng E
dòng chảy tại mặt cắt đầu vào.
Bài tập 2: Trong bài tập 2 (trước), giả thiết mặt
chuẩn qua đáy kênh m/c (1-1). Tính năng lượng
E
1
dòng chảy tại mặt cắt (1-1).
Bài tập 3: Trong bài tập 3 (trước), giả thiết mặt
chuẩn qua trục ống AB. Khoảng cách từ trục
ống đến mặt thoáng là 4m. Tính năng lượng E
dòng chảy tại mặt thoáng và tại mặt cắt thẳng
góc ống AB tại B (ngoài không khí).
(1at=9,81.10
4
N/m
2
)
39
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 4: Cho sơ đồ sau. Tính năng lượng
tại mặt cắt (1-1). Biết rằng bơm X có cột
nước bơm là 20m. Áp suất dư tại A là
p
A

2
V
1
z
1
z
2
p
2
p
1
O
O
1
1
2
2
Q
Một chất điểm khối lượng m &
vận tốc V

 Động năng = mV
2
/2
42
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Đònh lý động năng: Độ biến thiên động
năng của một hệ thống sẽ BẰNG công


 lực tác dụng
m 

 khối lượng
PGS. Dr. Nguyễn Thống
L.F0mV
2
1
2
1
=−
m
t=0
m V=V
1
F
L
V=0
t=dt
44
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở ñộng lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Tại t=0 

 Xét chất lỏng g/h bởi 1-1 & 2-2
Tại t=dt 

Khối chất lỏng sẽ giới hạn bởi

’
2
’
2
’
S
1
dx
1
dx
2
Khối lượng chất
l
ỏ
ng
m
P
1
P
2
= p
2
S
2
45
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở ñộng lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
ðộ biến thiên ñộng năng của hệ thống
(không kể phần chung g/h bởi 1’-1’ và 2-2

dx
1
= ρ
ρρ
ρS
2
dx
2
]2[dxSpdxSp
222111
−
]3[mgzmgz
21
−
P
2
P
1
47
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở ñộng lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
ðỊNH LÝ ðỘNG NĂNG
[1] = [2] + [3]
Chia 2 vế cho mg (m= ρ
ρρ
ρS
1
dx
1

lượng khi chất lỏng ñi từ 1-1 ñến 2-2.
g2
V
g
p
z
g2
V
g
p
z
2
22
2
2
11
1
+
ρ
+=+
ρ
+
Năng lượng
mặt 1-1
Năng lượng
mặt 2-2
9
49
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng

w d c
h dh dh
= +
∑ ∑ ∑
d c
dh ; dh
∑ ∑
E
bs
: năng lượng bổ sung (nếu có), E
bs
> 0

 bơm (H
bơm
)
& E
bs
< 0 

 tuabin (H
tuabin
)
:
tổng tổn thất năng lượng khi
dòng chảy đi từ 1-1 đến 2-2.
:
tổn thất đường dài, cục bộ.
E
1

z1, z2 >=0.
Bước 2: Áp dụng p/t Bernoulli áp dụng cho đoạn dò
ng
chảy giới hạn bởi 1-1 & 2-2 (viết đầy đủ p/trình ban
đầu).
53
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống


 Trường hợp chảy CĨ ÁP:


 Trường hợp chảy KHƠNG ÁP:
( )
1h
g2
V
hzE
g2
V
hz
w
2
2
22bs
2
1
11

trong pt. 1.


 Xác đònh các giá trò trong p/t nhờ
vào số liệu ban đầu và các giả thiết
(nếu có).
10
55
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bước 4: Thay các giá trò vào pt. 1.
Giải p/t Bernoulli thu gọn nếu p/t cò
n 1
ẩn số. Nếu p/t còn 2 ẩn số, viết bổ
sung p/t liên tục cho đoạn dòng chả
y
và giải hệ p/t.
• Ghi chú: Nếu p/t Bernoulli thu gọ
n
còn >2 ẩn số 

 Bạn đã chọn sai cá
c
m/c ướt. Trở về Bước 1 và chọn lạ
i
m/c ướt hợp lý hơn !
56
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng

A
V
B
2
1
B
A
57
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 2: Tính áp suất tại B (N/m
2
, at).
Biết tại A có p
dư
=0,8at. Đường ống có
D
A
=0,25m, D
B
=0,1m và dẫn lưu lượng
nước 100l/s. Bỏ qua tổn thất năng lượng
khi dòng chảy đi từ A

 B.
Chú ý: 1at =1(kgf/cm
2
)
=9,81(N/cm

THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 4: Cho dòng chảy có áp qua tuabin X
như hình vẽ. Biết áp suất tại A là 0.2at, tại
B là 20at. Vận tốc dòng chảy trong ống là
6m/s. Ống có tiết diện 0.5m
2
. Bỏ qua tổn
thất năng lượng. Tính H
tuabin
, từ đó tính
công suất của tuabin (P=ηρ
ηρηρ
ηρgQH
tuabin
watt)
với Q là lưu lượng qua ống, η
ηη
η=0.8 hiệu suất
tuabin.
A
B
Z
B
=5m
Z
A
=0m
∼

X
11
61
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 6: Tính lưu lượng nước từ bình 1
sang
bình 2. Giả thiết mất năng lượng dòng chả
y
đi từ 1

2 là:
Các bình có tiết diện rất lớn so với t/diện ống.
1
2
L=40m
d=0.1m
H=4m
A B
∑
−
=
g2
V
.
d
L
10.5h
2

V
63
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 8: Một nhà máy thủy điện có sơ đơ
làm việc như hình ve. Bỏ qua tổn thất năng
lượng khi dòng chảy đi tư hơ đến NM.
Q
NM
=32m
3
/s. Tính cơng suất (MW) của NM.
Biết hiệu suất NM là η
ηη
η=0,8. Lấy g=10m/s
2
.
Tuabin X
Z
hơ
=650m
∼
∼∼
∼
Z
NM
=25m
Q
NM

∼∼
∼
X
H=15m
65
THỦY LỰC ðẠI CƯƠNG
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng
PGS. TS. Nguyễn Thống
Bài tập 10: Tính áp suất tại B (N/m
2
). Biết rằng áp
suất dư tại A là 0,2at. D
A
=D
B
=0,2m. Bơm X có cột
nước bơm là 20m. Bỏ qua tổn thất năng lượng
khi dòng chảy đi từ A đến B. Lưu lượng bơm là
40l/s. Tính cơng suất bơm với η
ηη
η=0.8.
A
B
Q
V
A
V
B
∼
∼∼