Cập nhật nội dung chi tiết về Ứng Dụng Của Phương Trình Bernoulli – Ống Venturi – Bkaero mới nhất trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Hình 1: Ống Venturi.(1)
Một số giả thiết
Dòng chất lỏng không nén được.
Dòng chất lỏng gần một chiều.
Trường dòng chất lỏng (vận tốc và áp suất) không đổi trên mỗi thiết diện.
Ống đặt nằm ngang do đó ảnh hưởng của trường trọng lực được bỏ qua.
Dòng chảy dừng.
Dòng chất lỏng không nhớt.
Mô tả ống Venturi
Ống Venturi là được dùng để đo lưu lượng chất lỏng qua ống. Ống Venturi gồm có ba thành phần chính:
Phần hội tụ (converging cone): thiết diện của ống giảm dần theo chiều dòng chảy khiến cho vận tốc dòng chảy tăng lên và áp suất giảm xuống.
Phần cổ ống (throat): thiết diện của ống là nhỏ nhất. Áp suất đạt giá trị thấp nhất, đồng thời vận tốc đạt giá trị lớn nhất.
Phần phân kì (diverging cone): thiết diện của ống tăng dần theo chiều dòng chảy. Vận tốc của chất lỏng giảm dần và đồng thời áp suất chất lỏng tăng lên.
Hình 2: Cấu trúc ống Venturi. (2)
Để xác định được lưu lượng khối chất lỏng, một áp kế được lắp vào ống Venturi sao cho một đầu được gắn vào đường ống tại vị trí thiết diện lớn 1-1 (phía trước của phần hội tụ) và đầu còn lại tại vị trí có thiết diện nhỏ nhất 2-2 (tại cổ ống). Bên trong ống nhỏ thường chứa chất lỏng, khác với chất lỏng chảy trong ống, có khối lượng riêng lớn chẳng hạn như thủy ngân (13 546 )(3). Nguyên nhân là do việc sử dụng chất lỏng có khối lượng riêng không đủ lớn như nước (1 000 ) yêu cầu lắp đặt áp kế đo độ chênh cột chất lỏng trong áp kế phải đủ cao điều đó khiến thiết bị đo trở nên cồng kềnh. Thí dụ nếu độ chênh áp suất giữa hai thiết diện 1-1 và 2-2 là 1 thì độ chênh cột nước trong áp kế là 10.33 trong khi nếu chất lỏng được sử dụng trong áp kế là thủy ngân thì độ chênh cột chất lỏng là 0.762 nhỏ hơn rất nhiều so với trường hợp sử dụng nước. (Lập luận ở phần trên chỉ mang tính lý thuyết phục vụ cho hình 2. Trên thực tế, người ta có những thiết bị đo áp suất nhỏ gọn hơn nhiều).
Lưu lượng chất lỏng qua ống
Giả sử có dòng chất lỏng chảy qua ống Venturi với vận tốc V1, V2 qua các thiết diện 1-1 và 2-2 với các diện tích lần lượt là A1 và A2. Để xác định được lưu lượng chất lỏng chảy trong ống, phương trình liên tục và phương trình Bernoulli được sử dụng.
Phương trình liên tục:
(1)
Phương trình Bernoulli:
(2)
Từ phương trình (1) và (2), vận tốc và được xác định như sau:
(3.1)
(3.2)
Từ phương trình (3.1), lưu lượng khối của dòng chất lỏng dễ dàng được xác định như sau
(4)
Trong phương trình (4), lưu lượng khối chỉ được xác định khi độ chênh áp suất tại hai thiết diện 1-1 và 2-2 được xác định. Mối liên hệ giữa độ chênh cột chất lỏng trong thiết bị Venturi và độ chênh áp như sau:
(5)
Thay thế phương trình (5) vào phương trình (3.1), (3.2), và (4):
(6.1)
(6.2)
(7)
Từ phương trình (7), ta rút ra được lưu lượng khối lỏng chảy qua ống tỉ lệ với căn bậc hai của độ chênh cột lỏng trong áp kế
(8)
———————————–* * *———————————–
Nguồn:
https://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_effect#/media/File:Venturi5.svg
https://3.bp.blogspot.com/-MDSt2QI9Ofw/WB84cw-COiI/AAAAAAAAApw/OxBD9sQfGW4ZAp3UmYqq99JtbPKgNrddQCK4B/s1600/venturi%2Bmeter.png
https://www.enotes.com/homework-help/what-density-mercury-kg-m-3-561687
Anderson, John. “Fundamentals of Aerodynamics (Mcgraw-Hill Series in Aeronautical and Aerospace Engineering) PDF.” (1984)
http://d2vlcm61l7u1fs.cloudfront.net/media%2Ffc3%2Ffc36201a-146b-4181-956f-863ffd34ddcb%2FphpH7KRIg.png
Chương V: Định Luật Bernoulli, Ứng Dụng Định Luật Bernoulli
Chương V: Định luật Bernoulli, ứng dụng Định luật Bernoulli
1/ Chuyển động của chất lỏng lí tưởng, đường dòng, ống dòng Chuyển động của chất lỏng được chia làm hai loại chính là
chảy thành dòng ổn định
chảy cuộn xoáy không ổn định.
Chất lỏng lí tưởng là chất lỏng không nén được và chảy ổn định thành dòng. Đường dòng là đường chảy ổn định của các phần tử chất lỏng, các đường dòng không cắt nhau. Ống dòng là một phần của chất lỏng chuyển động có mặt biên tạo bởi các đường dòng.
2/ Lưu lượng chất lỏng, mối liên hệ giữa tốc độ chất lỏng và diện tích ống dòng:
Lưu lượng chất lỏng được định nghĩa bằng biểu thức
Trong đó
A: lưu lượng của chất lỏng (m3/s)
v: tốc độ dòng chảy của chất lỏng (m/s)
S: diện tích của ống dòng (m2)
Liên hệ giữa tốc độ và diện tích của ống dòng
Trong cùng một khoảng thời gian Δt ta có
Các phần tử chất lỏng đi ra khỏi diện tích S1 của ống dòng có tốc độ là v1
Các phần tử chất lỏng đi vào diện tích S2 của ống dòng có tốc độ là v2
Do chất lỏng không nén được nên thể tích chất lỏng dịch chuyển trong khoảng thời gian Δt là không đổi ta có
Tử biểu thức trên ta rút ra được kết luận
3/ Định luật Bernoulli
Vận dụng định luật bảo toàn năng lượng chứng minh Định luật Bernoulli:
Định luật Bernoulli tổng quát: Trong một dòng chảy ổn định tổng mọi dạng năng lượng trong chất lưu dọc theo đường dòng là như nhau tại mọi điểm trên đường dòng đó.
Lưu ý: chất khí cũng có thể chảy được thành dòng nên trong một số trường hợp có thể sử dụng Định luật Định luật Bernoulli cho chất khí giống như chất lỏng.
4/ Ứng dụng của Định luật Bernoulli:
Đặt ống hình trụ hở hai đầu (ống A) sao cho miệng ống song song với dòng chảy. Khi đó áp suất tĩnh trong lòng chất lỏng p = ρgh1 Đặt ống hình trụ hở hai đầu, một đầu được uốn vuông góc (ống B) đặt miệng ống B vuông góc với dòng chảy khi đó áp suất toàn phần trong ống ptp = ρgh2
Sử dụng ống Venturi (có cấu tạo như hình vẽ) để xác định vận tốc của chất lỏng Khi đó vận tốc của chất lỏng tại tiết diện S được xác định bằng biểu thức sau v1=2S2Δpρ(S12−S22)
Ống pitot dùng để đo vận tốc chuyển động của máy bay. Vận tốc được xác định bằng biểu thức
Cấu tạo ống pitot dùng để xác định vận tốc của máy bay
Các ống pitot trên máy bay dùng để xác định vận tốc của máy bay
Thí nghiệm vật lý vui vận dụng Định luật Bernoulli. Sử dụng một máy thổi không khí chuyển động thành dòng bao quanh quả bóng. Do áp suất động bao quanh quả bóng tăng lên làm áp suất tĩnh giảm xuống. Sự trênh lệch áp suất tĩnh của dòng không khí bao quanh của bóng và áp suất tĩnh phía bên ngoài tạo ra lực đẩy giúp quả bóng chuyển động lơ lửng ở không trung mà không rơi xuống.
Công Dụng Và Ứng Dụng Của Ống Kính Tele Trong Nhiếp Ảnh
Trong lịch sử nhiếp ảnh, tiêu cự 50mm được chọn là tiêu cự chuẩn và thường được gọi là tiêu cự “normal” cho định dạng phim 35mm. Những ống kính tiêu cự 50mm vì thế cũng được gọi là ống normal nhằm phân biệt với các ống kính zoom, tele khác. Sở dĩ 50mm được xem là tiêu cự chuẩn vì khi ngắm chụp qua ống kính tiêu cự này, hình ảnh không hề bị hiện tượng méo hình hay bị thay đổi kích thước so với thực tế. Ống kính có tiêu cự 50mm khi gắn trên máy phim 35mm sẽ cho trường nhìn, góc nhìn tương đương với mắt thường của con người. Nếu nhân tiêu cự này lên 4 lần, ta sẽ có tiêu cự 200mm và có nghĩa là hình ảnh thực tế sẽ được phóng đại lên gấp 4 lần so với thực tế.
Ảnh chụp sử dụng EOS 40D, ống Canon EF 28-135mm/f3.5-5.6 IS USM tại tiêu cự zoom tối đa.
Tuy vậy, người dùng cần chú ý để tránh nhầm lẫn giữa ống kính zoom và ống kính tele vì ống kính tete nói một cách ngắn gọn là những ống có góc nhìn rất hẹp và có chiều dài vật lý ngắn hơn nhiều so với chiều dài tiêu cự mà nó hỗ trợ. Có những model ống tele có tiêu cự cố định và chỉ có thể lấy nét trong một khoảng cách nhất định. Song, cũng có những loại ống kính tele hỗ trợ thay đổi chiều dài tiêu cự thường được gọi là telephoto zoom lens. Sở dĩ ống kính telephoto có thể zoom là do bên trong mỗi sản phẩm được thiết kế nhiều nhóm thấu kính rất phức tạp hỗ trợ lấy nét, nhóm có thể dịch chuyển để điều chỉnh điểm hội tụ khi zoom. Ngoài ra còn có khá nhiều khía cạnh kỹ thuật khác mà khi mô tả cần đến rất nhiều giấy mực. Xét về ngoại hình, hiện tại, thị trường có những ống kính tele khá gọn nhẹ, có thể dễ dàng di chuyển và mang theo bên mình – song cũng có những model rất lớn và nặng tùy theo cấu trúc thiết kế và chức năng của sản phẩm.
Thị trường hiện tại có khá nhiều loại ống telephoto zoom lens, song được đánh giá cao nhất vẫn là những đại diện như Nikon AF-S Nikkor 70-200mm/f2.8G ED VR II, Nikon AF-S VR Zoom Nikkor 70-300mm/f4.5-5.6G IF-ED, Sigma 120-400mm/F4.5-5.6 DG APO OS HSM, Canon EF 70-200mm/f4L IS USM, Canon EF 70-300mm/f4-5.6L IS USM, Tamron 18-270mm Di II VC PZD.
Nikkor 70-300mm/f4.5-5.6G IF-ED VR là một trong những lựa chọn tốt trong tầm giá 10 triệu đồng.
Ống kính zoom Những ống kính có khả năng zoom thường được phân biệt bằng 2 chỉ số tiêu cự (đơn vị tính bằng milimet) in trên thân ống hoặc trong tên gọi sản phẩm. Ví dụ như Canon EF-S 55-250mm/f4-5.6 IS, Nikkor AF-S 70-300mmf4.5-5.6G VR… Ngoài việc ứng dụng trong chụp ảnh, ống kính zoom còn được dùng như một viễn vọng kính có độ phóng đại thay đổi được, hay dùng để phát một tia laser có công suất trên một đơn vị diện tích có thể thay đổi.Ống kính zoom là một loại ống kính có khả năng phóng đại một phần hình ảnh thành một hình ảnh lớn hơn. Về cấu tạo, ống kính zoom được cấu tạo gồm nhiều bộ thấu kính ghép lại với nhau và có khả năng thay đổi tiêu cự (để phóng đại hình ảnh) – khác biệt hoàn toàn với các loại ống fix vốn chỉ hỗ trợ một tiêu cự cố định. Hầu hết các máy ảnh PnS ngày nay đều được trang bị ống kính zoom với nút chức năng tương ứng để tùy chỉnh độ dài tiêu cự mong muốn. Máy ảnh ống kính rời (DSLR) cũng có thể kết hợp sử dụng với các ống kính zoom tương thích. Tuy nhiên, khác với PnS, để thay đổi chiều dài tiêu cự của những ống kính này, người dùng phải xoay chuyển vòng cao su trên thân ống kính.
Các ống kính zoom thường được mô tả bằng tỉ số giữa tiêu cự dài nhất và tiêu cự ngắn nhất. Đơn cử, một ống kính tele zoom có tiêu cự thay đổi từ 100mm tới 400mm thì được gọi là zoom 4:1 hay zoom 4x. Người ta gọi các ống kính zoom có tỉ số rất lớn (tới 10x hay 14x) là superzoom hay hyperzoom. Tỉ số này có thể lên tới 100x trong các ống kính truyền hình chuyên nghiệp. Các ống kính zoom lớn hơn 3x thường có chất lượng ảnh kém hơn ống kính fix. Vì vậy, những ống kính zoom chụp ảnh chuyên nghiệp thường có tỉ số nhỏ hơn 3 (ví dụ, ống kính 28-70mm, 70-200mm).
Ống zoom góc rộng (wide-angle lens)
Theo định nghĩa trong nhiếp ảnh và kỹ thuật điện ảnh, ống kính góc rộng (wide-angle lens) là những ống kính có chiều dài tiêu cự nhỏ hơn nhiều so với tiêu cự chuẩn 50mm của định dạng phim 35mm. Ống kính góc rộng thường có góc nhìn rất rộng nên có thể bao quát cả một không gian lớn chỉ trong một bức ảnh. Chính vì điều này mà ống kính góc rộng rất thích hợp cho chụp ảnh nội thất, ảnh phong cảnh – khi người chụp không thể di chuyển xa hơn khỏi khung cảnh cần chụp. Ống kính góc rộng còn được dùng để nhấn mạnh sự khác biệt về khoảng cách giữa chủ thể với tiền cảnh và hậu cảnh – vì với loại lens này, đối tượng chụp càng gần máy sẽ có kích thước càng lớn và ngược lại. Trong định dạng phim 35mm, ống kính góc rộng thường có tiêu cự nằm trong khoảng từ 24mm đến 35mm. Những ống kính có chiều dài tiêu cự nhỏ hơn 24mm được gọi là ống siêu rộng (ultra/super wide-angle lens). Ống kính góc rộng cũng có dạng tiêu cự cố định (ống fix) và loại zoom với chiều dài tiêu cự thay đổi được.
Ứng dụng ống kính tele trong nhiếp ảnh
Trong nhiếp ảnh, mục đích đáng kể nhất của ống kính tele chính là để tiếp cận đối tượng chụp từ một khoảng cách khi mà người chụp không thể hoặc không nên đến gần chủ thể cần chụp. Ống kính tele có thêm chức năn zoom vẫn luôn là một lựa chọn ưa thích của các nhiếp ảnh gia chuyên chụp ảnh động vật hoang dã, thiên nhiên.
Có ít nhất 2 nguyên tắc về luật xa gần mà người chụp ảnh cần biết. Trước hết, khoảng cách từ máy đến chủ thể/đối tượng chụp càng gần, kích thước chủ thể trên khung hình càng lớn. Thêm vào đó, khi bạn đến gần chủ thể/phong cảnh hơn, những vật thể ở gần sẽ tăng kích thước nhanh hơn những vật ở xa.
Với chiều dài tiêu cự lớn, ống kính tele còn được ứng dụng trong chụp ảnh chân dung hay thời trang vì ít bị méo hình, khả năng xóa phông bằng tiêu cự giúp tăng độ tập trung vào chủ thể cần chủ. Đặc biệt, ống kính telephoto zoom cũng tỏ ra rất hữu dụng trong thể loại ảnh phong cảnh nếu người chụp nắm rõ các quy tắc về luật xa gần.Trong đời sống thường ngày, ống kính tele còn là một lựa chọn lý tưởng để ghi lại những khoảnh khắc tự nhiên nhất của đối tượng cần chụp như những đứa trẻ. Vì với ống kính tiêu cự càng lớn, bạn có thể tiếp cận đối tượng từ một khoảng cách càng xa, đối tượng chụp có thể không nhận biết rằng họ đang được chụp ảnh nên hành động tự nhiên hơn. Tuy nhiên, khuyến cáo rằng người nên chon cách sử dụng ống tele một cách khôn ngoan thay vì tận dụng lợi thế tiếp cận đối tượng từ xa để thực hiện những bức ảnh khó coi.
Một số lưu ý khi sử dụng ống kính tele
Đối với những ống kính tele có tiêu cự rất lớn như 200mm, ảnh chụp có khả năng bị nhòe do rung hình cao. Dĩ nhiên là các ống kính tele cũng có những model được trang bị cơ chế ổn định hình ảnh, nhưng với dải tiêu cự quá lớn, tính năng chống rung không thể hoạt động một cách tốt nhất – vì thế, tốt nhất hãy trang bị cho mình một bộ tripod đủ cứng cáp để chịu đựng sức nặng thân máy và ống kính.
Ống kính tele cũng là một lựa chọn tốt cho ảnh phong cảnh. Ảnh: digital-photography-school.
Khác với các ống kính tiêu cự ngắn, mọi chuyển động/tác động lên thân máy sử dụng ống telephoto/super telephoto lens đều được phóng đại. Ngay cả lực tác động hình thành từ việc nhấn nút chụp ảnh tưởng chừng như rất nhỏ cũng có thể làm hình ảnh bị nhòe vì rung dù cho người dùng có sử dụng tripod đi kèm. Để khắc phục, bạn có thể dùng phụ kiện dây bấm mềm mua riêng vì phụ kiện này cho phép chụp mà không cần nhấn nút shutter release trên thân máy.
Với những ống kính tiêu cự từ lớn đến rất lớn có hỗ trợ chống rung, một khi sử dụng chân máy, người dùng nên tắt tính năng này đi vừa giúp tiết kiệm pin, vừa tăng hiệu quả chống rung hình ảnh.
Như đã nói từ đầu, ống kính tele luôn được trang bị những thành phần quang học đặc biệt để kéo hình ảnh từ xa lại gần. Cũng chính vì điều này mà loại ống kính này thường gây ra hiệu ứng telephoto effect – biến những vật thể ở xa gần như phẳng (tiền cảnh gần như phẳng với hậu cảnh), khó có thể xác định một khoảng cách cụ thể. Tuy nhiên, trong nhiếp ảnh, hiệu ứng telephoto effect hay còn gọi là kỹ thuật làm phẳng hình ảnh đôi khi lại mang lại cho bức ảnh những cảm xúc đặc biệt vì khoảng cách giữa tiền cảnh và hậu cảnh đã bị rút ngắn hơn so với thực tế.
Nguồn: Digital-photography-school, Outdoorphotographer, Digital-photo-secrets
Blog Thủy Lực: Phương Trình Bernoulli Cho Chất Lỏng Thực
Phương trình Bernoulli cho chất lỏng thực về thành phần cũng không khác nhiều so với phương trình Bernoulli cho chất lỏng lý tưởng. Về mặt bản chất đối với chất lỏng thực khi chuyển động trong lòng ống dẫn sẽ phải vượt qua ma sát, điều đó có nghĩa là thất thoát đi một phần năng lượng. Với cùng cách bố trí đường ống và các dụng cụ đo như với chất lỏng lý tưởng, chúng ta thu được sơ đồ như hình dưới:
Nhìn vào hình vẽ các bạn có thể thấy đường định mức năng lượng toàn phần không còn là đường thẳng song song với mặt phẳng gốc nữa. Nhìn vào tổng cột áp tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 ta mức năng lượng toàn phần tại mặt cắt 2-2 so với mặt cắt 1-1 đã bị giảm đi h 1-2 – phần này được gọi là hao phí năng lượng hoặc là hao phí cột áp.
Phương trình Bernoulli cho chất lỏng thực có dạng:
Bây giờ chúng ta cùng quay trở lại phương trình Bernoulli để làm rõ hơn sự hao phí cột áp. Ta thấy rằng ở phương trình Bernoulli cho chất lỏng thực đối với cột áp vận tốc có thêm hệ số α 1, α 2 . Hệ số α đó được gọi là hệ số Coriolis, nó phụ thuộc vào chế độ chảy của chất lỏng ( α=2 đối với chảy tầng và α=1 đối với chảy rối ). Tiếc là mình chưa có bài nào giới hiệu về chế độ chảy của chất lỏng. Nhưng các bạn có thể hiểu chảy rối sẽ hỗn loạn và không trật tự như chảy tầng, và nó sẽ làm tăng hao phí năng lượng do tính đến ma sát nội chất lỏng. Bởi vậy hệ số Coriolis cho chảy tầng lớn hơn cho chảy rối. Điều đó phù hợp với việc hao phí do chảy rối làm giảm cột áp vận tốc. Sự giảm cột áp vận tốc do chảy rối nguyên nhân vẫn là do ma sát, bởi vậy nó sẽ bổ sung vào chiều cao cột áp hao phí.
Một nguyên nhân khác dẫn tới hao phí cột áp phải kể đến đó là sự thay đổi tiết diện ống dẫn. Các bạn có thể nhìn vào sơ đồ bên trên, đường năng lượng toàn phần tại đoạn thay đổi tiết diện có độ dốc xuống gấp hơn là do thay đổi tiết diện ống dẫn.
Như vậy ta có thể kết luận: hao phí cột áp h 1-2 là tổng hao phí với đường ống, hao phí nội chất lỏng, và hao phí do thay đổi tiết diện ống dẫn.
Bài toán thực nghiệm cần giải quyết là làm giảm hao phí cột áp, chính là tìm cách giảm hao phí 3 thành phần trên. Các bài tiếp theo mình sẽ trình bày cụ thể hơn về các phương án làm giảm hao phí cột áp.
Điểm 4.6/5 dựa vào 87 đánh giá
Bạn đang đọc nội dung bài viết Ứng Dụng Của Phương Trình Bernoulli – Ống Venturi – Bkaero trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!