Bài giảng Bài tập Thủy lực đại cương - Tô Thúy Nga

Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng-----    -----Giảng viên bộ môn: Tô Thúy NgaBÀI TẬP THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNGTrần Thị Dịu (nhóm trưởng)Trần Thị Tình Cao Thị Mỹ Trinh Đậu Thị Minh Thúy Nguyễn Nhơn Trung Nguyễn Thị Thu Thủy Nguyễn Đăng Huy Hoàng Nguyễn Trần Đoan TrangĐinh Thị Phước lộcTrần Thị Thanh ThủyNguyễn Văn Linh Nguyễn Thị TâmTrần Nhật ThảoLê Tịnh  Nguyễn Thị Cẩm TiếnTrần Thị Kim ChungThiều Thị Thanh ThủyHồ Thị Ngọc HằngHồ Nguyễn Tố NguyênVương Nguyễn Ánh Nguyệt Nguyễn Thị Như HuỳnhNguyễn Thị Ngọc PhươngPhan Thị Kim AnhTrần Lê Nguyên PhướcCHƯƠNG IITHỦY TĨNH HỌC 2.11; 2.12; 2.14; 2.15; 2.17; 2.23; 2.24; 2.25; 2.26; 2.27; 2.35; 2.39; 2.40;2.41; 2.44; 2.45; 2.47; 2.49 Bài 2.11:Hai bình hở đựng đầy nước và thủy ngân thông với nhau. Xác định hiệu số h giữa mực nước và mực thủy ngân nếu độ cao thủy ngân trên mặt phẳng phân cách O – O là h1=120mm.Bài 2.12: Xác định áp suất dư tại tâm ống A nếu độ cao thủy ngân ở ống đo áp là h2=25cm. Tâm ống nằm dưới đường phân cách giữa nước và thủy ngân một đoạn h1= 40cm Ta có : pC = p1 +ɣtnh2 pA = pC +ɣn h1= p1 +ɣn h1 +ɣtnh2=> pA d = p1d +ɣn h1 +ɣtnh2 = 0 + 133416.0,25 + 9810.0,4  = 0,37278(at)Giải:     Bài 2.14: Giải:Bài 2.15:Ta có : pB = pa - ɣtnh1 pC = pB + ɣn h1 = pa - ɣtnh1 + ɣn h1pD = pC - ɣtnh2 = pa - ɣtnh1+ ɣn h1- ɣtnh2    Giải: Bài 2.17 :Cho: d2 = 125mm; d1 = 100mm; h1 = 1m; h2 = 2m; pa=735,5 mm cột thủy ngân.Tính pck ? Trong ống hút để van hút mở ra Bài 2.23 : Giải:   Bài 2.24 :  Bài 2.25:      Bài 2.26:Giải:Một cửa van phẳng hình chữ nhật có chiều rộng b =3mphía trên được giữ bằng các móc, còn phía dưới đượcnối với đáy công trình bằng bản lề trục nằm ngang.Độ sâu nước ở thượng lưu h1 =3m, a =0,5 mXác định phản lực ở bản lề RA và phản lựcở các móc RA do áp lực nước gây nên trong hai trường hợp:Ở hạ lưu không có nước;Độ sâu nước ở hạ lưu h2 =1,5m    Bài 2.27:Một cửa van phẳng hình chữ nhật nằm nghiêng tựa vào điểm D nằm dưới trọng tâm C 20cm( tính theo chiều nghiêng)ở trạng thái cân bằng. Xác định áp lực nướclên cửa van nếu chiều rộng của nó b = 4m và góc nghiêng α =600 Bài 2.35:h=0,5 m ; b=1,2 m ; r =1m; H=1,3m;a=0,1m. Bỏ qua trọng lượng cánh tay đòn và ma sát ổ trục. Xác định tải trọng Q cần thiết bé nhất ?Bài 2.39:Bài 2.40: GIẢI      Bài 2.41    Bài 2.44:Cho h1 = 4,2 m , d = 3 m , b = 5 m, hạ lưu không có nước Tính áp lực nước P?GIẢI     Bài 2.47: GIẢI  Bài 2.49: GIẢI  Số liệu:Chọn b = 10m; n = 9810(N/m3) bt = ρ.g= 2,5 (tấn/m3)= 2,5.103.9.810=24525 (N/m3) BÀI TẬP LỚN SỐ 01TTH(m)α (độ)a(m)P(m)T(m)h (m)β (độ)  (độ)132301.594245601) Vẽ biểu đồ phân bố áp suất và tìm hợp lực của chúng lên mặt van và đập.Áp suất tại các điểm:PA = PB’ = 0PC = PB = n.H = 9810.2 = 19620 (N/m2)PE = n.(H+T) = 9810.(2+4) = 58860 (N/m2)PM = n.(H+P) = 9810.(2+9) = 107910 (N/m2)PI = n.h = 9810.2 = 19620 (N/m2) Tìm hợp lựcTác dụng lên van AB     zOxN’C’K E’Tổng hợp lực tác dụng lên van và đập:   2) Tính phản lực ở gối tự O của van   MHEC           IO  CHƯƠNG IIIĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG 3.1; 3.2 ; 3.27; 3.39; 3.40; 3.46  Đường dòng đi qua điểm A(2,4,8).Ta có:Vậy phương trình đường dòng là:Bài 3.27:113322 OO’  Thay vào (1) ta được: - Lưu lượng nước trong bình A là:Vậy: Bài 3.40:112200’  CHƯƠNG IVTỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG DÒNG CHẢY4.30; 4.31; 4.36; 4.47 GIẢIH   GIẢI    Bài 4.47:  5.34 ; 5.36CHƯƠNG V: DÒNG CHẢY RA KHỎ LỔ VÀ VÒIBài 5.34   Bài 5.36 CHƯƠNG VI: DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH, ĐỀU, CÓ ÁP TRONG ỐNG DÀI6.8; 6.9 ; 6.13 ; 6.14 ; 6.18; 6.19; 6.20Bài 6.8:Ống bình thường. Giải- Tra bảng K=f(d,n), ta có:Tổng tổn thất: - Đường ống mắc nối tiếp, Q không đổi với mọi ống. - Ta có:Vậy:Bài 6.9: Ống bình thường. Giải- Viết phương trình Becnoulli cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2, mặt chuẩn A-B, ta có:Với:112233Suy ra:- Viết phương trình Becnoulli cho 2 mặt cắt 1-1 và 3-3, mặt chuẩn A-B, ta có:Với:Suy ra: Vậy: Bài 6.13: Ống bình thường, tìm Q?Giải:a)- Tra bảng K=f(d,n), ta có:- Tổng tổn thất cột nước:- Đường ống mắc nối tiếp, Q không đổi với mọi ống, ta có:b)- Tổn thất cột nước:Các ống mắc song song, ta có: Từ- Ta có:- Lưu tốc:- Tra bảng ta có:- Tổng lưu lượng: Vậy: a) Q = 14,7(l/s) b) Q = 160,5(l/s)Bài 6.14: Ống bình thường.Giảia)- Tổn thất cột nước:- Các ống mắc nối tiếp, ta có:- Ta có:- Lưu lượng trên từng đoạn:- Lưu tốc trên từng đoạn:- Tra bảng ta có:- Tổn thất dọc đường:- Thay vào (*) ta suy ra:b) - Khi lắp ống 4 vào đoạn AB thì:- Vậy để tăng thêm 1,5 m thì giảm 1,5m.- Ta có:- Khi đó lưu lượng qua ống 1 là:- Lưu lượng qua ống nối 4 là:- Mođun lưu lượng ống nối 4:+ Nếu ống nối là ống thứ 1 thì:+ Nếu ống nối là ống thứ 2 thì:- Vậy ống nối 4 gồm 2 đoạn nối tiếp có đường kính:Ta có: Vậy ống nối gồm 2 đoạn:Bài 6.18: Ống thường. Giảia)Tính đường ống chính: Điểm E có cao trình (+22m) không quá bé so với các điểm khác,đường ống nối từ tháp chứa đến điểm E (đường A-B-C-D-E) lại dài nhất nên ta chọn đường này làm đường ống chính để tính trước, các ống còn lại được gọi là ống nhánh.- Lưu lượng trong các đoạn:- Chọn đường kính ống theo bảng chọn đường kính ống kinh tế, ta có:- Tổn thất dọc đường:- Cao trình cột nước tại các điểm thuộc đường đo ápĐiểmĐoạn ốngl (km)Q (l/s)d (mm)K (l/s) (m) (m)AA-B0,6260,9300999,32,4140,26BB-C0,3140,3250616,41,3337,85CC-D0,41828200341,82,8236,52DD-E0,7314150158,45,733,7E28- Đường đo áp:- Kết quả tính toán:- Ta thấy cột nước tại các điểm B,C,D đều lớn hơn cột nước đo áp tại cuối các đoạn đó( điểm F, M, N). Vậy việc chọn ABCDE làm đường ống chính là hợp lí.b)Ống nhánh:- Tổn thất cột nước:- Lưu lượng trong các ống: Từ Suy ra:Tra bảng ta được:- Kết quả tính toán:ĐoạnQ(l/s)d (mm)BF8,815,85125CM5,814,0275DN9,0514,7100Bài 6.19:Giảia)Tính đường ống chính: Điểm E có cao trình (+22m) không quá bé so với các điểm khác,đường ống nối từ tháp chứa đến điểm E (đường ABCDE) lại dài nhất nên ta chọn đường này làm đường ống chính để tính trước, các ống còn lại được gọi là ống nhánh.- Tổn thất cột nước:- Độ dốc thủy lực trung bình:- Mođun lưu lượng:- Tổn thất dọc đường: Suy ra:- Dựa vào tổn thất dọc đường ta chọn đường kính ống phù hợp như sau:- Cao trình mặt nước các điểm thuộc đường đo áp:- Đường đo áp:- Kết quả tính toán:- Ta thấy cột nước tại các điểm B,C,D đều lớn hơn cột nước đo áp tại cuối các đoạn đó( điểm F, M, N). Vậy việc chọn ABCDE làm đường ống chính là hợp lí.b)Ống nhánh:- Tổn thất cột nước:- Giả thiết dòng chảy ở khu sức cản bình phương- Độ dốc thủy lực:ĐiểmĐoạnl (km)Q (l/s)d (mm)K (l/s)AA-B0,6262,36,33250616,448,5BB-C0,3140,34,33200340,842.17CC-D0,418282,82200340,837,84DD-E0,73145,7150158,435,02E29,32- Mođun lưu lượng:- Tra bảng K=f(d,n) ta được:- Lưu tốc trong các ống:- Tra bảng ta có:- Lưu lượng trong các ống:- Kết quả tính toán:ĐoạnL (km)V(m/s)Q (l/s)D (mm)BF0,60515,850,70,968,45125CM0,21614,021,315,875DN0,29814,71,20,998,96100Bài 6.20:Giải- Ta cắt điểm E, lưới biến thành 2 nhánh riêng biệt là: ABCDE và ABFE. Ta phân lưu lượng tại E theo 2 đường DE và FE như sau:a)Tính theo đường A-B-C-D-E:- Tổn thất cột nước:- Đốc thủy lực trung bình:- Lưu lượng trên các đoạn ống:- Mođun lưu lượng:- Tổn thất dọc đường:- Suy ra: - Kết quả tính toán:b)- Tính theo đường ống ABFE:- Lưu lượng:- Tổn thất cột nước:- Độ dốc thủy lực trung bình:ĐiểmĐoạnL(km)Q (l/s)d (mm)AA-B0,5226,87,4520041BB-C0,2722,314,1612537,8CC-D0,3116,33,2812523,64DD-E0,2212,33,5112514,96E11,45- Mođun lưu lượng:- Tổn thất dọc đường:- Suy ra:- Từ tổn thất ta chọn: - Kết quả:ĐiểmĐoạnL(km)Q (l/s)d (mm)AA-B0,5240,87,4520041BB-F0,99147,7315033,55FF-E0,4236,167525,82E19,66 BÀI TẬP LỚN SỐ 02Số liệu:h=? Giả thiết dòng chảy ở khu sức cản bình phương.Viết phương trình Becnoulli cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2, chọn mặt cắt 1-1 làm mặt chuẩn, ta có: Trong đó: + là áp suất dư tại mặt cắt 2-2 + là tổn thất từ 1-1 đến 2-2- Ta có: + +TTQ (l/s)d (mm)l(m)L (m)Hình dạng mặt cắt đường hầm1335300670,1580vuông- Với: + : tổn thất dọc đường. + : tổn thất đầu vào. + : tổn thất do uốn cong.Hệ số tổn thất: + Hệ số tổn thất đầu vào: lưới chắn rác có van ngược nên: + Hệ số tổn thất do uốn cong: + Dòng chảy trong khu sức cản bình phương (giả thiết), ta có: . Với: Suy ra:- Vậy: - Dòng chảy ở khu sức cản bình phương (giả thiết), ta có:Suy ra Thay vào (*) ta được :Với d = 0,34 (m) , ta có tính lại:Vậy: đường kính hầm là d = 0.34(m) và tính lại là : = 0,138(m)3. Vẽ đường cột nước, đường đo áp:* Các tổn thất: - Lưu tốc ở đường hầm: - Lưu tốc ở ống hút: - Tổn thất vào đường hầm: - Tổn thất ra đường hầm: - Tổn thất dọc đường hầm: - Tổn thất vào ống hút: - Tổn thất do uốn cong trong ống hút: - Tổn thất dọc đường trong ống hút:- Viết phương trình Becnoulli cho 2 mặt cắt 1-1 và 4-4, lấy mặt 1-1 làm mặt chuẩn, ta có:- Độ hạ thấp đường năng ở hầm:- Độ hạ thấp đường năng ở ống hút:Dựa vào tổn thất tính toán, ta vẽ được đường năng, đường đo áp như hình vẽ.- Hình vẽ:Trên con đường thành công không có dấu chân của kẻ lười biếngCảm ơn các bạn đã chú ý theo dõi !