Bài tập lớn thủy lực đại cương

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC xx BÁO CÁO NHÓM Bộ môn Thủy lực đại cương CBHD xxx Mã học phần xxx Nhóm 6 xx MSV xx – Nhóm trưởng xx MSV xx xx MSV xx xx MSV xx xx MSV xx Hà Nội – 2021 Mục lục Mục lục 2 Chương.

Mục lục:

Mục lục: 2

Chương 1: Tính áp suất thủy tĩnh 3

Chương 2: Tính áp lực thủy tĩnh 7

Chương 3: Tính các đặc trưng động học 10

Chương 4: Tính toán động lực học 15

Chương 5: Tính tổn thất dòng chảy 21

Chương 1: Tính áp suất thủy tĩnh

Bài 1: Xác định độ cao mức thủy ngân tại A khi cho biết áp suất chỉ trong các

áp kế là P1= 0.9at, P2=1,86 at và độ cao mức chất lỏng biểu diễn Biết tỉ trọngcủa dầu =0.8, của thủy ngân =13,5

Bài 2 : Xác định tổng áp lực của chất lỏng tác dụng lên thành chắn OA có

chiều cao 12m, rộng 6m chất lỏng bên thượng lưu là h=10m, hạ lưu là h/2.Môi trường bên trong và 2 bên thành chắn là như nhau Biết khối lượng chấtlỏng là 1000 (kg/), g=9,81 (m/)

Áp lực tác dụng từ thượng lưu lên thanh OA:

Bài 3: Một van hình chữ nhật giữ nước ABEF có đáy BE nằm ngang vuông

góc với trang giấy có thể quay quanh trục nằm ngang AF như hình vẽ Chiềucao cột nước là h =4m Cho AB =2m; BE =3m Góc α = 300; van có trọnglượng G =20 kgf đặt tại trọng tâm C

1 Tìm áp suất (dư) tại A, B

2 Tìm áp lực nước Fn tác dụng lên van và vị trí điểm đặt lực D

3 Để mở van, cần tác dụng một lực F (vuông góc với AB) bằng bao nhiêu?

Bài 4: Xác định độ chênh áp suất giữa hai tâm của ống A và B nếu cho biết độ

chênh theo phương thẳng đứng giữa hai tâm h=20cm, các mực nước ngăncách giữa nước và dầu trong ống đo chữ U biểu diễn như hình vẽ, tỷ trọng củadầu là 0,9

Chương 2: Tính áp lực thủy tĩnh

Bài 1: Một bể nước có diện tích đáy là S= 10 , chiều cao của nước trong bể là

h= 10 m, mặt thoáng tiếp xúc với khí trời (hình 2.2) Xác định áp lực tác dụnglên mặt trong của đáy bể Cho biết áp suất khí trời là, khối lượng riêng củanước là , gia tốc trọng trường

Bài 2: Xác định áp suất dư tại điểm A trong ống có 2 loại chất lỏng nước và

thủy ngân ( hình 2.3), h= 50 cm Biết trọng lượng riêng của nước là 9810 (N/,trọng lượng riêng của thủy ngân gấp 1,5 lần nước Áp suất khí trời là 1at

Bài 3: Thành của một bể chứa xăng có tỷ trọng thông với khí trời có chiều

cao 3m, rộng 5m, dài 5m chứa đầy xăng Tính áp lực P của khối xăng tác dụnglên đáy bể

Bài 4: Xác định tổng áp lực của chất lỏng tác dụng lên thành chắn OA có chiều

cao 12m, rộng 6m, chiều cao chất lỏng bên thượng lưu là h = 10m, hạ lưu làh/2 Môi trường bên trong và 2 bên thành chắn là như nhau (hình bài 16) Biếtkhối lượng riêng của chất lỏng là 1000 (kg/m3), g = 9,81 (m/s2)

Áp lực tác dụng từ phía thượng lưu lên thanh chân OA là:

Áp lực tác dụng từ phía hạ lưu lên thanh chắn OA là:

Tổng áp lực là:

Bài 5: Cánh cửa OA có thể quay quanh bản lề O có kích thước h = 3m; b =

80cm ngăn nước Xác định lực P sao cho cánh cửa vẫn thẳng đứng như hình2.10 Biết trọng lượng riêng của nước là 9810 (N/m3)

Bài tập 1: Sau đây là 2 dòng chảy ổn định, chất lỏng không nén được với vận

tốc u và v được biểu thị bằng những phương trình sau:

Như vậy dòng chảy không thực

Đối với dòng thứ hai ta có:

,

Như vậy dòng chảy thực

Bài tập 2: Cho một dòng chất lỏng nén được có thành phần vận tốc:

1 Tìm phương trình quỹ đạo dưới dạng: x = x(t); y = y(t) của hạt chất lỏng khi

Từ ta có:

Đem thay vào ta được:

Phương trình là phương trình vi phân tuyến tính cấp 2 có nghiệm tổng quát

Từ điều kiện đó thì tìm được:

Vậy phương trình quỹ đạo của hạt chất lỏng đó là:

Bài tập 3: Chuyển động của một chất lỏng không nén, được đặc trưng bằng

các giá trị vận tốc:

= −�;

= 2�;

= 5 − �

1, Chuyển động có hiện thực không?

2, Xác định phương trình đường dòng đi qua điểm A (2,1,1)

Chuyển động có hiện thực không?

Xác định phương trình dòng đi qua điểm A (2,1,1)

Bài giải:

Vậy chuyển động này hiện thực vì thỏa mãn phương trình liên tục

Phương trình vi phân của đường lòng:

Lấy tích phân ta được:

;

Vậy phương trình đường dòng đi qua là:

Bài tập 4: Tìm biểu thức thành phần thứ 3 vận tốc của chuyển động ổn định

của chất lỏng không nén được, nếu hai thành phần kia lần lượt là:

= 5� và = −3� Cho biết � = 0 tại gốc tọa độ

Bài tập 5: Nước chảy trong ống rẽ như hình bên,

đoạn AB có đường kính là �� = = 50��, đoạn

�� = = 75��, vận tốc trung bình = 2�/� Đoạn

ống CD có = 1,5�/�, đoạn ống CE có �� = =

30�� Biết rằng lưu lượng chảy trong đoạn CD

bằng 2 lần lưu lượng chảy trong đoạn CE Bỏ qua

tổn thất cột nước, xác định lưu lượng và vận tốc

trung bình trong từng đoạn ống và đường kính của

Nước được xem là chất lỏng của nén được Áp dụng phương trình liên tục

Lưu lượng đoạn BC bằng tổng lưu lượng trong đoạn CD và CE:

12�, 1 = 3ℎ � đáy nằm ngang trên

kênh có một đoạn thu hẹp với chiều

rộng �2 = 8� Bỏ qua tổn thất cột

nước, tính độ sâu và vận tốc tại phần co

hẹp của kênh ( 2, ℎ �2) Cho biết vận tốc

nước chảy trong đoạn kênh không thu

Trong đó :

 X= 2,98m



Bài tập 3:

Xác định áp suất tại điểm E của bình

chữa nước như hình vẽ (hình 3), tiết

diện miệng vòi phun T bằng ½ diện

Hãy xác định nước dâng lên ở

độ cao nào trong ống, nếu một

đầu của ống được nối với mặt

cắt thu hẹp của ống dẫn, còn

đầu kia được thả vào nước

lưu lượng ở trong ống � =

được nối với nhau bằng một đoạn

ống thu hẹp (như hình vẽ 7) Đoạn

∆p đọc được trên áp kế kim loại khi vận tốc tại A là 0,7vo còn tại B là 2,3vo

Độ chênh số đọc trên áp kế là kim loại là:

 Phản lực của tâm nhằm tác dụng lên chất lỏng ( vì tấm chắn tròn nhẵn nên chọn hệ như hình vẽ, lực F chỉ còn thành phần còn , áp dụng phương trình động lượng:

Xem vận tốc phân bố đến trên mặt cắt ướt nên

Phương trình Bernoulli viết cho 1 đường dòng đi từ 1-1 đến 2-2 với mộtđường dòng đi từ 1-1 đến 3-3:

Bỏ qua trọng lượng Z = 0 ; Do đó

Với

Chiều PA động lượng trên trục Ox

Chương 5: Tính tổn thất dòng chảy

Bài 1 Cho một bình chứa có tiết diện lớn nối tiếp với các ống có các đường

kính d1 = 75mm, d2 = 100mm, d3 = 50mm Độ cao cột nước trung bình chưa kể

từ trục ống là H = 1m Giả thiết chỉ kê tổn thất cục bộ dòng chảy dừng (Hìnhdưới) Tính lưu lượng chảy qua các ống Vẽ đường năng, đường đo áp Nếu bỏqua đoạn ống thứ 3 thì đường năng và đường đo áp có thay đổi gì?

Bài giải :

Chọn mặt cắt 1-1 làm mặt chuẩn viết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt 0-0

và 3-3 sau khi đơn giản và thay =H ta có:

Câu 2: Tương tự như hình dưới, hãy tính độ cao hs nếu cho

biết độ cao chân không ở miệng vào bơm là hck = 4,5 H2O;đường kính ống hút d = 150mm, chiều dài ống hút l = 10m;lưu lượng Q = 16 l/s Giả thiết hệ thống tổn thất van mộtchiều và lưới là v = 6, hệ số tổn thất chỗ uốn cong c =0,20; �ố� = 0,03

Viết phương trình Benuli cho mặt cắt 1-1 và 2-2

Với giả thiết chọn 1-1 làm mặt chuẩn

2 ứng với trường hợp đoạn ống có diện tích s1(v1) và

Ta có:

Do đó tổn thất cục bộ ứng với trường hợp tính theo vận tốc dòng đoạn ống

rộng là:

tính vận tốc dòng tại đoạn hẹp:

Tổn thất cục bộ :