Sổ tay cẩm nang tính toán thủy lực

+ Cơ học chất lỏng đại cương: Nghiên cứu những qui luật cân bằng, chuyển động của chất lỏng và ứng dụng những qui luật ấy để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn kỹ thuật, sản xuất và đời sống. Các vấn đề về tính toán thuỷ lực đường ống, vật ngập trong chất lỏng chuyển động và cơ sở lý thuyết về thứ nguyên, tương tự. + Máy thuỷ khí: ứng dụng kiến thức đại cương về cơ học chất lỏng để phân loại, nghiên cứu lý thuyết cơ bản của một số loại máy thuỷ khí thông dụng như bơm Ly tâm, bơm Piston …

LO! NO! BAU

Cuồn « Cẩm nang tính toán thủy lực » được xuât bản lần này do P G Kixêlep chủ biên nhằm phục vụ cho các kỹ sư, kỹ thuật viên, sinh viên và các cán bộ công tác

trong lĩnh vực xây dựng các công trình kỹ thuật thủy lợi

Lân xuất bản này có một số bỗ sung so với các'lần xuất bản trước, đã sửa chữa

những chỗ in sai hoặc thiều sót v.v

Trong ba lần xuầt bản đầu (năm 1950, 1957, 1961) q Cẩm nang » do một tác

giả là P Œ Kixêlep biên soạn Các lần xuất bản thứ: tư, thứ năm (1974) và lần này

vẫn giữ' nguyên bô cục cũ Nhưng dễ tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử“ dụng trong

thực tễ, trong Cẩm nang có kèm thêm những lời giải thích cân thiết và những thí

dụ tính toán cụ thẻ

- Cũng như ở các lần xuầt bản trước, trong Cẩm nang xuât bản lần này, ngoài cdc van dé chung về thủy lực, còn đề cập đền nhiêu vẫn đề chuyên môn khác nữa Do

đó ngoài các phương pháp và công thức tính toán thủy lực, còn có những hệ thức

khác cần cho công tác tính toán thiềt kề như' dé so sảnh các kêt quả-tính toán Bởi

vậy theo sách, bạn đọc có thê lựa chọn phương pháp hoặc công thức tính toản cho

phù hợp với đặc điểm của nhiệm vụ tính toán và với độ chính xác mong muôn

Tham gia biên soạn Cẩm nang xuầt bản lân này gồm có : Giáo sư- phó tiền si khoa học kỹ thuật P GŒ Kixêlép (soạn các chương Ì, 2, 3, 6, 8, 9, 12, 13, §14-7,

một phần của § 16-2 va làm chủ biên cho toàn bộ cuồn sách) ; Phó giáo sư- tiền sĩ

KHKT A B Ansun (soạn các chương 4, 5, 7), Phó giáo sư- phó tiền sĩ KHKT

N V Đanhinsenkô (soạn chương ! 1); Phó giáo sư - phó tiền sĩ KHKT A A Kaxpaxôn

(soạn phần A của chương 14): Giáo sư-tiền sĩ KHKT G ï Kripsenkô (soạn phần

B của chương 14 và 15); Phó giáo su- phó tiền sĩ KHKT N N Paskôp (soạn § 16-3,

§ 16-4, §16-5 và một phẩn của: §16- 2: Giáo sư'- tiên sĩ KHKT X M Xiixki

(soạn chương 10)

Thay mặt cho tập thể các tác giả, tôi xin cảm ơn N N Paskôp vì dã đóng gop nhiêu công sức cho lần xuầt bản thứ: năm

P.G KIXÊLEP

CAC THUAT NGU THUONG GAP TRONG CAC

TAI LIEU VE THUY LUC

Ấp lực của chàt lỏng lên thành — lực mà chầt lông ép lên một

diện tích đang xét của mặt phẳng hoặc mặt cong nào đó

Áp suầt chân không (chân không) — độ chênh giữa áp suầt

khí quyển với áp suầt toàn phần (tuyệt đồi) trong chầt lỏng (chầt

khí)

Áp suầt dự hay áp suầt kề — độ chênh của áp suầt trong chat

lỏng (chầt khí) sơ với áp suầt khí quyền

Ap sudt thúy tĩnh toàn phân tuyệt dồi — ứng suầt nên của

chầt lông thực sự tổn tại tại điểm đang xét

Bản kinh định khuynh — khoảng cách từ tâm định khuynh

đền tâm chuyển nước ở trạng thái cân bằng của vật nổi

Chất lóng — vật thể cô tính chảy, tức là có khả năng dễ dàng

thay đổi hình dạng dưới tác dụng của các lực dù rầt nhỏ song

khác với chầt khi là mật độ biền đổi rầt ít khi thay đối áp lực

Chầt lỏng đồng nhàt — chầt lỏng mà mật độ của nó ở mọi

- Chảt lỏng hạt — thuật ngữ dùng để chỉ chât lỏng trong trường

hop can chỉ rõ sự khác nhau giữa nó với chầt khí, khi chầt khi

được xem như chất lỏng nén được

Chất lỏng kị nước — chầt lỏng có tính chầt đây nước ra

Châit lông l¿ tưởng (không nhớt) — mô hình cha chat lỏng có

tính chầt không cán lại lực cất

Chàt lỏng nhiều pha — là chầt lỏng hỗn hợp cơ học gồm chât

lỏng hạt, bùn cát (pha rắn) kèm theo và chầt khí (đưới dạng bọt)

Chầt lỏng nhới — chầt lỏng có tính nhớt (thuật ngữ trái

nghìa với nó là « chầt lỏng không nhớt »),_

Chầt lỏng niưướn — chầt lỏng nhớt tuân theo chính xác định

luậtmasát của Niutơn tu đư/đn: chầt lỏng phí niutơn là

chầt lỏng không tuân theo định luật đó

Chầi lông thực — chầt lỏng có tầt cá các tính chầt vật lý

đặc trưng của nó (thường dùng như thuật ngữ trái nghĩa với

thuật ngữ « chầt lỏng lý tưởng » )

Chiêu cao dẫn xuẫt — chiều cao của cột chầt lỏng tương ứng

với áp suầt tuyệt đôi (toàn phần) của chầt lỏng tại điểm đang xét

Chiêu cao dịnh khuynh — khoảng cách từ tâm định khuynh

đền trọng tâm của vật

Chiểu cao do áp — chiều cao của cột chât lỏng ma khi ap suat

ở mặt thoáng (của nó) bằng không thì trọng lượng của nó bằng

với ấp suầt tại điểm đang xét, tức là bằng chiều cao của cột chầt

lỏng và bằng p /+

Chiêu cao vận tốc (cột nước vận tôc) — chiều cao rơi tự do

của phần tử chầt lỏng để có vận tồc bằng với vận tốc đã cho tức

là chiều cao 0ˆ /2g

Tích pø?/2g gọi là áp suầt động lực

Chuyển động bình ổn — chuyển động của các chầt lỏng mà

các đặc trưng của dòng chảy ở điểm bãi kỷ có tỉnh chat không bị

thay đổi theo thời gian

Chuyển động đếu — chuyển động mà vận tồc tại bai điểm

tương ứng trên hai mật cất kế nhau thì bằng nhau

Chuyển động đồi xứng trục — chuyển động của chầt lỏng mà

trường vận tốc, áp suầt và các đặc trưng khác ở trên mọi mặt

phẳng đi qua trục đồi xứng đều như nhau

Chuyển dộng don phương — chuyên động của chầt lỏng theo

một trục nào đó mà các đặc trưng của nó (vận tốc, áp suât v.v )

không phụ thuộc vào khoảng cách của phấn tử đền trục ầy

Chuyển động êm — chuyển động của chầt lỏng trong lòng dẫn hở với chiều sâu lớn hơn chiểu sâu phân giới

Chuyển động không áp — chuyển động của chầt lỏng có mặt

thoáng (mặt tự do) ˆ Chuyển động không xoáy (chuyển động có thề) — chuyển động của chầt lỏng mà các phần tử chầt lỏng không quay xung quanh trọng tâm của chúng

Chuyển động phẳng (chuyên động song phẳng) — chuyển

động của chầt lỏng song song với một mặt phẳng cô định nào đó

mà các đặc trưng (vận tộc, áp suât v.v ) không phụ thuộc vào

khoảng cách từ phần tử chầt lỏng đền mặt phẳng đó Chuyển động nhũ tương — chuyên động mà hỗn hợp khí có

Chuyển động rồi — chuyên động của chầt lỏng có mạch động

vận tốc do sự xáo trộn phân tử của chầt lỏng gây ra

Chuyển động tắc nghẽn — chuyên động mà trong đó pha khí

của hỗn hợp chiêm toàn bộ mặt cắt của ông dẫn một cách tuần

hoàn

Chuyến động tổng — chuyên động của chầt lỏng không có

mạch động vận tốc và do đỏ không có sự xáo trộn phân tử của chầt lỏng

Chuyển động thay đổi dân — chuyền động không đều của

chầt lỏng khi độ cong của các đường dòng và góc phân kỳ giữa ching rat nhỏ

Chuyến -déng thể — xem chuyển động không xoáy Chuyến động xoáy cúa chầt lồng — chuyển động của chat lỏng mà các phần tử của nó còn cô chuyển động quay xung quanh trọng tâm của chúng

Chuyển động định vít của chất lồng — là trường hợp riêng của chuyến động xoáy khi vectơ vận tốc góc trùng với phương

của vectơ chuyến động thẳng của chât lỏng

Cột nước — tổng của ba chiều cao : chiều cao vị trí, chiều

cao áp lực và chiều cao vận tốc

Cơ học chầt nước (cơ học chầt lỏng) — phần cơ học chuyên nghiên cứu về chuyên động và cân bằng của chât nước (chầt lỏng)

và tác dụng tương hỗ của nó với các vật rắn nhúng một phần hoặc toàn bộ trong nỏ

Đông chấy thứ cấp (cầp phố) — đồng chảy xuât hiện cùng với

dòng chuyển động tịnh tiền (dòng chính) của chất lỏng đang xét,

ví dụ, dòng chảy vòng ở khu nước quay

Cac THUAT "GU THO 1G GAP TRONG CAC TAI LIEU VE THUY LUC >

Đổi dạng của dòng ta — sự thay đổi của dạng của mặt cất

ngang của dòng tia theo chiều đải của nó (khi chầt lỏng chảy tử

13 vao không khi)

_ Đặc trưng lưu lượng (thuật ngữ không nên dùng cđặc: trưng

thoát nước», môđun lưu lượng» ) — lưu lượng của lòng dẫn

với độ - dồc thủy lực bằng đơn vị

Đặc trưng vận tốc W —tích của hai thừa sô đầu tiên trong

công thức ø= C ÌR¡ (W = CYR): 1a van tốc khi độ đc thủy lực

bằng đơn vị

Đập tran — các bức tường ngăn dòng mà đòng chảy có thể

tran qua duoc ©

Débit (lưu lượng trong các vần để chuyển động của nước

ngấm) — lưu lượng thầm (trong trường hợp đặc biệt — dong

chảy vào các giềng)

Độ dộc đáy lòng dẫn — cường độ hạ thầp của đáy lòng dẫn

đọc theo chiều dòng chảy của chầt lỏng và được xác định theo công

thức ¡= —đz /đ:

Độ dốc do áp — độ giảm thề năng của dòng chảy theo chiều đải

của nó

Độ döc phản giới — độ đồc đáy mà trong đó độ sâu bình thường

của dòng chảy bằng độ sâu phân giới

Độ dộc thủy lực — (thuật ngữ khong nén ding « gradien

thủy lực ») là độ giảm năng lượng đơn vị (tỷ năng) trên chiểu

Độ nhớt động học — tỷ sồ giữa độ nhớt động luc va mật độ

ca chat lỏng Ký hiệu là v

Độ nhớt động lực (hay hệ sô nhớt) — đặc trưng nhớt của

chầt lỏng biểu thị bằng tỷ sô giữa tng swat tiềp tuyền tai điểm

trên mặt tiễp xúc giữa các tầng của chât lỏng với građien vận tốc

của điểm ây theo phương pháp tuyền với mặt phẳng tiềp xúc

khi chat lỏng chuyển động theo các tầng song song

Độ sâu liên hợp (độ sâu nồi tiềp) — các độ sâu của dòng chảy

ở trước và sau nước nhảy

Độ sâu phân giới — độ sâu của dòng chảy mà trong đó năng

lượng đơn vị của mặt cất tương ứng với lưu lượng đã cho đạt

được giá trị nhỏ nhầt

Độ sâu thường ngày (hay độ sâu bình thường) — độ sâu của

dòng chảy trong chuyển động đều

Độ thô thủy lực — tồc độ lắng của các phần tử rắn trong chất

lỏng không chuyển động

Đường cong bão hòa — đường cong biểu điễn mặt tự do

(mặt thoảng) của nước ngầm trên mặt phẳng

Đường dòng — đường cong vẽ qua các điểm liên tiềp nhau

._ mà tại đó dòng chảy có vận tồc hướng theo tiềp tuyền với đường đó

Đường nước dâng — đường mặt nước tự do (mặt thoáng)

của dòng chảy mà độ sâu tăng lên theo chiểu chuyển động

Đường nước hạ — đường mặt nước tự do (mặt thoáng) của

dòng chảy mà độ sâu giảm xuông theo chiều chuyển động

Đường nước hạ — đường mặt nước tự do (mặt thoáng,của

ˆ dòng chảy mà độ sâu giảm xuông theo chiều chuyển động

Đường xoáy — đường mà tiềp tuyền tại mọi điểm của nó là

các vectơ xoáy tại điểm đó

Gradien vận téc (grad y= dv /dn) — cường độ thay đổi của

vận tôc theo một phương nào đó, thưởng là phương trực giao với

phương của vận tồc

Hệ sồ động lượng của dòng chảy (hệ sồ Buxinet) — tỷ sô giữa

động lượng thực của đòng chảy và động lượng tỉnh toán theo giả

thiềt là vận tốc tại tầt cả các điểm trên mặt cắt ướt đều bằng vận

töc trung bình của đòng chảy

Hệ sồ động năng cúa dòng cháy (hệ số Côriôlit) — tỷ sô giữa động năng đơn vị thực của dòng chảy và động năng đơn vị tính

toán theo giả thiềt là vận tồc của các điểm trong mặt cắt ngang

đều bằng vận tồc trung bình

Ghi chú Trong cuồn sách này hệ sô đó (thưởng ký hiệu bằng

chữ œ) được gọi là « hiệu chính cột nước vận tồc» (xem §3-3) )

Hệ sẽ Sézi (bay thừa sồ vận tốc) —tên gọi của hệ sồ C có thứ nguyên trong công thức vận tốc trung binh của dòng chảy ở trạng thái chảy đếu, tức là trong công thức Sêzi u= CÏ Ri

Hệ sồ sức cân dọc đường (hệ sồ Đacxi) ^_— đại lượng không

thứ nguyên phụ thuộc vào độ nhám của thành lòng dẫn và sé Râynôn

Hệ số thâm — vận tốc thầm khi độ dộc thủy lực bằng đơn vị Khu nước quay — khu vực do khôi chât lỏng quay chiềm chỗ

và có biên giới với chủ lưu của dòng chảy đang xét

, Kỳ vọng toán học — giới hạn các giá trị trung bình sô học _ của một dãy các đại lượng khi sö lượng của chúng tăng lên vô hạn Lưới thúy động lực — lưới các hình vuông cong do họ các đường đẳng thê vận tốc và họ các đường dòng (đường chuyển động) cất nhau mà tạo nên,

Lưu lượng — khôi chầt lông đi qua mật cất ngang của đòng chảy trong một đơn vị thời gian

Lưu lượng dơn vị —lưu lượng tính trung bình cho một

‘don vj chiéu rộng của đập tràn hoặc kênh có mặt cất chữ nhật Mạch động áp suất — độ lệch dao động của áp suât tại điểm đang xét so với giá trị trung bình của nó

Mạch dộng vận tốc — độ lệch dao động của vận tốc cục bộ

sơ với vận tốc trung bình, nó bằng +A

Mặt tự do (mặt thoáng) — mặt ngăn cách giữa chât lỏng với môi trường khí có áp suât cô định

Nang lượng đơn vị —cơ năng của chầt lỏng phân cho một đơn vị lưu lượng trọng lượng tại một mặt phẳng nằm ngang nào

đó Trị sô của nó bằng cột nước

Nơi tựa nước — tầng đầt mà nước không xuyên qua được, khu vực đầt xồp đã bão hòa nước

Nước nhảy — dạng quá độ đột ngột của dong chat “lông chuyển từ trạng thái chảy xiềt sang chảy êm ‘ Nước va —sự thay đổi đột ngột về áp suầt của chat long trong chuyển động có áp do có sự thay đổi đột ngột c của tộc độ trong một khoảng thời gian rat ngắn gây ra

Ong dòng — ồng được hình thành bởi một hệ các đường dòng đi qua các điểm của một đường viền nhỏ và khép kín Ông xoáy —ồng được hình thành bởi một hệ các đường xoáy đi qua các điểm của một đường viền nguyên tô khép kin

Phương sai — thuật ngữ xác định giá trị chính xác (kỷ vọng toán học) của bình phương độ lệch trung bình của đại lượng ngẫu nhiên so với giá trị chính xác của nó (bình phương chuẩn) :

§'= M[x— (x) Ỳ

Sóng dao động — các sông còn lan truyền sau khi gió ngừng ,

thôi

Sóng do gió — sóng trên mặt thoáng của nước do tác dụng

của gió gây ra

Số Makhơ — tỷ sồ giữa vận tốc thực của dòng và vận tốc truyền âm thanh trong chầt lỏng đó

Số mũ thủy lực — bậc lũy thừa của độ sâu tương đồi của

đỏng chảy trong lòng dẫn hở sao cho bằng được binh phương

tỷ sồ của các đặc trưng lưu lượng tương ứng

Sơi xoáy — khôi chầt lỏng chuyển động chứa trong ồng xoáy

Thấy động lực học — phần cơ học chầt lỏng (cơ hoc chat

nước) chuyên nghiên cứu về chuyển động của chầt lỏng và cả

tác động qua lại giữa chầt lỏng với các vật rấn chuyển động tương

đồi trong chầt lỏng

Thủy lực — phần cơ học chất lỏng mà ngoài các vần đề chung

về cân bằng và chuyển động cia chat lỏng, còn nghiên cứu các

vần để riêng có liên quan đền thực tiễn các công trình kỹ thuật

thủy lợi

Tink nhot (46 nhớt) — tính chầt cẩn của chầt lỏng chồng lại

chuyển động tương đồi (trượt) của các hạt chất lỏng với nhau

Tiển thầt cột nước cục bộ — tên that năng lượng đơn vị của

dòng chây để thắng sức cản cục bộ

Tổa thà! cột nước dọc đường — các tiêu hao năng lượng đơn

vị của dòng chầt lỏng để thắng lực ma sát, nó tỷ lệ với chiều dai

của đoạn tính toán

Trạng thái chảy êm của dòng cháy — trạng thái cha dang chảy

với độ sâu lớn hơn độ sâu phân giới

Trạng thái chảy xiềt của chât lông — trạng thải dòng chảy có

độ sâu nhỏ hơn độ sâu phân giới

Trạng lượng đơn vị của chầt lỏng — xem trọng lượng thd

tích của chất lỏng

Trọng lượng thê tích của chầt lắng — tỷ sồ giữa trọng lượng

cba chat lỏng và thể tích của nó hoặc là trọng lượng của một đơn

vị thể tích

GŒk chủ Thuật ngữ này được dùng rầt rộng rãi và không thuộc loại

thuật ngữ « không được dùng », nên được chầp nhận trong cuồn sách này

Theo « Thuật ngữ cơ học chât lỏng » (NXB VHLKH Liên Xô, tập 12, 1952)

=và# bằng và không bằng

« gần bằng

>và< lớn hơn và nhỏ hơn

+»và + không lớn hơn và không nhỏ hơn

>>> và «œ lớn hơn rầt nhiều và nhỏ hơn rầt nhiều

logvàin lôgarit thập phân và lôgarit tự nhiên

ngưởi ta dùng thuật ngữ « trọng lượng đơn vj» thay cho thuật ngữ « trọng

lượng thể tích w

Trên khi trong dòng chầt lỏng — trạng thái bão hòa không

khí trong quá trình chuyển động của chầt lỏng

Tỷ trọng —tỷ sồ giữa trọng lượng của vật thể với trọng lượng của nước cầt có cùng một thế tích và ở nhiệt độ 4°C Vận tốc cực bộ — vận tồc tại điểm đang xét

Vận tộc động lực — hay vận tồc của ứng suầt tiềp tuyền trên

thành) — là đại lượng được xác định theo công thức uy = VeRi Vận tắc phân giới Râynôn — vận tồc trung bình của đỏng chảy ứng với sồ Râynôn phân giới (trong các điều kiện đã cho) Vận tộc thắm — vận tốc trung bình của dòng chảy bằng tỷ

sô giữa lưu lượng thầm @ và mặt cắt ngang của môi trưởng thầm, Vận tốc thầm trung bình thực tễ — tỷ sồ giữa lưu lượng của

dòng chấy đi qua một điện tích nguyên tô của mặt cất ngang của phần thầm của môi trường xồp và diện tích của các lỗ rỗng ở trên diện tích nguyên tôâầy,

Vận tộc trưng bình của dòng chảy — vận tốc mà mọi chầt điểm của chầt lỏng buộc phải chuyển động quá mặt cất ướt của đòng

sao cho có lưu lượng đúng bằng lưu lượng của đòng chảy với vận tốc thực tế đi qua mặt cắt đó

Xâm thực — hiện tượng phá hoại tính liên tục của chầt lỏng

đang chuyển động do sự thành tạo các bọt khí hoặc "bọt hơi của

chầt lỏng ở bên trong chầt lỏng đó gây ra

Xoáy — kỷ hiệu là rotv, là vectơ bằng hai lần vận tốc góc

tại điểm trên dòng chầt lỏng (châầt khí) và được xác định bởi các

A — ký hiệu toán tử vi phân của ham

Z4 —

ee

CÁC BANG CAC SO LIEU PHU

1-1 KHAI PHƯƠNG VÀ CĂN BẬC BA CUA MOT SO CON SO

3 3 3 ” 1 ) 3

001 | 0100 | 0215 | 006 | 0245 | 0391 flo.20 | 0,447 | 04355 | 0,70 | 0,837 | 0,888 || 3 | 1,732 | 1,442 || 8 | 22828 | 2000

002 | 014i | 0271 || 007 | 0,265 | 0412 o3 | 0.548 | 0,669 | 0.80 | 0.894 | 0928 |Ì 4 | 2000 | 1587 || 9 | 3,000 | 2.080 0,03 | 0173 | 0.311 || 008 | 0.283 | 0.431 f0.40 | 0.632 | 0.737 || 0.90 | 0.949 | 0.965 || 5 | 2236 | 1-710 | 10 | 3.162 | 2154

Hinh 1-1 Dé thị để xác định gần đúng tri sd N = n' van = ẲN với các giá trị x khác nhau

Vi du Cho n = 8,6, tim N = 8,6®°®

Giải Sử dụng đường thẳng ứng với x = 0,67, theo thước W (theo truc hoanh) dé duge N = 4,2

Ghi chứ ĐỀ nâng các sð > 10 lên sỗ mũ x cần sử dụng quy tắc N = (2 10)' = n° 10" Vi du; 36"? = 3,6" 10" =

Vi du Cho n = 2,6; tim được N = 2,6"? = IL

Hinh 1-2 Đổ thị để xác định = n?!?

và cũng để xác định n = W*!

Gia tốc rơi tự do g trong cac tinh toan kj thuat théng throng

lay bing 9,81 m/s’ Đồi với các nơi khác nhau trên trái đầt, đại ˆ

lượng £ có thể tìm được theo công thức :

& = 9,806056 — 0,025028 cos 2q = 0,000003 h, trong đó ọ — vĩ độ

địa lý của nơi đó; b — độ cao so với mặt biển tính bằng m

Ghỉ chứ: Nều chiều cao h không tỉnh bằng m ma bằng dm thì trị

sð ø tìm được cần nhân với 10 = 3,16

Thỉ dụ: Cho h =5 dm Theo đồ giải, đọc được ø =7.00 Khi đó

vận tốc đang tim o' = 7.110 = 22,1 (dm/s) Nều chiều cao A tính bằng

cm thì trị sồ tìm được theo đồ giải cẩn nhân với 10

nhiệt động

- 2 Don vi bd sung

3 - GUAM HE GVA DON VI CUA Hệ Thổ CGS VG 420-4 TAC DON VIECSA RE THONG KAAT lí

3 Cúc đơn vị dẫn xuầt của không gian và thời gian Đại lượng - Đơn vị

Diện tích L mét vuông m` :

Gia tốc LT? mét trên gidy bình m/s?

` | phương Các đơn vị cơ bản

Gia tồc góc T? rađian trên giây bình rad/s?

phương Các don vj dan xuât

4 Các đơn vị dẫn xuầt của các đại lượng cơ học Ta % „ = hee ¬ „

Mật độ LM kilôgam trên mét khồi | kg/m’ Gia tốc góc T”- rađian trên giây bình rad/s?

Thé tich don vi LM" mét khdi trén kilégam m'/kg phương

Mômen động quán L'M kiiôgam-mét vuông kg: m” Tac dd LT mét trên giây mls

- phương trên giây mét Phương trên Lực LMT” nuuton „ N Trọng lượng đơn vị FL” kilégam lực trên | kG/m'

ngẫu lực Mật đ a ah FTL Đụ =4 kil was luc - os kG: s*/ 2s

Ap suất, ứng suầt cơ |L'MT”ƒ paxcan Pa mét lũy thừa bồn

Môdun đàn hồi dọc ¬- : binh phương- mét

Min nên nhủ tích L MT paxcan Pa Công và năng lượng FL kilôgam lực- mét kG.m

Sức căng mặt ngoài MT" niutơn trên mét N/m trên giây

Nà ie LiMT? | Jun J Ứng suầt (áp suat) FL” kilégam lực trên | kG/m?

ang rong tưng mét bình phương `

Lưu lượng khôi MT"! kilôgam trong | giây kg/s Hệ số nhớt động LT" mét bình phương m/s

Lưu lượng thế tích LT" mét khôi trên giây m°⁄s trên giây HE THONG KHÁC

CAC BANG CAC SO LIEU PHỤ — Chương 1

B) DON VỊ DIỆN TÍCH

1 m Íphụt 1,67 - 10” 1 6-10? |3,24-10° 1 dyn 10” 1 1,02 - 10”* |0,225- 10”

1 nút= Ì hải lý Anh trong 1 giờ 1 N= 7,35 paunđala Anh

§ 1-8 TRỌNG LƯƠI/G CUA tm CAC VAT RAN

k) DGN V] CONG VA’NANG LUGNG

Đề xác định y— trọng hrợng của im chầt lỏng đã cho thành N /m°

cần nhân các con sd trong bảng với 9180, lúc đó y = 9180 §, ví dụ đổi với

1) ĐƠN VỊ CÔNG SUAT

Đơn vị công suất Ww erg /s kW kGm/s calo /s kcalo /h mã lực

1-7 TỶ TRỌNG CỦA CÁC LOẠI CHẦT LỎNG ä 9 ° 1-8 TRONG LUQ'NG CUA Im? CAC VAT RAN

(& — 1} sé gitta trong lượng chat lắng ở ¡° C và

trọng lượng nước cùng thẻ tích ở := 4° CE Bắng D

Tên châầt lỏng 8 C Tên gợi KN T(tực) Rượu cồn không pha nước 0,806 0 : - _ Rượu cồn không pha nước 07810 30 Than antraxit thổi 12,8 —17,7 13—1.8 Rượu cồn có nước (75 ⁄4 cồn) 0,8600 — Than antraxit rời §,.9—9,7 0,91 —-0,99

Hiđrô lỏng 0,07 _ Sap ong 93—9/7 0,95—0,%

Giixêrin có nước : : Séi ướt 19,62 0

30% glixêrin (theo trọng lượng) 1/0771 _— Gỗ() -

Dau a 03 15 Gỗ có lá to 10.9—6,48 1,11—0,66 +

Dầu thầu dầu 097 _ Gỗ có lá hình kim 9,23 —4,50 0,84 0,46

Dầu ma-zút thường 0,89 —0,92 _ Sối (6—9—935) |từ 0,6 đền 0,85

Đầu hạt anh túc 0,92 15 , `

Sữa 1,032 — —(4.9—5.9) từ 0,5 đền 0,6 Xăng nhẹ 0,85 —0.88 —_ Sa mộc 8,45—10,6 0,86 —1,08

ăng vừa 88 —0, _ _— — Thủy ngân 13.59593 0 Cao su 9,03 —9,43 0,92 —0,96

25% mudi theo trong hrong 1.190 18 Than củi (tay loai 53) 118-49 —} 0,12—0,50

E-te — étin 0.74 9 Na)

Chủ thích :

1) Sö thứ nhầt ứng với trọng lượng của 1 m° gỗ tươi, còn sồ thứ hai —

trọng lượng của ! m` gỗ khô.

Tỷ trọng & dirgc hitu 1a một sồ không có độ đo và bằng tý

sô giữa trọng lượng của vật thể đã cho ở nhiệt độ r với trọng lượng

của cùng một thể tích nước ở + = 4°C Ty trong ö phụ thuộc vào

Độ nén ép củachầtlông biểu thị bằng hệ sô nén ép thể tích 6:

Ấp lực (atm)

Chầt lỏng 1—500 500 — 1000 | 1000 — 1500 Nước 47,5 41,6 35,8

Ấp suầt œ.10" ở nhiệt độ °C uim | MPa | 0—10 | 10—20 |20—50 | 60 —70 | 90 — 100

Ở mật độ cực đại, nhiệt độ của nước sẽ giảm xuồng khi áp

suầt tăng lên Như ở áp suầt binh thường của khi quyển

(760 mm Hg) mat độ lớn nhầt sẽ tương ứng với 4'C; ở áp suất

P = 41,6 atm nhiệt độ tương ứng với mật độ lớn nhầt là 3.3°C ; còn khi p = 1449 aim thi chi la ¡ =0.6°C

“1-12 ĐỘ NHỚT

Đặc tính của chầt lỏng (và chầt khí) chồng lại lực cắt được gọi là tính nhớt Tầt cả các chầt lỏng thực đều là chầt lỏng nhớt Tỉnh nhớt của chầt lông được đánh giá bằng ;ệ sô nhớt

động lực ỊL

Lực tiếp tuyền xuâầt hiện trong chầt lỏng khi có sự phân bồ không đều của vận tồc trong mặt cắt của dòng chảy (hình 1-5), được xác định theo công thức :

du

Foas—7- trong đó — lực tiềp tuyên xuât hiện giữa hai lớp kế nhau (tại

mặt phẳng a — 4) trong phạm vi điện tích Š — — gradien van tc; u— bệ sồ nhớt động lực

Ghỉ chủ Trên hình l-5 biểu diễn đường cong phân bồ vận tốc Trong hệ tọa độ z và n, đường cong đó bidu ditn bing ham u = f(n) Gradien vận tdc =e (góc œ được chỉ rõ trên hình 1-5)

Trong bệ CGS (xentimet — gam — giây) thứ nguyên của hệ số nhớt

động lực ụ sẽ là :

khôi lượng

Ial= [ chiều đài — thời gian | (ems)

Trong bệ do MKGS (met —kilégam lye — gidy)

hoặc Poazơ

Id=|—T-] =ke-vm

3 1-12— ĐỘ NHỚT

Còn trong hệ đo SĨ (met-niutơn-giây)

FT t= [ = | = N.s/m? hay Pa.s

“ 998L `xCzg

Độ nhớt cúa Héli (ở nhiệt độ gần với « độ không tuyệt đồi » sẽ nhỏ

hơn độ nhớt của nước hàng ngàn lẩn

Độ nhớt cia nước mật rầt lớn Theo sồ liệu của N.N Pavidpxki nó gầp khoáng 60000 lần độ nhớt của nước

Hệ sö nhớt động lực của không khí (cũng như đồi với các

chat khi thực) trong phạm vì thay đổi lớn của áp suầt có thể xem

như không phụ thuộc vảo áp suầt và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

Hệ sö nhớt động lực của không khí có thể tính theo công thức : n=117.0 1 +0,003665r (1 +0,0008r)? 10° X- s/m?

trong dé ¢ — nhiét dd (°C)

Để tính gần đúng, có thể sử dụng công thức :

t+ 273 vía 2

H= Bồ (+23 | N sim trong đó jt) — hé sé nhét déng lực ở + =0°C

tt =17.10°N.s/ mm?

Hệ sö nhớt động học của không khí khi trọng lượng thể

tich y=1243 M/z” và đo đó mật độ

sẽ bằng :

y =0.0000016 m'/s = 0,016 cm°⁄s

Nhu vay Hy ui < lv nhƯnE Vuszasu > Vu«e

CHUONG THU HAI

AP LUC THUY TINH

2-1 AP SUAT THUY TINH TAI MOT DIEM VA CÁCH ĐO Ap suit due

Các phương trình cơ bản của thủy tĩnh h c phương trình c bi ọc : „„ = yh =p — P hoặc hạ SỐ — TC (2-4)

(2-1)

hoặc

trong đó p va p, — là áp suầt thủy tỉnh tại điểm đã định và ở

mặt thoáng (áp suầt của môi trường bên ngoài) (hình 2-l); z

và z¿ — tọa độ tương ứng của các điểm đó, tức là độ cao trên mặt

chuẩn (xo); +— trọng lượng thể tích cha chat’ ling, tire là

trọng lượng của một đơn vị thể tích chầt lỏng, (kG/m?); h —

độ sâu của điểm đã định kể từ mặt thoáng (mặt phẳng ứng với áp

suầt p,); / — tọa độ của mặt phẳng cột nước thủy ứnh ; píy—

_ chiễu cao ứng với áp suầt tại điểm M đã định, (m) ;e/+ = lạ, —

chiểu cao ứng với áp suầt của môi trường bên ngoài ; đặc biệt

nều ø = p„„ thì đại lượng p„«/y là « chiều cao din xuat » của

áp suầt không khí

Âp suầt thủy tĩnh được đo bằng ứng suầt (ví dụ bằng

KGim°, NÍm'ˆ v.v.) hoặc bằng chiều cao của cột chầt lỏng (ví

dụ bằng mết cột nước hoặc bằng milimet cột thủy ngân v.v.)

hoặc bằng atmôtphe kỹ thuật

suầt dư là độ chênh giữa áp suầt toàn phần và áp suầt không khi

Ap suat toan phin luén ludn 14 sd dương :

p @0 va p/y =O -

Áp suầt dư có thể là âm hoặc dương tức lả:

Da £ 0 hay p„Í y E 0

Ap suầt chân không hoặc gọi tắt là chân không là độ hụt áp

suất so với l atmôtphe, tức là độ chênh giữa áp suầt không khí với áp suầt toản phần : :

Trị sồ áp suầt chân không 16n nhat bing ấp suât không khí

Al về T tức là phụ thuộc vào trị sồ áp suầt phong vũ biểu

ì -: - Dưới áp suât không khí «( bình thường » (760mm cột thủy

; + ngân) trị sô chân không lớn nhầt bằng h„ = 10,33m cột nước,

¬ trong tính toán kỹ thuật thông thường lầy hans = 10.0m cột

it -

Ấp suầt thủy tỉnh toàn phẩn (tuyệt đổi) tại điểm đã định bằng bằng 1 atmôtphe kỹ thuật

p=n ++h (2-3) Các trị sồ áp suât khí quyển ở độ cao khác nhau so với mặt

Ấp suầt không khi trên các độ cao khác nhau :

$ cao “hm biến 0 | 100 | 20 | 250 | 300 | soo | 600 | 700 | 800] 1000] 1200 |1500 | 2000

Ap suầt không khí (m có: nước) | 10,33 | 10.2 | 101 | 100 | 99 97 | 96 | 95 | 94] 92 | 89 | 86 8.1

Ghỉ chú : Các trị sỗ áp suầt không khí ở các độ cao khác nhau trong bằng

lầy theo atmôtphe tiêu chuẩn quồc tê

Trong atmôphe tiêu chuẩn quốc từ lầy mặt biển làm mặt phẳng

xuầt phát (z = 0) Ở cao trình đó đã quy ước trọng lượng thể tịch không

khi y= 1,225 KG/m? = 12 N/m’? (mat độ không khi p = 0,125 KG, S?fm")

Dưới đây giới thiệu sơ đồ ðng đo áp, máy ép thủy lực và eo EY

xilanh thủy lực Nguyên lý tác dụng của chúng chí rõ trên hình Lw

Nều œ có hình dạng đểu đặn và có trục đôi xứng lả đường

N — N, thi tam 4p lực nằm trên trục đó và chỉ cẩn xác định một tọa độ lo

Ghi chú Nều trên mặt thoáng, môi trường bên ngoài có áp suầt

p thì áp lực toàn phần tác dụng lên hình phẳng có kể đền áp lực của môi

trường bên ngoài (truyền đền qua chầt lỏng) sẽ bằng lực

r=nk >( Ấp lực lên mặt cong bằng lực P (hình 2-6)

“ trong đó K — lực đặt vào tay cẩm ; n — hiéu suat, woe chirng0,85 ` -

- trong đó P,, P, và P, — bình chiều của lực ? lên các trục tọa Cồng suầt do động cơ xilanh thủy lực tạo nên bằng độ Ox, Oy và Oz

n1

N= nWHy 3 gp = 9-082 nWHn kW

trong đó nạ — hiệu suât, khoảng 0.7+~0,8; # — dung tích công

tác của xilanh (m?); n —sð lần chuyển động khứ hồi trong

"một phút; — cột nước (m); y — trọng lượng riêng của chât

trong đó h, — độ sâu chim ngập của trọng tam tiét dién; w —

điện tích của hình phẳng mà lực ?# tác dụng; p¿ — áp suầt thủy _ ˆ

Điểm đặt của lực P (điểm D ở hình 2-5)gọợi là tâm áp lực Nều trục z lầy thẳng đứng, thì các hình chiều của lực

Vị trí của điểm ÐD được xác định bằng các tọa độ: P lên các trục tọa độ s là:

2-208 *

P.= yh w,,

P,=+yW ,

trong đó œ, œ, — điện tích các hình chiều của mặt cong S lén

các mặt phẳng trực giao với Ox va Oy; h; va Ac’ — độ sâu ngập

chỉm của trọng tâm các điện tích œ, và œ,; W — thể tích của

cột trụ thẳng đứng có đáy lả mặt cong Š và giới hạn bên trên

bởi mặt thoáng tự do; y— trọng lượng riêng của chầt lỏng

Ấp lực lên mặt cong hình trụ Nều chiều dài của mặt trụ (giả

Phương pháp đồ giải xác định lực P Phương pháp này chủ

yêu đựa vào việc vẽ đường tích phân áp lực “' Hãy chia đường

H H, H, ứng với các điểm 1,2,3 (ở đây ta tính cho lm

(1) Đường tích phân áp lực được dùng để giải nhiều loại bài toán

khác nhau, ví dụ để xác định vị trí của các dầm chịu tải trọng phân bồ đều

ở các cửa cồng hỉnh cung hoặc hình quạt

(01) Hor =i y= yin On) => yt On" -

rồi từ điểm cuỗi của các đoạn đó ta dựng các đường thẳng đứng dM):(2M);@ M): ;(@n N) Tiềp đó lấn lượt vẽ các đường

thẳng (017); (1 2”); (2 3”) song song với các tia (a0): (b0):

(c0); (đ0) (bình 2-8), vach tir cdc điểm a.b.c.d.e tức là

Ghi cha: Điểm N trong trường hợp này nằm ớ độ sâu /, = F2(0N3

2-5 ÁP LỰC THỦY TĨNH LÊN CỬA VAN CÔNG TRÌNH

THỦY LỢI

1 Cửa cồng phẳng nằm nghiêng (hoặc tường chắn nước)

(hình 2-1 1)

Biểu đồ áp suầt là AABB’

Áp lực toàn phần lên cửa công:

P=yb 2sina

trong đó öð — chiều rộng cửa công (hoặc chiều dải của tường)

Toạ độ của tâm áp lực (hinh 2-11)

Biểu đồ áp suầt — ACB’B

Những phai đặt thầp bơn mức nước hạ lưu đều chịu một

6 Cửa van phẳng có hình dạng phức tap

Cửa van theo hình 2-16

Ấp lực ngang (trên một m dải)

20 ÁP LỰC THỦY TĨNH — Chương 2

chịu tải trọng đồng đều và không có mômen xoắn, ta chia biểuủ Độ lệch tâm

đồ áp suầt ra làm các phần bằng nhau Trọng tâm của các phan _ HH

Đồ giải s tiền hành như sau (hình 2- 17) Trên hệ toạ độ Mômen của lực ? đồi voi tim O Pa

Để khử mômen ta phải đời trục của cửa van từ Ø đền Ø

§ Ctra van hình trụ lăn

a) Khi cột nước j = D (hình 2-20)

A

Hinh 2-17

w va h ta vé dong cong w = =f (h) biểu thị sự phụ thuộc của diện

tích biểu đồ áp suầt œ vào chiều cao ở của các biểu đồ ầy (đường

tích phân) Với bình tam giác như trên hình 2-17, có œ = H/2

Sau đó chia déu doan MN có chiều đài / cho sé dim đã cho là

m, tức là thành các phần có chiều đài //n (trên hình 2-1 là//3 „ ——— Hình 2-3)

cạnh đáy (đoạn l1”, 2ˆ2”) tương ứng của các diện tích bằng Thanh phan áp lực ngang P, của chầt lỏng lên cửa van nhau của biểu đồ áp suầt Trọng tâm của các điện tích đó (điểm (trên mỗi mét đài) bằng : ,

Trên hình 2-18 ta có lời giải tổng quát cho trường hợp tổng ae

- quát tức là khi dầm chịu tải trọng ở cả hai phía Thành phẩn áp lực đứng tương ứng sẽ là

P, = y ee x 0.393 yD?

Ap lực toàn phần (cũng là áp lực lên 1mm rộng của cửa van)

Pay 1+ 7 = 0,635 yD

Góc nghiêng œ của lực P tạo với đường nằm ngang được

xác định theo P,/P, tức là cos ø; trong trường hợp đã cho này

? t= dé (am rpo) | ,

fe $$ $$» Ghi cha : Khi mặt phẳng chịu áp có vị trí giồng như vị tri & hinh 2-20,

thỉ góc ơ sẽ không phụ thuộc vào đường kinh Ð Toạ độ điểm đặt của lực P

§ 2-5 — AP LUC THUY TINH LEN CUA VAN CONG TRÌNH THỦY LỢI 21

2 Khi có áp lực ở cả hai phía (thượng lưu và hạ lưu, hinh 2-22),

thì áp lực toàn phần được xác định bằng tổng hai áp lực :

trong đó W — thể tích được chỉ bằng gạch đứng trên hình 2-25

Cách xèp đặt dâm ở cửa van hình cung (hình 2-26) Cách

bö trí dầm ở cửa van hình cung cũng giồng như ở cửa van phẳng, nghĩa lả theo điểu kiện sao cho tải trọng tác dụng lên các đầm

là như nhau vả không có mômen xoắn Để giải cần vẽ đường cong tích phân áp lực (xem §2-4)

23

Doan OA trên hình 2-27 xác định tống hợp lực ? của áp

lực lên toản bộ cửa van Chia đoạn đó ra làm 2 phần (néu có

2 đấm) và vẽ đường thắng góc với phương của lực ?, ta sẽ tìm

được điểm B, Lic 46 cac day cung OB, va B,A sé xác định trị

sö và phương của lực P, va P- (P= P;) là áp lực chat lỏng

mà các đầm phải chịu Vị trí của các dầm được xác định bằng cách :

qua điểm ÓO (trục của cửa van hình cung: hình 2-26,ta vẽ các tỉa

với các póc ơ, và ;Ìlà các góc được xác định như ở hình 2-27

Hình 2-27 Ghỉ chủ Nều la 3 dim (hoặc nhiều hơn), thì chia đường cơng tích

phân áp lực ra làm 3 phẩn (hay nhiều hơn) sao cho các dây cung đô bằng

nhau

2-6 SỰ QUAY TĨNH CỦA CHẤT LỎNG +°,

Nều chầt lỏng quay xung quanh trục đứng O-= với vận tốc

góc không đổi và như nhau đồi với tầt cả các phẩn tử của nó

(hình 2-28) thì

a) phương trình của mặt thoáng sẽ là :

2,2 2

b) Chiểu cao của parabôlôit xoay tròn sẽ bằng cột nước

vận tốc của vận tốc vỏng của vách hinh try:

đ) áp suầt theo đường thẳng đứng sẽ biền đối theo quy luật

đường thẳng Vi dụ, đồi với đường thẳng đứng MA biểu đồ

phân bồ áp suật sẽ là tam giác abc va ap luc tại điểm b sẽ bằng

1) Sự quay « ứnh » của chầt lỏng là sự quay của chầt lỏng giông như

của một vật rắn (tức là không có sự dịch chuyển phần tử này đồi với phần

tử khác) Sự quay này khác với sự quay, ví dụ theo định luật diện tích

ÁP LỰC THỦY TĨNH - Chương 2

2

Py= ylab)= + (4 +i )

2g

e) néu chat long dung trong bình hình trụ kín có chiều cao

ủ (hinh 2-29) thì áp lực lên đáy bình sẽ bằng : ‘

vi tri can bing: D’ — gidng như trên nhưng ớ vị trí nghiêng ;

G— trọng lượng của vật thế; P —lực đẩy, bằng trọng lượng nước có thể tích chuyển nước W; M—tâm định khuynh —

giao điểm của trục nổi với phương tác dụng của lực đẩy P, khi nghiêng (hình 2-30) ; khi góc nghiêng bé điểm AM giữ vị trí không đôi trên trục nổi: œ — góc nghiêng : R„— bản kính định khuynh

(độ vượt cao của điểm A7 so với điểm Ð): „ — chiều cao định

khuynh (khoảng cách từ điểm A7 tới điểm C):

Hình 2-30

Trục nỗi là đường thẳng ổi qua các điểm C và D Trục nổi ở vị trí cân bằng sẽ thẳng đứng, khi nghiêng nó hợp với đường thẳng đứng một góc œ (góc nghiêng)

Đường ngập nước là giao tuyền của mặt thoáng và mặt

“bên của vật nổi (ở vị trí cân bằng) Điện tích mặt nổi — điện tích của tiềt điện do mặt thoáng cất vật thể (ở vị trí cân bằng nó được giới hạn bởi đường ngập

nước)

Điêu kiện nối Vật thể sẽ nổi khi G= P Vật thế sẽ nối ốn định khi tâm định khuynh (điểm 3) nằm cao hơn trọng tâm của vật nổi (điểm ©) doc theo trục nổi Có thể đánh giá độ ổn định bằng giá trị của chiều cao tâm định khuynh hoặc trị sô của bán

kính tâm định khuynh

Bán kính định khuynh được xác định bằng công thức :

(2-15) R;= —-— W

trong đó J — mômen quán tính của diện tích mặt nổi đôi với trục nằm ngang Ø— Ó (hình 2-30) trục nảy đi qua tâm của diện tích đó W— thể tích chuyển nước

Chiều cao định khuynh bằng :

_ — Jo

hạ = R„~ d = — dd (2-16)

trong đó đ— độ vượt cao của điểm C so voi điểm D

Đồi với thuyển vận tải (sa lan v.v ) trị sồ của chiều cao định khuynh thường lầy khoảng 0,5m

CHUONG THU BA

NHUNG KHAI NIEM CO BAN VE CHUYEN DONG

CUA CHAT LONG

3-1 LUU LUQ'NG, VAN TOC TRUNG BINH VA CAC YEU’

TO CUA MAT CAT NGANG DONG CHAY

Phương trình lưu lượng

Đồi với dòng nguyên tô

Các yều tồ thủy lực của dòng chảy (hình 3-2) — (hình3-4) :

tœ — mặt cất ngang của dòng chảy (mặt cất wot); x—chu

vi ướt, R = œy — bán kính thủy lực

Đài với tiềt điện ồng tròn a) Nều ông đấy nước (chảy có áp) (hình 3-3), thì bán kính thủy lực bằng

Chiều _ Diện Khoảng Chiều Góc sâu tích cách rộng tại tâm đầy mặt cất tử trọng mặt (dd) ow we tả thoàng Air alr wí Bir

24 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BAN VỀ CHUYEN DONG CUA CHAT LỎNG — Chương 3

trong d6 @— goc tai tam (radian)

Thi dy 1 Cho r=15m Xac djnh 46 sau chira nwéc va điện tích

mặt cắt ướt ứng với gỏc tại tâm ọ = 250°

Giái Chiều sâu chửa nước ñ = 1.574, r = 1.574.1.5 = 2.36 m Diện

tich mat c&t wét w= 2,.65.1,57 = 5,95 m’

Thí dụ 2 Cho r =1/1m; chiếu sâu chứa nước ñÑ =0.91m Xác

định điện tích mặt cất ướt

Giái Độ sâu chứa nước tương d3i h/r =0,911/10 =0.83 Dién `

_ títh mặt cất ướt ow = 1.225.1,10 = 1,48 m

Đề với mặt cải chữ nhật của kênh hớ

Nều độ sâu chửa nước trong kênh là ở (hình 3-5), thi ban

kính thủy lực bằng

bh b+2h

Đồi với dòng chảy rầt rộng với b >> thi ban kinh thủy

lực lầy bằng chiều sâu :

œ R=r=

Reh

Đồi với dòng chảy rầt sâu và hẹp (khi 4 >> 5), ban kinh

thủy lực sẽ là

R=bj

Đà với kênh hớ có tiềt diệt hình thang

Nều độ sâu chứa nước là # (hình 3-6) thi diện tích mặt cắt

Đồi với mặt cắt hinh thang rầt rộng (b >> h) bán kinh thủy

lực lầy bằng độ sâu (giồng như đồi với mặt cắt chữ nhật) :

Reh

3-2 NHỮNG DẠNG CHUYÊN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA

CHẦT LỎNG

Những dạng chuyến động cơ bản của chầt lỏng là : chuyển

động bình ổn và không bình ổn, đều v¿ không đều, liên tục và giản đoạn Dòng chảy có thể là có áp hoác không có áp

Chuyển động bình ấn là chuyển động mã các thông số của

nó không phụ thuậ vào thời gian (không thuy đổi theo thơi

dẫn

Chuyến động đều trong các ông có thể là bình ổn hoặc không, còn chuyến động đều trong lòng dẫn hở (trong các điều kiện thực tÈ) chí có thể là bình ốn

Chuyển động không đâu (nhanh dân hoặc chậm đẩn) có thể

là bình ốn hoặc không

Trong chuyển động nhanh dần, trong lòng đẫn lăng trụ

sẽ hình thành đường nước hạ, còn khi chậm dần — đường nước

dâng Trong trường hợp đầu, độ sâu sẽ giảm theo chiều dòng chảy (dh/ds <0), con trong trường hợp sau độ sâu,sẽ tăng (dh/ds > 0)

Chuyến động liên tục (không gián đoạn) là chuyển động mà

trong đó chầt lỏng chiềm toàn bộ không gian, không tạo thành những chỗ trồng (gián đoạn) trong dòng chảy `

Chuyển động không áp là chuyển động có mặt thoáng

Ghí chú Ngoài ra còn phân biệt chuyến động có xoáy và không xoáy

và cả chuyến động tấng và rồi

Chuyển động có xoáy là chuyển động mà trong đó vectơ vận tốc

góc quay của phần tử chầt lỏng không bằng không (œ #0) Nều vectơ này trùng với vectơ vận tồc thẳng thì chuyển động trong trường hợp riêng này gọi là chuyển động đứu ví Chuyển động không có xoáy là chuyển

động có thề Trong chuyển động không xoáy tồn tạo hàm của toạ độ

(x.y,2z) =0 sao cho các đạo hàm riêng của nó theo các trục toạ độ bằng chính các thành phần của vận tốc toàn phẩn trên các trục tương ứng, cũng

tựa như đạo hàm riêng theo các trục toạ độ của hàm lực xác định ' hình

chiều của gia tốc của trường lực tương Ứng

3-3 PHƯƠNG TRÌNH BECNULI CHUYÊN ĐỘNG BÌNH ỒN)

A) Đổi với dòng nguyên tổ của chầt lỏng không nhớt không nén được thì phương trinh có dang:

tì + +2 += H =const

Pr ul Pr Mì hay vi gid trj cla sd hang thir 3 nhé cd thể bỏ qua trong điều kiện

zy te $— = oz, t— tH + 2g 2g Hh = của lỏng dẫn hở và đường dng nén có thê xác định theo công ae ` ` ˆ a fk gph oe ge A

=z;† + 5 TH =7 H = const

Ở day cdc sd hang déu cé thir nguyén chiéu dài z — chiểu

cao vi tri, p/°y-—d6 cdo ap suat’?,

hoặc cột nước vận tỗc và ñ„— cột nước tốn that (hinh 3-7)

Về ý nghĩa năng lượng th: mỗi sồ hạng của phương trình

đều biểu thị tÍ nãng tức là năng lượng tiểm tảng trong một đơn

vị trọng lượng chât lỏng Khi đó - — vị năng (cũng lả thể năng) ;

pÍ +— áp năng (cũng là thề năng); w” /2g — động năng; h„ —

năng lượng tổn thầt tức là cơ năng bị tổn thât do sức cản trên

đường đi từ mặt cất đầu tiên đền mặt cắt cuõi cùng : ñ„ ,_ ;— tổn

thầt trên đường đi từ mật cất ! đền mặt cất 2 ñ„ ,_ ; — tổn thit

trên đường đi từ mặt cất 1 đền mặt cắt 3 (hình 3-7)

Tổng (z + pƒ/ 3 — gọi là «(nhị thức thủy tỉnh» biếu thị

toàn bộ tỷ thề năng tiểm tàng mặt cắt đã cho

trong đó v, và ø:— van téc trung binh & mat cét 1 —1 va mặt

cắt 2—2: a, và q:— hệ sô động năng (hệ sô Côriôlit) chỉnh

là s hiệu chỉnh khi tính động năng đơn vị theo tốc độ trung binh

ø của mặt cát Thường người ta lầy a, = a: = a

Phương trình D Becnuli đồi với dòng chảy áp dụng được

trong các điểu kiện chuyển động biền đổi dẩn khi có thể không

xét đền các h'nh chiều của vận tốc và gia tồc lên mặt phẳng trực

giao- với phương dòng chảy:

Giá trị của hệ số q phụ thuộc vào sự phân bồ vận tốc địa

phương của mặt cắt và được xác định theo công thức : :

1) Trong trường hợp này, tức là trong điều kiện chat lỏng chuyển

động, p là áp suat thủy động tại một điểm, khác với trường hợp cân bằng,

khi đó p là áp suầt thủy tỉnh

2) Có nghĩa là diện tích mặt cất ngang có kích thước có hạn

hé sd a = 1 Nều chuyển động là song phẳng và vận tốc phân

bd theo đường thẳng 4Ø hoặc 48 (hình 3-10) th hệ sồ œ = 2

Neu cũng trong trưởng hợp đó ma vận tốc phân bồ theo parabôn ABC (hình 3-11 và 3-12) theo phương trình = ky" thì a được xác định theo công thức :

—— Với n < ! (hnh 3-l]) có a< 2: v6i n> 1 (hinh 3-12)

cé a > 2 (trong diéu kién binh thường không thể có sự phân bồ

vận tốc như trong h'nh vé 3-10 va 3-12) :

FT = 1.375 Những 1.35 nghĩa là thực chầt cũng

Theo sô liệu của V.N Evreinốp có thể lầy gần đúng :

0

=1 + (3-11)

trong đó C —hé sd Sézi trong công thức ø== CVRi (theo hé ~

do mét) Theo công thức (3-11) ta có các giá trị œ đồi với C khác nhau : nó

parabon theo phuong trinh u= a(r2 — yÐ ví dụ với chuyển

động tầng hệ sd a = 2

A Đ Ansun xác định hệ sồ œ theo công thức:

a=! + 2.65A (3-1 1a)

ˆ 26 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VE CHUYEN DONG CUA CHAT LỎNG — Chương 3

Ghi chủ Công thức A.Đ Ansun cũng cho kềt quả như công thức

V.N Evreinép Q@-Ï1), bởi vì C°=8g/A, Vì vậy

210 — 210A

" CC 8.9/81

Trong thực tê, đồi với dòng chảy rồi thường lầy œ = L.Ì,

còn trong các trường hợp khi ø”/2g nhỏ so với h„ hoặc khi tính

toán với độ chính xác 2g không lớn lắm thì lầy œ=1 ˆ

3-4 PHƯƠNG TRÌNH D BECNULI CHO DÒNG NGUYÊN

TO CUA DONG CHAY TRONG RÃNH QUAY

=2654 _

Néu chit lỏng chay trong rãnh quay xung quanh một trục

nao đó (hỉnh 3-14) thì phương trỉnh Becnuli (3-5) viềt trong

hệ trục toa 46 cd dinh Ox, Oy, Oz, sẽ không đúng nữa

Năng lượng đơn vị của chầt lỏng chảy trong rãnh quay

sẽ thay đổi theo đọc đường chảy (tăng hoặc giảm) Chầt lỏng

có thể truyền năng lượng cha minh cho ranh va bắt rãnh phải

quay, hoặc nhận thêm năng lượng của động cơ đang quay rãnh

cùng với chầt lỏng chảy trong rãnh

Nều vận tồc góc œ và lưu lượng Q không đổi theo thời gian

và, ngoài ra lưu lượng Ø không đổi trên cả chiều dài của rãnh,

thì đồi với hệ toạ độ cồ định phương trinh Becnuli có thể viềt

ở-đây œ u, ø — vận tộc tương đồi, vận tốc vòng và vận tốc tuyệt

đồi tương ứng với mặt cắt 1 —1 va 2 —2; a, vaa: — góc lập

= cứu % COS @ — MU; COS G;) (3-12)

Trong đỏ về trái của phương trình chỉnh là cột nước tác dụng ở, tức là E, — E:› ~ h„ = H Do đó phương trình có thể

viềt gọn lại thành :

gH =u,0, Cos a, — uz 0; COS G2 (3-12")

R6 rang, HW 1a luong nang luwoeng don vi ma chat léng da

chuyển cho bộ phận công tác của may hay là lượng năng lượng

mà chât lỏng tích lại được khi nhận năng lượng từ các bộ phận nói trên

3-5 DUGNG ĐO ÁP, ĐƯỜNG NĂNG LƯỢNG, ĐỘ DÔC THUY LUC VA DO DOC DO AP

a) Chdy ngdp (déi voi dng cé ap) Đường do áp (hoặc đường cong đo áp) là đường ABCDEF trong hình 3-15

Đường cội nước (hoặc đường năng lượng) là đường

A’ B'C' D' E' F trong hình 3-15

Độ dôc thúy lực trung bình gợi là tỷ sô giữa cột nước tổn thầt với chiều dài ồng dẫn Độ dôc thủy lực trung bình trên đoạn / bing :

§ 3-5 — DUONG DO AP DUONG NANG LUQNG 96 DOC THUY LUC VA 90 DOC ĐO ÁP 37

-Ƒ| — — see oF 2 £ Trong trường hợp này thì cột nước «tốn thầt» bằng độ

' ? + Trên hình 3-16 đã vẽ đưởng năng lượng va đường đo áp

trong trường hợp chảy tự do từ ðng có áp vào không khi Trên

H đó lạ — tổng tầt cả các tổn thât cột nước trên toàn bộ đường

inh 3-15 dẫn ; ø”/2g— cột nước vận tồc ở mặt cắt ra (mặt cắt cuỗi dng) ;

h„ — chiều cao của đòng phun (hy nhỏ hơn ø?/2g một trị số cao áp lực và cột nước vận tốc ở mặt cất thứ nhầt (ở phía trên Đằng trị sồ sức cản thủy lực khi dòng phun bay tự do

mặt cắt thử hai (nằm phía dưới mặt cắt thứ nhầt) /— khoảng Yo “ưồng cát nuke ben det

cách giữa hai mặt theo chiéu dai dng dẫn nó không phụ thuộc ——-

vào độ dồc của ông so với đường nằm ngang a a:—hé sd TT

Côriôlit thưởng lầy bằng nhau gœ, = a: (tri sd cla a xem trong

§3-2); "ạ— cột nước tốn thầt tổng cộng trên đoạn dng din

Như ta thây trên hình 3-15 tỷ sồ #/L = yhy/L 1a d6 déc

thủy lực trung bình của toàn bộ đường dẫn nước Độ döc thủy:

lực đặc trưng cho cường độ giảm của tổng dự trữ năng lượng Hình 3-16

đơn vị dọc theo dòng chảy Nều trên sudt chiều dài ông đẫn có

cùng một đường kinh củng một độ nhám và không có sức cản Ghi chú Khi chảy ra không khí thì phần tổng dự trữ năng lượng

cục bộ thì đường năng lượng là đường thẳng còn độ đốc thỦY — bảng hiệu HW — Sh, = ø”/2 (hình 3-16) sẽ được bảo toàn trong đồng chảy

lực thì không đổi và bằng trị sô trung bình, tức là / = ¡„ Trong — (ở mặt cắt ra) dưới đạng động năng và có thể sử dụng được Khi chảy

trường hợp chung độ đốc thủy lực biền đổi theo dòng chảy ngập từ bể có dung tích vô hạn vào bể có dung tích vô hạn (hình 3-15)

và tại vị trí đã định tức tại tiềt điện đã định sẽ được xác định tất cả dự trừ năng lượng // sẽ bị tiêu hao để khắc phục sức cẩn thủy lực

dh, (F 2 ) dE

dl dl cốc di vực có áp lực dư đương được gạch chéo và đánh dầu ( +) khu ,

Độ đốc thủy lực luôn luôn dương: vực chân không cũng được gạch chéo và đánh dầu ( —) Chân

_ dy _ dE ọ : G-14) không cực đại xảy ra ở mặt cất (n— n) và bằng :

vị theo chiểu của dòng chảy thì khi đ/ > 0 cột nước tổn thầt 28

luôn luôn tăng còn năng lượng giảm Do đó dh„ > 0 đE < 0 Ghi chủ Nên đặt đường dng thầp hơn đường đo áp nều không

Dé déc do áp đặc trưng cho cường độ thay đổi của thề năng trong trường hợp nỡi öng không chặt không khí (hoặc nước) ở bên ngoài

đơn vị Đôi với đoạn đường đẫn nước từ mặt cắt I đền mặt cắt sẽ lọt vào ông

Đôi với đường din nước có đường kính biền đổi đều dọc | be me ett

theo chiều dài thì độ đốc đo áp ở mặt cắt đã định bằng : ` ° ;

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CHUYÊN ĐỘNG CỦA CHÄT LỎNG — Chương 3

đ) Kênh hở

Đường đo áp

` trong kênh hở

Độ độc cúa mặt thoảng chính là tỷ sồ giữa đại lượng hạ thầp

cao độ của mặt thoáng với chiều đài của đoạn kênh đã định :

trong đó H, và H;— cao độ của mặt thoáng tại mặt cất 1-1

và 2— 2: !, và Í;— khoảng cách kế từ mặt cắt ban đầu tới các

tuyên ây tỉnh theo đường day (hình 3-18)

Đệ dôc đáy được xác định tương tự theo công thức :

hoae i,,, = im hoặc iggy = sim a

trong d6 a — góc nghiêng của đường đáy so với phương nằm

ngang

Trên hình 3-18 vẽ đường năng lượng của đoạn đầu của kênh

khi chuyển động trong kênh là chuyển động đều

Khi chuyển động đều độ dôc thủy lực ¡ bằng độ đồc do

áp /a¿¿„ tức là bằng độ dic mat thoáng /„¡ và bằng độ dic day is,

(hình 3-18)

i= Enis = ỉ

Mặt thoáng ở tiềt điện vào W— N của kênh nằm thầp hơn

mặt thoáng của bé cap nước”? một trị sồ Az bang:

av’

Az= Qe + Ia conc

trong d6 v— van téc & mat cit N—N; Ine — là cột nước

ton that & « clra vao »

Thường thì cột nước tổn that 4, xác định bằng công thức

(3-19)

h, =Š 3 trong đó Š — hệ sô sức cản ở cửa vào

Khi đỏ độ hạ thầp Az ở cửa vào sẽ bằng: `

au

1) Đường đo áp suầt du

2) Dung tích bế cầp nước giả thiết rầt lớn và, = 0

` hay, néu cho a = 1,0

¬.-

Az= q + $) ze

Trường hợp chảy không đều, độ dic thiy tuc va d6 dic do

áp'(tức độ dôc mặt thoáng) sẽ biền đổi dọc theo đòng chảy và sẽ không bằng nhau và không bằng độ dôc đáy

3-6 NĂNG LƯỢNG VÀ CÔNG SUAT CUA DONG CHAY

Năng lượng dòng cháy ở mặt cắt N— N (hình 3-19) tỉnh trung bình cho một đơn vị trọng lượng (thí dụ, cho 1 kG hoặc 1N)

và lầy đồi với mặt phẳng nằm ngang Ox, được xác định theo

Năng lượng này, theo để nghị của N.N Paviôpxki, được

gọi là « năng lượng đơn vị của dòng chảy» -

Công suầt được giải phóng của dòng chảy khi chuyển từ

mặt cắt M — AM đền mặt cất N_— N, ky hiéu ia Nag sé bang :

Nw = YQ(E — £E)= yOH.(kG.m!/s) (3-21)

trong đó y— trọng lượng thể tích của chat long (kG /m*) ; Ợ— lưu tượng (m 1s); H — hiệu năng lượng đơn vị giữa thượng lưu

và hạ lưu (được biểu thị thành chiều cao rơi (hinh 3-19)

Khi rơi « tập trung » và không xét tới hiệu các cột nước vận

tộc ie 2 / và sức cần thủy lực, ta sẽ có

yOH

102 Công sudt trén trục tuabin (trường hợp sử dụng năng lượng

dong chay) bing

1 Chuyển động của dòng chảy trong trưởng hợp này giả thiết là thay

_ đổi dân,

Khi dòng chảy thay đổi dân trong kênh hở hoặc kín (và cụ

thể là ở ồng có áp), áp suầt thủy động p phân bô theo định luật

thủy tĩnh trong tầt cả các mặt cất ngang của đòng chảy (ví dụ,

Trên hinh 3-22 chỉ rõ biểu đồ phân bð áp suầt thủy tĩnh trong

dòng chảy hở có độ đỗc lớn Ấp suầt tại đáy ở điểm O bằng p = w

= yhcosa; voi i<0,15, cosa ~0,99~1 khi dé p= yh

3-8 DONG TIA

a) DONG TIA TL DO

Dòng chảy trong môi trường không cản không bị hạn ché

bởi các thành cứng gọi là dòng tỉa tự đo Dòng tia được gọi là

tỉa ngập nều nó được phân tan trong khéi chat lỏng đồng nhầt

với chât lỏng của dòng (vi dụ, đồng nước chảy ngẩm từ lỗ bình vào không gian chứa nước) Trường hợp ngược lại, dòng tia

được gọi là không ngập (ví dụ, đồng chảy từ miệng ra của súng

bắn nước và được phun tự do vào không khí)

b) DÒNG TIA NGẬP

Trên hình 3-23 và 3-23a trỉnh bảy cầu trúc dòng tia chảy rồi của chầt lỏng chảy ra tử một lỗ tròn và phân tán vào một khoảng không gian không giới hạn chứa chầt lỏng đứng yên và đồng chầt với chầt lỏng của dòng tia, dựa theo kẽt quả nghiên cứu của Giáo

sư G.N Abramôvich (năm 1936)

Ở mặt cắt đầu tiên (a— b), tốc độ ở tất cả các điểm của mặt

cất đều giồng nhau và do đó bằng vận tôc ở trục w— uọ.Ở tắt cA

các mặt cắt khác, tồc độ phân bồ theo biểu đồ ở trên hình 3-23

Khoảng cách từ mặt cất đầu tiên đền cực của dòng tỉa bằng :

Đường kính của dòng tia ở mặt cắt quá độ cũng al như ở mặt

edt bat ky nado khác tương ứng bằng :

D, =d vent

tg a = 3.4a

Van téc huéng true doc theo chigu dai cha doan dau tién

(tức là từ cửa ra đền mặt cắt quá độ) đều giồng nhau và bằng vận

tôc trung bình ở mặt cắt cửa ra, cụ thể là :

Ở đây chữ a trong các công thức (3-24) — (3-28) là chệ

sö rồi» mà theo kết quả nghiên cứu của G.N Abramôvich khi mặt cắt cửa ra là tròn bằng :

Ñ Doan die ews dong tia =~ os pepe Down co ban cua dong

l Yeon ddi | Doon chinr 3 —

tốc độ dọc bảng nhau (Trên đoạn chủ yêu lở 4 oe Lá #r hình thành dạng đòng chảy gọi là dòng Ky vate cử vận tee

30 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VẼ CHUYÊN DONG CUA CHAT LONG — Chương 3 Theo định nghĩa của la M Milôvich"” th chiếu đài của

đoạn đầu tiên mà trên đỏ vận tốc hướng trục giữ giá trị không

đổi sẽ bằng x, 6d còn trị sồ vận tốc hướng trục ở đoạn chủ

yêu bằng :

trong đó ¿ — vận tốc ở mat cat cira ra: d— duong kinh 18 ra:

x— khoảng từ lỗ ra đền mặt cắt có tốc độ trục w,: B — hệ sô

mà theo kềt quả của giáo sư A la Milôvich phải bằng 6

Gihỉ chủ Trong công tr:nh nghiên cứu của mình giáo sư A la Milôvich

là người đầu tiên xác định được chiều đài của đoạn đầu tiên của dòng tịa

tự do

Theo công thức (3-29) khi w, = uạ tạ có x„ = 6đ: Theo G N Abra-

mövich chiéu dai của đoạn chủ yêu bằng 4.8đ

Áp lực thủy động bên trong đòng tỉa khắp nơi đều như

nhau và bằng áp lực của môi trường bên ngoài

c) Dong tia không ngập

Dòng tia chầt lỏng phun bắn tự do vào không khí có thể

chia làm 3 phần (hỉnh 3-24) ; phần đầu là đoạn bó chặt, đoạn tan

vỡ (ở đây tính liên tục của dòng chảy bị phá hoại) và đoạn thành

trong d6 B — hé sd phy thudc vao chiéu cao dong tia

Tri sd bằng sồ của hệ sd B co thể lầy như sau :

Chiểu cao dong tia (m) 7 12 20 25 30

Phan bo’ erst

Hình 3-24 Cầu trúc của đoạn dòng tia không ngập

phun bắn tự do

Độ bay xa của dòng tỉa phụ thuộc vào kích thước của dòng, vào vận tdc ban đầu và vào góc nghiêng mà dòng lập với đường

nằm ngang ở mặt cắt ban đầu Theo nghiên cứu của N P Gavurin,

độ bay xa / của đòng tia trong súng bắn nước có thể xác định theo công thức :

1= 0.415 ' g4 HẺ? (m) (3-32)

trong dé a — góc nghiéng của dòng lập với đường nằm ngang

(độ); đ— đường kinh của mặt cắt cửa ra của súng bắn nước

mm); H — cột nước ở mặt cất ra (m)

đ) Ap lực của dòng tia tự do lên các thành cứng

Khi dòng tỉa tự do ch4y bao quanh một tầm thì sẽ gây áp

lực lên tầm đó Lực P mà dong tia ty do tác dụng lên tầm phẳng

cô định ab (hình 3-25) bằng:

P= yw z =2 we (KG)

trong 46 w— dién tích mặt cắt ngang của dòng tỉa (m`): u — vận

t&c trung binh trong dong tia (m/s); +y— trọng lượng thể tích

Nều tầm cồ định được đặt nghiêng một góc œ đồi với phương

của déng tia (hình 3-26) thỉ áp lực P theo phương của trục đông

Nều tầm không phẳng mà lõm có vị trí như ở hình 3-27

tức là cong một góc !§0 với dòng tỉa (một góc n) thì áp lực sẽ

§ 3-9 — ĐỊNH LUẬT ĐỘNG LƯỢNG HOẶC XUNG LỰC

đồi với tầm cô định

e) CÔNG CỦA DÒNG TIA

Nều một tầm phẳng cô lập được đặt vuông góc với trục của

dong tia (hinh 3-25) va chuyển động với tốc độ c, thì công do

lực Psản ra trong một đơn vị thời gian tức là công suầt, sẽ bằng :

„x2

+9 — Ở có mía 2g - 839)

Nều như chúng ta có một hệ thông các tầm (như trong các

động cơ nước) thì có thể xem trong một đơn vị thời gian có một

khôi lượng chât lóng bằng +} øø (chứ không phải là jˆ @ =

N= Pe= 240

= Ỷ œ (0— c) như là đồi với một tầm) chảy qua hệ thồng đó ;

đo đó công của dòng tỉa trong một đơn vị thời gian, hay công

Naw = = you a 0.5 yQh (kG m/s)

tức là bằng một nửa toàn bộ công suât của đòng tỉa (N„„„ =

Khi tầm cong theo sơ đổ hình 3-27, ta có :

1 Công suầt truyền cho một tâm cô lập đang chuyển động

(ø— c) 2 ce, (kG m/s)

trong đó Q = œ(0—c)=

lượng hiệu dụng của dòng)

2 Công suầt truyển cho cả hệ thông tầm tầm nay thay chỗ

tầm kia như ở tua bin xung kích (khi Q= Q= œ0), s bằng :

N= 40 —=—:= 4ywo “=

Cũng như đồi với tầm phẳng khi c =, thi công suầt đó

œw — lượng nước đổ vào tầm (lưu

tức là đạt được toản bộ công suầt của chính dòng Hiệu suât

của động cơ có tầm lá cong nghiêng 180” đồi với vận tốc tương

đồi của dòng sẽ đạt tới giá trị bằng đơn vị

- Ghi chủ Vì có sức cản thủy lực cũng như tỏn thầt nãng lượng khi

nước được dẫn ra, khỏi cảnh của động cơ, nên hiệu suầt luôn luôn bẻ hơn

mù: — mu, = PAI = Rat

trong dé m — khdi lugng cla chat diém da cho; uv, ca wu; — vận tồc tại điểm đã cho ở théi dims var + Ar;P — gia tri trung binh

của từng lực tác dụng trong khoảng thời gian A/; R ~— téng hop

lực của các lực tác dụng Các tích mư, và mu; chính là động ˆ lượng ở thời điểm ¿ và ¡ + A: (đại lượng vectơ)

Đồi với hệ các chât điểm phương trình được viềt dưới dang :

¥ (mu): — FP (mu), = DRA (3-45)

trong do R “R—téng hợp lực tác dụng vào từng chât điểm riêng

rẽ của hệ đã cho

Định luật động lượng có thể phát biểu như saư: sở gia của

tổng động lượng các chat điểm của hệ trong một khoảng thời gian

đã cho sẽ bằng tổng xung của tầt cả các ngoại lực cũng trong thời

đoạn đã cho Ấy Vì rằng vận tốc u và lực R đều là các đại lượng

vectơ, nên cả động lượng mư và xung của lực PA: đều là các

đại lượng vectơ do đó phương trình (3-45) có thể viềt dưới

dang toa độ Đồi với trục chiều bãi kỳ, ví dụ đồi với trục Óx phương trình đó sẽ có dang:

fon fan 2) (mua )s— > (mu): = 2 R cos gắt

tml hoặc là viềt gọn hơn, đôi với hình chiều trên trục øx

Chat léng là một hệ vật chât, vì vậy có thể áp dụng định luật -

cơ bản của cơ học về động lượng cho khỏi chầt lỏng bầt ky được tách ra, nhưng bởi vì chầt lỏng được coi như môi trường

liên tục, nên phương trình xung cẩn được viềt dưới dạng tích phân :

Hãy giới hạn chỉ xét chuyển động bình én ta nhan thay

trong thực tiễn, khi lập phương trình xung thường tách ra một

khði chầt lỏng từ đòng chảy nhờ một mặt kiểm tra hoặc nhờ 2 mặt cắt (7 — 7) và ¡ï— 1n (hình 3-28) ,

Khôi chãt lỏng được tách ra đó (trên hình 3-28 nó ở trong

thể tích 1234) trong khi chuyển động sẽ đổi chỗ và sau khoảng thời gianA¿ sẽ chiềm vị trí mới giữa các mặt cất (ƒ — 7) và (1Í — IF)

Sð gia động lượng của khôi đó được tính như độ chênh giữa

32 NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ CƠ BAN VE CHUYEN BONG CUA CHAT LONG — Chuong 3

Nhưng vì trong chuyển động ổn định động lượng của khu

vực (ở) tại thời điểm ¿ và tại thời điểm (7 + Ar) sẽ bằng nhau

nên : ,

A (mv) = alc) — dla)

Khi tính động lượng ở khu vực (© [tức là đ./(c) ] và cả

của khu vực #; người ta sử dụng đẳng thức:

đ.i(c) = (amu = (p(doudu = pdt (vido

Khi đó phương trình xung có dang:

pdr W¿e- pdt \wde= >, Pcosadt,

@; eo

hoặc là đưa vận tốc trung bình ø trên mặt cắt vào trong tỉnh toán

rồi quy phương trình về đơn vị thời gian ta được :

“ Pa (w.v:— wv) = SPcosa (3-49)

trong đỏ ay — hệ sô Buxinet, bằng :

(sui

e a=1 + ;

Trên cơ sở phương trỉnh xung rầt nhiều vần để của thủy

lực đã được giải quyềt trong đó có vần để xác định tổn that

nang lượng khi mở rộng đột ngột tính toán nước nhảy thủy

Giỉ chú Hệ sồ Buxinet œ, cùng như hé sd Céridlit a phụ thuộc vào

su phân bồ vận tồc trong mặt cất ngang của dòng chảy nhưng các quan

có quan hệ hàm giữa các hệ sô œ và dạ Trong trường hợp có thể bó qua

u vi quá nhỏ nghĩa là như thường hay giả thiềt = 0 có thể viềt :

CHƯƠNG THỨ BỒN

SUC CAN THUY LUC

4-1 CHUYEN DONG TANG VA ROI CUA CHAT LONG

Các tổn thầt cột nước để khắc phục sức cản thủy lực ñ„

thường được chia thành hai nhóm :

a) tổn thât cột nước dọc đưởng (tuyền tính) — /ụ (tổn thât

do khắc phục sức cản ma sát) ;

b) tốn thầt cột nước cục bộ — k, (tổn thầt do sự biền đổi

đột ngột về hinh dạng biên của dòng chảy gây ra)

Tổn thât cột nước toàn bé A, trên đoạn đã cho bằng tổng

tắt cả các tổn thất :

Đồi với trạng thái chảy tầng và chảy rồi của chầt lỏng, các

tổn thầt cột nước (cả đọc đường và cục bộ) và cả sự phân bô vận

tồc trong tiềt diện của dòng chảy đều có sự khác nhau thực sự

.' Tiêu chuẩn để xác định trạng thái chuyển động của dòng

chảy là bãt đẳng thức

Re < Rex„, (4-2)

Re — sô Râynôn không thứ nguyên; Re„ — tri sd phan

giới của sô đó

Đôi với ồng có mặt cất tròn số Re được xác định theo công

thức :

Re = wd v Đôi với tầt cả các mặt cắt ngang khác (và cả đôi với lòng

trong đó g — vận tốc trung binh ; đ và 8 — đường kính và bán

kinh thủy lực; v — hệ sö nhớt động học của chât lỏng; đ„ —

đường kính tương đương (về thủy lực) (d, = 42)

Giá trị phân giới của sồ Re có thể lầy bing Rez = 2000 „ 2400

để áp dụng cho công thức (4-3) và (4-5): Re„ = 500+ 600

— khi dùng công thức (4-4); Rea = 800 + 900 đồi với các kênh

hở

Chú thích Các giá trị Re phân giới dẫn ra ở đây thuộc về chuyển động

đều trong ðng và kênh hở Sô Re tăng khi chuyến động có gia tồc dương,

và giảm khi chuyển động có gia tốc âm Hệ sð nhám của thành vách lòng

dẫn cũng như điểu kiện của lồi vào đều Ảnh hưởng đền Re, Giá trị phân

giới của sỗ Rây nôn sẽ tăng khi giảm hệ sẽ nhám và cầu tạo lôi vào thuận

hơn

3~208

4-2 TON THAT COT NƯỚC DỌC ĐƯỜNG VÀ PHAN

BO VAN TOC TREN MAT CAT NGANG CUA DONG CHAY

Tén that cét nwéc doc duwéng khi chay tang ciing nhu chdy rồi trong ðng tròn được xác định theo công thức Đácxi Vâyxbac

Trong chuyển động tầng, hệ sô2 trong công thức (4-6) được

xác định theo quan hệ (công thức Poadơ) :

(4-7)

64

= —— 4-8

i Re 43) Liên hệ giữa cac hé s6A va C cé dang:

Phân bồ vận tộc trên mặt cắt cha dng khi chảy rơi được biểu

thị bằng các công thức (đồi với các ồng có áp) t°

trong đó : D — độ hụt vận tồc : u„ — vận độ động lực, ư„ = WpRi

1 Ansun A D.,Tén that thủy lực do ma sắt ở trong các ðng M — L NXB Năng lượng quốc gia 1964.

22 fe Sĩ € CAN THỦY LỰC — Chương 4

Hình 4-1 Phân bồ vận tộc trong ồng chảy tầng

Theo đề nghị của Ansun có thể lầy :

Yow = 1413514,

(4-12)

con

trong đỏ a — hé sd Céridlit chảy rồi trong ông

Sự Phân bồ vận tôc trong mặt cắt ngang của đòng chảy tầng

tuân theo quy luật parabôn Đồi với ông tròn hinh trụ ư được

xác định theo công thức Xtôc (hinh 4-1):

u= - (ị+r) = —*- (ý +), 4u 4 wil 4-13)

Trong đó : — vận tồc cục bộ ở điểm cách trục ồng một khoảng

lar; r — ban kinh dng ; y — trọng lượng thể tích của chầt lỏng ;

4-3 HE SO sUc CAN DOC DUGNG KHI CHAY RỒI

a) Các công thức xúc định hệ sồ À của dng cé ap

Hệ sd sức cản dọc đưèngÀ trong công thức Đaxi-Vâyxbac

(4-6) phụ thuộc vào hai yêu tô: sô Râynôn Re = ud/v và độ -

nhám tương đồi k„/đ (đồi với các ông tròn):

A = f(Re ka/d) (4-16) trong đó k„„ độ nhắm tuyệt đồi hạt đều tương đưong (bảng 4-1)

Độ nhám tuyệt đôi hạt đều tương đương được hiểu là chiều

cao của mô nhám nảo đó do các hạt có kích thước giồng nhau

tạo nên mà nó sẽ cho hệ sồ^ tính toán như khi có độ nhám đã

biềt

Để xác định giá trị của hệ sö sức cản dọc đưếng^ trong

đòng chảy rồi trong các ông có áp, có thể sử dụng các công thức

Vật liệu và loại ồng Trang thai cla dng k (mm)*

Ong kéo bằng thủy tinh | Mới trơn về kỹ thuật 0,001 — 0,01

và kim loại mẫu 0,005

Ong thép không có khe | Mới và sạch đặt củn thận “ng

Sau một số năm khai thác | “T8

Ngang một hàng, dọc hai 1,2— 1,3 hang: quét nhựa hoặc

sơn phía trong

Có 4—6 hàng đỉnh đọc, 2,0

đã khai thác nhiều năm

Ngang có 4 hàng, đọc có 4,0

6 hang

Sau mét s3 nam khai thac aie

“ 0,2—0,5 Mới 5

* Sồ bên dưới vạch ngang là giá trị trung bình

2 Céng thirc Ansun

koa 68 )”

i= 0.11 ( TT ' `

Các công thức (4-17) và (4-18) được xây dựng trên cơ sở

lý thuyềt rồi nửa thực nghiệm và có thể dùng cho mọi chầt lỏng

Niutơn đồng nhất Giá trị của2 theo (4-18) có thể lầy theo bảng

4-2 và cũng có thể xác định bằng toán đổ (hình 4-2)

Bảng 4-2 ,

Các giá trị của hệ sẽ sức cắn dọc đường i

tính theo công thức Ansun (4-18)

Sai sô giữa hai công thức (4-17) và (4-18) thực tÈ không

vượt quá 2 — 3'% Khi tuân theo điều kiện”,

Khi thỏa mãn điểu kiện“:

Giá trị của hệ sồ nhắm n xem trong bảng 4-5, còn của hệ sô

^ theo công thức (4-24) — xem bảng 4-3

Báng 4-3

Trị sồ của hé sé dồi voi ông nhám

hoàn toàn tính theo công thức

N N Pavlépxki (4-24)

(4-25)

Công thức Pavlôpxki được áp dụng để tính toán chuyển

động của nước khi độ nhám và vận téc kha lớn, cũng tức là đồi,

với khu vực binh phương sức cản, khi hệ sö2^ không phụ thuộc

cả vào độ nhớt của chầt lỏng lẫn vào vận tôc của dòng chảy

trong đó v— hệ sồ nhớt động học của chầt long (m7 /s)

Các công thức (4-27) và (4-28) được để nghị áp dụng cho

các ông dẫn nước bằng gang và thép có đường kính lớn (4 = 600 +

~ 1200 mưm) có xét đền sự tăng gia sức cản trong quả trình sử dụng

Trong bảng 4-4 đã cho các giá trị của ^ theo công thức (4-27)

Các giả trị của hệ sồ sức cắn dọc đường theo công thức F, A Sêvêlep (4-27)

đồi với các éng gang và thép có đường kinh lớn

SỨC CĂN THỦY LỰC — Chương 4

5 Đồi với các ồng thép mới, giá trị của bệ sồA có thể tìm

được theo toán đồ do Murin lập ra như trong hình 4-3.')

0,005

Jé 40 7 4 Ô 48 # 60 át 68

Hinh 4-3 Quan hệ giữa hệ sồA và sô Râynôn của các ðng thép mới (đồ

thị của G A Murin — — — — — — dng tron

Thị dụ 1 Tìm tốn thầt cột nước do ma sát khi nước ở độ nhiệt ;= 20°C

chuyến động trong ông thép bản liễn khôi đã sử dụng và có đường kính bên trong là đ= 0,5 m Lưu lượng nước Q= 0,60 m3 /s Chiểu đài dng i= 500m

Lời giải 1 Ta tìm độ nhám tương đôi của ồng Theo bảng 4-1 độ nhám tuyệt đồi tương đương của ông là k„ = 0.15 mm;

Vi dy 2 Tại 2 điểm của mặt cất wot cha dng dẫn nước đường kính

đ= 500 mm đo được vận tộc tại khoắng cách y = 110 mưm là w = 2.3 m/s

và ở trục Ông „„ = 2,6 mís Tim đại lượng tổn thầt cột nước trên | m

chiều đài của đường dng

Lời giải \ Ta xác định bệ sồ sức cần dọc đường theo công thức (4-11)

= (2)

6,25 ) = 0.015

$4.3 — HE 39 SUC CAN DOC ĐƯØNG XHI CHẢY RỒI

/ ọ 250 Mặt ngoài được mạ hay tráng men Ván được

2 Ta tím được trị sö của vận tốc trung binh theo hệ thức (4-12) bào rầt nhẫn và ghép thật kín 0,009 | 111,1

*« —_— Văn bào Mặt trát bằng vừa xi măng nguyên

~ Mat trang bang ximang(1 /3 cat) Onggach,

v= 2.00 _ 21Lm/s ðng gang, ông thép sạch (mới) được đặt và nồi

3 Xác định giá trị tốn thầt cột nước c do ma sắt trên l z theo công Ván không bào, ghép kín, Ông cầp nước

thức (4-6) trong điều kiện bình thường, không có nhiều

- ghét bam Ong thoat nwéc rat sach Béténg 44

h Ad? 0.0286 2.11?

—= “=— 2ˆ = 0,013 m cột nước trên lm dài của ồng rất tôt 0,012 83,3

i d2g 0.5 19.6 Đá xây got phẳng Gach xây rầt tốt Ông thoát

nước trong điều kiện bình thường Ông dẫn nước b) Các công thức xác định hệ sồ Sêzi của lòng dẫn hở hơi bắn Ván không bào, ghệp chưa hoàn toàn

Vận tộc trung bình trong chuyển động đều trong lòng dẫn Ông « bẲn» (ông cấp nước và ông thoát

hở được xác định theo công thức Sêzi nước) Gạch xây Áo kênh bằng bêtông trong

o =CV Ri (4-29) điều kiện trung bình 0,014 71,4

2m — VÀ : sae Gạch xây thô Đá xây (không gọt phẳng)

trong đó 0 vẻ vận tốc trung bình (mn /s) lu — bán kính thủy lực nhưng bể mặt được sửa sạch và đặt trên nến đá

Ứm) ; ¡ — độ đồc thủy lực; C — hệ sö Sézi (m'*/s) bằng phẳng Ông thoát rầt bắn, Vái bạt bọc các

thuộc khu binh phương sirc c4n Trong sd d6 cé: cầu Gạch xây đã cũ (da vun), Mat béténg trong ~ Đá hộc chất lượng trung bình, xây đạt yêu ,

1 Céng thire N N Pavldpxki đồi thô Nham thạch trơn được thi công khá kỹ | 0,017 58,8

1 Kênh được phủ một lớp bùn đấy và ổn định

C= — R, (4-30) Kênh đào trong hoàng thổ chắc và trong séi nhé

trong đó R — bán kinh thủy lực (m) :n — hệ sồ nhám ; trạng thái không chẻ trách được) 0,018 55,6

_ cr - Đá hộc xây rầt thô Đá hộc lớn, xây kha :

y= 25 Vn — 0.13 0.75 VR (Vn — 0,10), (4-31) Mặt đường bằng đá cuội Kênh đào hoàn toàn

tức là sö mũ y là hàm sô của hệ sö nhám và bán kính thủy lực, trong nham thạch Kênh đảo trong hoàng thó,

trong sôi chắc, trong đầt chắc và được phủ một

Theo chí dẫn của Pavlôpxki, có thể tích gần đúng Mặt đường bằng đá giăm lớn có nhiều góc

, cạnh Kênh đảo trong nham thạch, mặt kênh

- y= 1435 Vn khi R < 1,0 m; thi cong khong kj Kénh daotrong dat sét chic

y=13Ïn khi & > 10m và được phủ một lớp bủa không liên tục (có Trong thực tề, đôi khi nên tiền hành tính toán với giá trị ane chỗ bị iin dean) Kénh a loai ton ©

^ ‘ ` = 1/6 ar A iéu kién giir gin va stra chira cao hon điều kiện

# không đổi Thường lầy y= 1/6 Khi đó ta được công thức trung bình 0.0225 44,4

1 us chira trung binh va kénh dat loai nhé & diéu kién c= "w R` (4-32) tồt Sông và suổi trong điểu kiện thuận lợi

Giá trị bằng sồ của bệ sồ nhám ø đã cho trong các bảng 4.5 | (chảy tự do, không bị vẫn rác và ít rêu) 0,025 | 40.0

và 4-6, còn giá trị của C cho trong bảng 4-7 và cẢ trên đồ thị Kênh đầt loại lớn trong điều kiện thầp hơn

(hình 4-4) trung bình, loại nhỏ trong điều kiện trung bình | 0,0275 36,4

2 Công thức Agroxkin I 1." Kênh và sông trong điểu kiện tương đồi

C=17,72 = (K +1gR), (4-33) xầu (ví dụ, nhiều chỗ có rêu và đá cuội hay là có cổ mọc rậm rạp, có những chỗ bị lở bở v.v ) ho co cud h 0,030 33,3

trong đó R—bán kinh thủy lực (m); K— hệ sô phụ thuộc vào Kênh và sông ở điều kiện rầt kém, có mặt ` ma"

độ nhám của thành kênh - dan, bì đã rêu và các thử khá

Hệ số K liên hệ với hệ sô nhám ø bằng hệ thức €5 : * 5.086 6 h cát không đếu đặn, bị đá, rêu và các thử khác làm trở ngại nhiều 0,035 28.6

K=———— (4-34) Cũng như thề, nhưng trong những điểu kiện

` sông, có rễ cây rậm rạp, nhiều chỗ bị xới và lở,

1) Agronxkin I I va cac tac giá khác, Thủy lực, M., ‹ Năng lượng », 1964 có cỏi mọc nhiều) 25,0

C= + r=2.5Ìm~ 0.13— 0.75 Ì# (n— 0 10)

Giỉ chú Vì lòng sông thiên nhiên có rầt nhiều về khác nhau, mà trong

đó hệ sö nhám thay đổi ngay cả đồi với cùng một đoạn sông, phụ thuộc

vào độ đẩy nước của lòng sông và các yêu tô khác, do đó để xác định tồn

thầt cột nước do ma sat doc đường ta phải dùng đền các hệ sô nhám tìm

được bằng nghiên cứu về địa chầt thủy văn của khúc sông đã định ở mức

nước phù hợp nhầt với mức nước đồ án Trong trường hợp thiêu những

kềt quả nghiên cứu trên, thi có thể sử dụng các sồ liệu tương tự đã được

quan sắt trên những đoạn khác của cùng một con sông hoặc ở các sông

khác có điều kiện tương tự như đoạn sông đang xét

sach, thing trén bình điện hoàn toàn không bị vẫn rác, nước: 0; 04 33:5 4 lỗ 2; 35° 1%: 3 |1; 10°6 8:0

chảy qua đễ dàng) R 0,025 005 | 61.3 | 48.7 | 33.2 |26.] | 18.6 | 13.9 | 19.9 | 8.7 0, 0 62, 50, +4 đ 5 14, 1}, ’

Lòng dẫn của các con sông lớn và vừa, loại đồng bằng 09 %1 lá 33 | 3 4 7 1555 | 125 5

thường xuyên có nước chảy, có điểu kiện lòng sông và 0,033 6,08 65, 52,4 6,4 21,1 16,2 12, 10,3

điều kiện thoát nước tồt ` 6: 19 a8 4 # a 2 3 ie 13.8 rat

img xuyén o6 nité 31323 | aod (388 | ded 1ST [122 HỆ

Léng dan tons đồi sạch, thường xuyên có nwéc chay, Ole | 7,5 | 584 | 41:6 | šo6 | 254 | 164 | lếi iB

thuộc loại đồng bằng, ở điều kiện bình thường, có uồn khúc, 0,1 72, 59,5 1 42,7 4, „2 120, 16,8 | 14,0 nước chảy không đúng hướng lắm hoặc là dòng chảy thề 8:38 id ghi Độ a #3 iS 19 13°3

thẳng nhưng địa hình của đảy không đều đặn (có bãi can, p x ae 3 "9 ae art +8 > 3 ee 13.3

có lạch sâu, một vài nơi có đá): Lòng sông đều đặn, có đã l i ih) a & 5 | ed | 3 3: 5 là Ie:

cuội, khai thông tột ở phia hạ lưu Lòng dẫn bằng đầt, có 035 | 76/4 | 6528 | 4;á | aos | ar [Sey | 306 |

dong cháy chu kỷ (sông cạn), trong điểu kiện tốt 0,040 0.40 80,8 67.1 49.8 ih} 2.2 26.9 21.8 18.6 Lòng dẫn (của các sông lớn và vừa) rầt nhiều rác, đường 0° 3 Ế | lạ ay 3 aa 4 4 ae $4°6 30° 4

sông quanh co và có một phần có thực vat phủ, có đá, dòng 0,60 5.3 | 71,4 | 93.7 | 45, 5,5 129,2 124.7 121,

chảy không êm Đường chảy có tính chầt chu kỳ (về mùa 6:53 gì 5:5 #3 Đi 3 a 35:8 Đã

mưa hoặc mùa xuân), mùa lũ đem theo nhiều bùn cat, trong 0,75 87, da 7 | 53,9 |4/3 › ộ 0,9 | 26,35 32 9 lòng có nhiều đá lớn hoặc có cây cỏ v.v che phủ — Các bãi tà ee 2Á) 38: Đệ P4 I: 3, js 34 cát của sông lớn và vừa đã được khai khẩn tương đồi, cỏ bos $84 TP 24 3 số 2'4s | 24'Ÿo 24 thực vật che phủ (cỏ, bựi cây) 0,050 1,09 90.9 16.9 3 | $0.9 40.0 33 3 § 25.0

Đông chảy có tính chất chủ kỷ, quanh co và có nhiều rêg 29 li l9 |8) |0! |3 1 36:0 | 36:3

mọc Các bãi cát nhiều thực vật, chỗ cao chỗ thap, khai khẩm 1.40 | 94 § 80.7 62 33:3 42.9 36, 1 lậP 3 27.4 chưa tôt (có lạch sâu, có cây cŠi và bụi rim) và còn có vụng I, ẩn đề 4 23 es 334 ° 6 Ệ J 4 nhỏ Đoạn sông có bãi đá ở đồng bằng Lòng sông có sổi và ne 1,70 tà b, 6:3 5531 4) l3 324 3, 9

^ “ 1,8 › > 64, 33.4 , , › ›

đá lớn ở miễn núi có mặt nước không đếu đặn 0,067 ie 98.5 Mì 8.3 ee e sy a 30.5

Những lòng sông và bãi cạn có rầt nhiều cổ rêu (đòng 38 101;1 a 8 3 § a 56 3 24 [31,5

chdy chậm) và có vực sâu lớn Lòng sông có đá lớn ở miễn 49) 10e:4 ht it 8 đài Mộ 448 a4 33 nui, nwéc chay itt, nước tung bọt có mặt nước sôi sục 00 Nhà he 23 đi 313 ] aae 35:4 34:6 (những bợt nước bắn tung lên trời) 0,080 6,00 — — — — 3.1 4 1 39.3 4 90

7,00 — — — — 53, 4533 97 40 1 3439

Vẫn là các bãi cạn như trên nhưng có luồng chảy xiên

không đúng hướng và có veng nhỏ Dong sông ử miễn Các công thức Pavlôpxki, Maning, Agrôxkin đều thuộc về

‘iti, uồn khúc, lòng sông có nhiều đá lớn, thầy rõ thác lớn, chuyển động của nước trong khu vực định luật bình phương

và hình dạng bậc thang của đáy, bợt rầt nhiều đền nỗi làm sức cắn

cho nước mit tinh chat trong sudt va thanh mau tréng, ` ge " „

tiềng nước chấy át hẳn các âm thanh khác, khó nghe tiềng , Irong những năm gần đây đã xuầt hiện những công thức

người nói chuyện 0,100 tổng quát của hệ sd Sézi có thể áp dụng cho mợi chầt lỏng niutơn

đồng nhầt trong khu vực chuyển động rồi (trong đó có khu vực

Dòng sông loại vùng lấy (có thực vật, chùm cỏ, ở nhiềm bình phương sức cản) Trong sô đó có:

nơi nước hầu như tù hầm v.v ) Bãi cát có nhiều cây cồi, 3 Công thức A Ð Ansun

có nhiều chỗ nước « tù » cô vực sâu, hồ v.v 0,133 C=201 = £ — 08" R (4-35) - Những dòng sông loại hoang đã bằng đầt, đá, bùn v.v et 0.38 0

Bãi có nhiều cây rậm rạp kiểu rừng taiga Nhưng bãi đồc lgRi

của lưu vực ở trạng thái tự nhiên 0,200 trong đó e— độ nhám tuyển tính dẫn xuât : w*— hệ sô độ nhớt

động học của chat lỏng: g — gia tồc rơi tự đo

Đôi với nước lạnh (v=0.01 cm) Í) công thức (4-35)

Các giá trị nhám tuyền tính dẫn xuât e được phi trong bảng 4-§ và 4-&a các giá trị C theo công thức (4-36) — trong bảng 4-8b (đôi với mô hình và lòng dẫn nhám it) :

Hình 4-4 Biểu đổ để xác định hệ sồ Sêzi theo công thức Pavlôpxki

Khi thỏa mãn điều kiện _

£ÌRi > 0.04 2

‘

thi thay cho công thức (4-36) có thể sử dụng hệ thức đơn giản hơn

Hệ thức này đúng với các lòng dẫn hoàn toàn nhám

- Khi tuân theo điều kiện _

Cac gid tri dé nham tuyền tỉnh dẫn xuầi theo công thức (4-36) đồi với các

mô hình trong phòng thỉ nghiệm °°

0, 10 (0,02 — 1, 00)

0, 30 (0,03 — 1, 50)

0, 50 (0,08 — 2,00) 0,30 (0,08 — 1,25)

0, 50 (0,08— 1,25)

0, 50 (0, 12— 1,25) 5(1— 50)

10 (0, 5 — 20)

20 (15 — 30)

30 (3 ~ 80)

Mặt ngoài bằng các tầm bằng xi măng, pooclan

và cát với t lệ 1:3 được đúc trong khuôn gỗ

đán tắm đầu ¬

Mặt ngoài bằng các bióc bê tông phẳng mịn Lớp áo bằng ximăng sạch; phiền móng Vách trơn phủ sơn có rắc cát với đường kính hat 0.7 mm 1én trén mặt khi đang còn ướt sau

đó lại sơn tiềp Vách nhẫn, phủ sơn đầu khi còn ướt được rải một lớp cát có đường kinh 0.7 mm:

Vách nhẫn, phủ sơn dấu khi còn ướt rắc lên một lớp cát có đường kính hat 2 mm

Đặc trưng của thành vách & (mm)

Mặt ngoài đặc biệt trơn (đánh vecni trắng men v.v ) các vách trơn, có quét sơn 0 —0.010

0.006 —0.015

0.015 —0.030 0.02 —0,030 0.06 —0.120 0.16 —0.30 0.40 —0.70

Ghỉ chủ : Bảng ghi ra những giá trị thưởng gặp nhat của trong điều kién trung bình: trong đầu ngoặc chỉ khả năng dao động có thể xảy ra

của :

1 V 1 Kalisun P P Pangunôp Chuyển động của các chầt lỏng

đồng nhầt và không đồng nhât Tuyển tập các công trình của MIXI mang tên Quybixep 1968 t 1 N- 55.

Giá trị [Ban kính , D6 dic

của = | thay lye T

edmm) | Rm) |0.000023510 00005010 0001 ;0.0002 0.00040 001} 0.01

69,0| 79,0 0,00 50 53.0 56,0 | 59,0) 61,0] 65,0

ra sự thay đổi về giá trị và phương của vận tôc chuyển động của

chat lỏng trên những đoạn riêng rẽ của đường õng, điều đó luôn

luôn có liên quan đến sự xuầt hiện tốn that cot nude bd sung

Ù A.Đ Ansun, Về công thức hệ sồ Sêzi của sông, Tạp chí « Xây

dựng thủy công », 1961, N27

2) Những sô liệu chỉ tiễt hơn về sức cản cục bộ trong các ồng có áp xem trong J E Identric, Sé tay vé sire cin thủy lực, M—L NXBNLQG,

1961

SUC CAN THUY LUC — Chương 4

Tên thầt cột nước do sức cản cục bộ ñ, xác định theo công thức Väyxbäc

Chú thích Đặc biệt, nều như không lầy vận tốc trong công thức (4-41)

bằng vận tồc ở trước chỗ xảy ra tén that cục bộ thì nhầt thiềt phải nói rõ

điều đó

Trị sồ của hệ s6 sức cản cục bộ phụ thuộc vào hình dang hình học của sức cán cục bộ và sö Râynôn của dòng chảy khi

di qua sire can cục bộ Ảnh hưởng của sd Re củng dòng nước

“hoặc các chât lỏng ít nhớt khác chỉ xuât hiện trong những trường hợp có sự thay đổi từ trị sô hoặc phương của vận tôc (ví dụ như

có đoạn udn khúc tròn, lôi vào thuận) hoặc có mặt cất di qua với kích thước nhỏ Dưới đây là các giá trị của hệ sô § đôi với các trường hợp quan trọng nhât mà các kỹ sư thủy lợi hay gặp trong thực tiễn

1 Đường ông mở rộng đột ngội (hình 4-6)

Hinh 4-6 Duong ong

mở rộng đột ngột Ít

Tên thầt cột nước do đường õng mở rộng đột ngột được

xác định theo công thức Bocđơ :

trong đó : e— hệ số nén dòng bằng tý số giữa diện tích của mặt

cắt của dòng bí nên «ụ„ và diện tích của chỏ ông hẹp œ; (hình 4-7),

tức là :

(4-44)

tức (4-45)

Giá trị của hệ sô co hẹp của luồng cháy e phụ thuộc vào mức

độ co hẹp của dòng 0 (tỷ số giữa diện tích của mặt cắt ồng hẹp

trong đó x due xdc dinh theo biéu thirc

2 28

hoặc theo công thức gần đúng 4 Ð Ansun

c=0.57 +—h 99 l.Ì—n (4-47a) Giá trị của e tính theo (4-47) được ghi trong báng 4-10, còn

giá trị của Š trong bảng 4-11

Các giá trị của hệ sẽ Ä„ khi thu hẹp đột ngột

đường òng theo công thức (4-44)

đột ngột đường dng chỉ đúng cho khu bình phương sức cản Ảnh hướng

*I)-L E Iđentsich —sách đã dẫn, xuầt bản năm 1954

của hệ sð nhớt đổi với đại lượng sức cản cục bộ được xét trong tiềt 12 ở dưới -

3 Đường ồng mở rộng dần dẩn (hình 4-8)

Hệ sö sức cẩn đôi với đoạn ðng chuyến tiềp hình nón mở

rộng đẩn dẩn-(ðng khuêch tán) phụ thuộc vào gỗc của hinh nón

và tỷ sồ các đường kinh Đồi với các nón ngắn, hệ sồ sức cản đồi với mặt cất rộng hơn có thể tim được theo công thức),

(4-49)

trong đó k„„ — bệ sồ chuyển tiềp mở rộng dần Các giá trị của

nó được ghi trong bảng 4-12, tùy thuộc vào góc mở của nón

Trong trường hợp các nón dài, khi cẩn phái tính đền tốn

that dọc đường, có thế xác định hệ sö sức cản theo công thức

1 L E lđentsch — sách đã dẫn xuầt bản năm 1954

2 A Ð Ansun và V [ Kalixun Sức cản thủy lực của các đường

ðng NXBXD WL 1964

(4-51)

42

trong đó e được xác định như đã chỉ dẫn ở trên ; con King — hệ

sẽ chuyển tiềp khi thu hep dan có giá trị cho trong bảng 4-13

phụ thuộc vào góc œ của nón Trường hợp các nón dài cần phải

Các giá trị trung bình của hệ sồ ku„ của các ông thư nhỏ

(A.Ð Ansun và V.] Koalixun)

5 Từ hồ chứa đi vào ông

a) Lồi vào ông theo hình 4-10 Khi cạnh mép sắc (hình 4-10a)

thì Š = 0,50; khi mép cạnh tròn (hình 4-10b) và lôi vào thuận

Š= 0,20; lồi vào rầt thuận € = 0,03 ~ 0,06

b) Léi vao theo hinh 4-11 Hệ sẽ È phụ thuộc vào các tỷ sô

8/D va b/d, cac gia trị bằng sd của nó được ghi trong bằng 4-14

Hình 4-11 Lôi vào ồng Hinh 4-12 Lỗi ra dng

SỨC CĂN THỦY CỰC Chương 4 c) Lôi vào theo hình 4-12 § = 0.15

fr, Léi ra từ ông vào bê chứa có kích thước lớn vào sông ® V (hình 1-13)

Hệ sô Š tính với mặt cắt của ồng Cho rằng 0: = 0, từ công

thức Boocđa (4-4â) ta có :

(0,— 92) gì

hạ == ————— = ——, 4-53 , 2g ^g ( )

_Léi ra tir éng qua mang chén ở cuỗi đường ông (hình 4-14) Tri sd của hệ sô sức cản phụ thuộc vào tỷ sồ giữa diện tích của

lỗ ra œ; với diện tích của dng œ, (bảng 4-15)

Bảng 4-15

Cac gid tri của hệ sồ Š khi cháy ra từ dng qua mang chân

Hệ sô sức cản được xác định theo để nghị của A Ð Ansun bằng công thức :

Ca = Sse (1 — cos a), (4-54)

trong đó Š3¿ — giá trị của hệ sồ sức cẩn của Sng ngoặt đột ngột

với góc 90” được cho trong bảng 4-16

sơ đồ trên hình 4-16 có thể lầy trung bình É = 2,25— 0,40 tùy theo hình dạng cánh và khoảng cách giữa chúng

_ b) ng rnềt điện trén ngodt dan ddn (khuyu tron, dogn éng

Hệ sô É,; phụ thuộc vào R /đ (tỷ sô giữa bản kính góc ngoặt

và đường kính ông) và vào hệ sô sức cản đọc đường của đưởng

ðng 2 và có thể xác định bằng công thức của A D Ansun

rủ”

Cop = [0.20 + 0.001 (100 3) ] l= (4-56)

hoặc theo bảng 4- 17

Bảng 4-17

Cúc giá trị cla hé sé S ge khi ngoặt đấm dân với góc 90°

(theo số liệu thí nghiệm)

Các giá trị của hệ sô ¿ theo sö liệu thí nghiệm của Criger

ghi ra trong bảng 4-18 phụ thuộc vào góc œ ˆ

c) Ong ngodt cé mat cdt chữ nhật (hình 4-18)

E.nh 4-18 Ong ngoặt có

đường ồng tại chỗ thay đổi đường ðồng với đường kinh

Các giả trị của a phụ thuộc vào góc tâm — của ðng ngoặit

(độ) 20 30 40 50 60 80 90 100 120 140 | 160 180

a 0,4 0,55 0,65 0,75 0,83 0,88- 0,95 1,00 1,05 1,13 1,20 1,27 1,33

Những công thức trên [trừ công thức (4-56)} mới chỉ xét

đền ảnh hưởng của độ cong của đòng chảy khi nó chuyển động

trong phạm vi của chỗ ngoặt Tỏn thât cột nước do ma sat doc

đường của chỗ ngoặt cẩn được xác định riêng cũng theo cũng

những công thức như đồi với đường 3ng thẳng bằng cách lầy

chiểu dài tính toán bằng chiểu dài của đường trục ồng ngoặt

1) B B Necraxép, Thủy lực, M., ‹ Chẽ tạo máy » 1967

Khi có mảng chắn trên đưởng ồng với đường kính không

đổi (hình 4-20) (m = l), ta có :

(4-63)

¬— -

Các giá trị của Š,„„ đồi với n khác nhau ghi trong bảng 4-20

e xác định theo công thức (4-47a).

44 SUC CAN THUY LUC — Chuong 4

11) Van đĩa tiềt lưu quay được thình 4-23)

Hệ sô sức cản £ khi van mở một phần sẽ phụ thuộ vào gó ơ

và có thể lây theo bang 4-22

Các giả trị của hệ sề & cho khỏa nước có độ mở khác nhau ; @,— diện tích

mat cdt dng (theo sd liệu thí nghiệm)

Hinh 4-23 Van hình dia

Giá trị của hệ sồ cho trong bảng 4-23 Đồi với van đĩa kiểu

« Batterfly » trong các ồng đường kính lớn khi mở hoàn toàn,

có thé tim £ theo công thức

Khi mở hoàn toàn tùy theo kềt cầu, nên lây :

á) Đồi với van nước có tay vặn thẳng theo sơ đồ hình 4-22a

Khi mở hoàn toàn và không ó những chỉ dẫn về đặ điểm

cầu tạo, coi như €= 0,10