Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi - TỔN THẤT CỘT NƯỚC TRONG DÒNG CHẢY doc

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 79 CHƯƠNG V T T Ổ Ổ N N T T H H Ấ Ấ T T C C Ộ Ộ T T N N Ư Ư Ớ Ớ C C T T R R O O N N G G D D Ò Ò N N G G C C H H Ả Ả Y Y E E N N E E R R G G Y Y L L O O S S S S E E S S I. Những dạng tổn thất cột nước II. Phương trình cơ bản của dòng chất lỏng chảy đều III. Hai trạng thái chuyển động của chất lỏng 1. Thí nghiệm Reynolds và hai trạng thái của dòng chảy 2. Tiêu chuẩn phân biệt hai trạng thái chảy 3. Ảnh hưởng của trạng thái chảy đối với quy luật tổn thất cột nước IV. Trạng thái chảy tầng trong ống 1. Ứng suất ma sát τ 2. Sự phân bố lưu tốc trong dòng chảy tầng 3. Tốc độ trung bình trong dòng chảy tầng 4. Tổn thất dọc đường trong dòng chảy tầng 5. Hệ số α trong ống chảy tầng 6. Tính chất chuyển động xoáy của dòng chảy tầng V. Trạng thái chảy rối trong ống 1. Ứng suất tiếp trong dòng chảy rối 2. Lưu tốc thực - lưu tốc trung bình thời gian - Lưu tốc mạch động - Động năng của dòng chảy rối 3. Lớp mỏng chảy tầng - Thành nhám và thành trơn thủy lực 4. Sự phân bố lưu tốc trong dòng chảy rối VI. Công thức Darcy, tính tổn thất cột nước h d , hệ số tổn thất dọc đường λ, thí nghiệm Nikuratse 1. Công thức Darcy 2. Hệ số tổn thất dọc đường λ 3. Thí nghiệm Nikuratse VII. Công thức Chezy - Công thức xác định λ và C để tính tổn thất cột nước dọc đường của dòng đều trong các ống và kênh hở 1. Công thức Chezy 2. Những công thức xác định hệ số λ 3. Những công thức kinh nghiệm xác định hệ số Chezy C VIII. Tổ n thất cột nước cục bộ - những đặc điểm chung IX. Một số dạng tổn thất cục bộ trong ống TÀI LIỆU THAM KHẢO Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 80 CHƯƠNG V T T Ổ Ổ N N T T H H Ấ Ấ T T C C Ộ Ộ T T N N Ư Ư Ớ Ớ C C T T R R O O N N G G D D Ò Ò N N G G C C H H Ả Ả Y Y E E N N E E R R G G Y Y L L O O S S S S E E S S * * * * * * I. Những dạng tổn thất cột nước - Trong phương trình Bernoulli viết cho toàn dòng chảy thực, số hạng h w là năng lượng của một đơn vị trọng lượng chất lỏng bị tổn thất để khắc phục sức cản của dòng chảy trong đoạn dòng đang xét. Ta còn gọi h w là tổn thất cột nước. - Theo quan điểm thuỷ lực, người ta chia tổn thất ra làm hai loại: + Tổn thất dọc đường (h d ): Sinh ra trên toàn bộ chiều dài dòng chảy. Là tổn thất xảy ra dọc theo đường di chuyển của dòng chảy do sự ma sát của chất lỏng với thành rắn tiếp xúc. Thí dụ tổn thất trong ống thẳng dẫn nước. + Tổn thất cục bộ (h c ): Sinh ra tại những nơi dòng chảy biến đổi đột ngột. Thí dụ tổn thất tại chỗ cong của ống, tổn thất tại nơi thu hẹp, tại chỗ đặt van - Xét một dòng chất lỏng chuyển động từ bể A qua đường ống đến bể B. - Nguyên nhân tổn thất là do nội ma sát, công tạo nên bởi lực ma sát này biến thành nhiệt năng mất đi không lấy lại được. - Vậy tổn thất năng lượng toàn bộ h w của dòng chảy: h w = Σh d + Σh c Trong đó: Σh d : Tổng cộng các tổn thất dọc đường của dòng chảy. Σh c : Tổng các tổn thất cục bộ của dòng chảy. II. Phương trình cơ bản của dòng chất lỏng chảy đều l 4 , d 4 l 1 , d 1 1 1 A l 3 , d 3 l 2 , d 2 l 5 , d 5 B 2 2 L Mặt chuẩn Z 1 O 1 G P 1 / γ 1 1 o τ 2 O 2 g v 2 1 2 1 α h d g v 2 2 2 2 α P 2 / γ Z 2 θ Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 81 Lấy một đoạn ống dài L và d=const Tại mặt cắt 1-1 có: z 1 , p 1 , w 1 =w 2 =w, v 1 =v 2 Tại mặt cắt 2-2 có: z 2 , p 2 , w 2 = w 1 =w, v 2 =v 1 - Ta cần tìm mối quan hệ giữa tổn thất cột nước dọc đường với sức cản ma sát trong dòng chảy đều. Trong dòng chảy đều có áp, ta lấy một đoạn dòng dài L giới hạn bởi những mặt cắt ướt 1-1 và 2-2, phương chảy lập với phương thẳng đứng một góc θ . w là diện tích mặt cắt, trong dòng chảy đều w = const. L chiều dài, khoảng cách hai mặt cắt. τ là ứng suất tiếp biểu thị sự ma sát trên đơn vị diện tích. - Các ngoại lực tác dụng lên đoạn dòng chất lỏng chảy đều, chiếu theo phương của trục dòng chảy là: 1. Lực khối lượng: Ở đây lực khối lượng duy nhất là trọng lực: G= γ wL, hình chiếu của nó lên trục dòng chảy là: Gcos θ = γω Lcosθ. Trong dòng chảy đều không có gia tốc. Do đó, lực quán tính bằng không. 2. Lực mặt: Có động áp lực tác dụng vào mặt cắt ướt và lực ma sát (a) Động áp lực: Ap lực tác dụng thẳng góc vào mặt cắt ướt, những lực này song song với phương của trục dòng chảy và hướng vào mặt cắt ướt đang xét. P 1 = p 1 .w P 2 = p 2 .w Các áp lực thủy động tác dụng lên mặt bên của đoạn dòng đều thẳng góc với trục dòng. Do đó hình chiếu lên trục dòng chảy bằng 0. (b) Ở mặt bên có lực ma sát ngược chiều chảy: τ 0 .χ.L Lực ma sát đặt ngược chiều dòng chảy, bằng tích số của ứng suất tiếp tuyến τ 0 với diện tích tiếp xúc χ.l Vì là dòng chảy đều, tức chuyển động không có gia tốc, nên tổng số hình chiếu các lực trên phương trục dòng bằng không: p 1 .w - p 2 .w - τ 0 .χ.l + γ.w.l.cosθ = 0 (5.1) Mà : cos θ = L zz 21 − (5.2) Thay (5.2) vào (5.1) và chia cho G = γ.w.L ta được: R.w. . L ) p z() p z( 00 2 2 1 1 γ τ = γ χτ = γ +− γ + (5.3) Mặt khác, ta viết phương trình Becnoulli cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2 với mặt chuẩn 0-0 như hình vẽ: d h g v p z g v.p z + α + γ += α + γ + 22 2 222 2 2 111 1 Vì dòng chảy đều nên: v 1 = v 2 , 21 α = α d h) p z() p z( = γ +− γ + 2 2 1 1 (5.4) Thay (5.4) vào (5.3) ta được : L h R. d 0 = γ τ Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 82 Trong dòng chảy đều, tổn thất cột nước chỉ là tổn thất dọc đường và tỷ số L h d là độ dốc thủy lực J nên: J.R O = γ τ (5.5) Trong đó: O τ : Lực ma sát thành ống R : Bán kính thủy lực Đây là phương trình cơ bản của dòng đều đúng cho cả dòng chảy có áp lẫn không áp. Nhận xét: Theo cách lập luận trên, đối với dòng chảy đều có áp, phương trình còn đúng cho phần của dòng chảy đều có bán kính r < r 0 . Ở phần này, ta gọi τ là ứng suất tiếp, bán kính thủy lực được tính: 22 2 r r r R = π π = χ ω = ; 2 r .J= γ τ Đối với toàn ống bán kính r o , ứng suất tiếp O τ , ta có: 2 oo r .J= γ τ (5.6) Ta chia hai đẳng thức trên vế đối vế ta có oo r r = τ τ => o o r r τ=τ (5.7) Vậy: Ưng suất tiếp biến thiên theo quy luật bậc nhất trên mặt cắt ống Tại tâm ống : r = 0 ứng suất tiếp bằng không. Tại thành ống: r = r 0 ứng suất tiếp đạt giá trị cực đại o τ III. Hai trạng thái chuyển động của chất lỏng. 1. Thí nghiệm Reynolds và hai trạng thái của dòng chảy Qua thí nghiệm Reynolds cho ta thấy hai trạng thái chảy khác nhau. Trình tự thí nghiệm như sau: ¾ Mô tả thí nghiệm: xem hình vẽ r o r τ o τ Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 83 ¾ Thao tác thí nghiệm: - Trước hết giữ nước trong thùng A cố định, không dao động. Bắt đầu thí nghiệm, mở khóa B rất ít cho nước chảy từ thùng A vào ống T. Đợi sau vài phút để dòng chảy trong ống ổn định, mở khóa K cho nước màu chảy vào ống. Lúc này quan sát ống thủy tinh T, ta thấy hiện lên một vệt màu nhỏ căng như sợi chỉ. Điều này chứng tỏ rằng dòng màu và dòng nước trong ống chảy riêng rẽ không xáo lộn lẫn nhau. N ếu mở khóa từ từ thì hiện tượng trên có thể tiếp tục trong một thời gian nào đó. Khi mở đến một mức nhất định (lưu tốc trong ống đạt tới một trị số nào đó) thì vệt màu bị dao động thành sóng. Tiếp tục mở khóa nữa, vệt màu bị đứt đoạn. Sau cùng hoàn toàn hòa lẫn trong dòng nước; lúc này dòng màu xáo trộn vào dòng nước trong ống. - Trạng thái chảy trong đó các phần tử chất lỏng chuyển động theo những tầng lớp không xáo lộn vào nhau gọi là trạng thái chảy tầng. - Trạng thái chảy trong đó các phần tử chất lỏng chuyển động vô trật tự, hỗn loạn gọi là trạng thái chảy rối. - Thí nghiệm mô tả ở trên là thí nghiệm về sự chuyển biến của dòng chảy từ trạng thái chảy tầng sang trạng thái chảy rối. - Nếu ta làm ng ược lại, tức là vặn khóa nhỏ lại cho lưu tốc trong ống từ lớn đến nhỏ thì thấy đến một lúc nào đó vệt màu đang không rõ lại dần dần xuất hiện và cuối cùng hiện rõ thành sợi chỉ màu, tức là dòng chảy đang từ trạng thái chảy rối chuyển sang chảy tầng. - Trạng thái chảy quá độ từ rối sang tầng hoặc từ tầng sang rối gọ i là trạng thái chảy phân giới. - Lưu tốc ứng với dòng chảy chuyển từ trạng thái tầng sang trạng thái rối gọi là lưu tốc phân giới trên. Ký hiệu là v k trên. - Lưu tốc ứng với dòng chảy chuyển từ trạng thái rối sang trạng thái tầng gọi là lưu tốc phân giới dưới. Ký hiệu là v k dưới. Qua thực nghiệm thấy: v k trên > v k dưới. - Thí nghiệm chứng tỏ: lưu tốc phân giới không những phụ thuộc vào loại chất lỏng mà còn phụ thuộc vào đường kính ống làm thí nghiệm. 2. Tiêu chuẩn phân biệt hai trạng thái chảy B Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 84 - Qua thí nghiệm thấy lưu tốc phân giới v k không những phụ thuộc loại chất lỏng mà còn phụ thuộc vào đường kính ống, do đó đưa ra đại lượng không thứ nguyên để phân biệt trạng thái chảy gọi là số Reynolds (Re). Re = v.d ν (5.8) với ν : Hệ số nhớt động học. d: Đường kính ống. v: Lưu tốc trung bình mặt cắt. - Trị số Reynolds tương ứng với trạng thái phân giới từ chảy tầng sang chảy rối, hoặc ngược lại từ chảy rối sang chảy tầng, gọi là trị số Reynolds phân giới Rek + Ứng với v kt ta có Re kt : + Ưng với v kd ta có Re kd : Khi : Re < Re kd => Trạng thái chảy tầng. Re > Re kt => Trạng thái chảy rối. Re kd < Re< Re kt => Có thể chảy tầng hay chảy rối nhưng thường là chảy rối, vì chảy tầng ít không ổn định. - Trong tính toán qui ướt: Re < 2320 => Trạng thái chảy tầng. Re > 2320 => Trạng thái chảy rối. + Đối với kênh dẫn dùng bán kính thuỷ lực R để tính Re, ký hiệu là Re R : Re R = v.R ν Khi : Re R < 580 => Trạng thái chảy tầng. Re R > 580 => Trạng thái chảy rối. 3. Ảnh hưởng của trạng thái chảy đối với quy luật tổn thất cột nước - Trạng thái chảy rất quan trọng đối với quy luật tổn thất cột nước. Khi tốc độ chảy càng tăng, sự xáo trộn của các phần tử chất lỏng càng mạnh. Do đó chuyển động của chất lỏng càng gặp nhiều trở lực hơn. Vì vậy, trong dòng chảy rối, tổn thất năng lượng lớn hơn trong dòng chảy tầng và càng tăng khi tốc độ càng lớn. - Ta nghiên cứu quan hệ giữa tổn thất cột nước dọc đường h d và tốc độ trung bình v ứng với một loại chất lỏng nhất định, khi chảy qua một ống tròn. Sơ đồ thí nghiệm: - Trên ống tròn dùng để thí nghiệm, lấy một đoạn dài l đặt giữa hai mặt cắt 1-1 và 2-2, ở đó có gắn ống đo áp. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 85 Viết phương trình Becnoulli cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2: d h g v . p z g vp z +α+ γ +=α+ γ + 22 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 - Ống có đường kính d = const, v 1 = v 2 = const, α = const. - Mặt chuẩn qua trục ống z = 0 nên γ − = 21 p p h d Chảy tầng: duoi K vv < → h d = k 1 .v (Dạng đường thẳng OB.) Chảy quá độ: trãn K duoi K vvv << : + Chiều tăng v: h d = k 1 .v + Chiều giảm v: h d = k 2 .v m Với m = 1,7 ÷2,0. (Dạng đường BAC) Chảy rối: tren K vv > → h d = k 2 .v m Với m = 2,0. (Dạng đường cong CD) IV. Trạng thái chảy tầng trong ống Trạng thái chảy tầng ít gặp trong thực tế. Nó chỉ xuất hiện trong ống dẫn dầu của máy móc, trong nước ngầm dưới đất v.v Ở đây ta nghiên cứu dòng chảy tầng không những giúp ta tính toán các dòng chảy tầng khi cần thiết, mà còn giúp ta so sánh và phân biệt sâu hơn giữa dòng chảy tầng với dòng chảy rối. Do đó có thể hiểu dòng chảy rối được rõ hơn. 1. Ứng suất ma sát τ: Khi chảy tầng các lớp chất lỏng chuyển động tương đối trượt lên nhau sinh ra lực ma sát, nó được xác định theo định luật ma sát nhớt của Newton: d r d u . µ −=τ (5.9) Với µ hệ số động lực nhớt u Lưu tốc của lớp chất lỏng r Khoảng cách từ tâm ống đến lớp chất lỏng đang xét 2. Sự phân bố lưu tốc trong dòng chảy tầng. 2 2 1 1 h d γ 2 p O O γ 1 p g v .2 . 2 α g v .2 . 2 α trãn k v dæåï i k v h d v O B A C D Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 86 Ưng suất tiếp: d r d u . µ −=τ (5.9) Mặt khác ta đã biết trong dòng chảy đều: R .J. γ = τ Bán kính thủy lực: 2 r R = χ ω = , nên: 2 r .J. γ =τ (5.10) So sánh (5.9 ) với (5.10) có: d r d u . . r .J. µ − = γ 2 Suy ra: du = dr.r. J. µ γ − 2 u = cr. J. + µ γ − 2 4 (5.11) Xác định hằng số c: Tại r = r 0 → u = 0 ⇒ 0 = cr. J. + µ γ − 2 0 4 Do đó : c = 2 0 4 r. J. µ γ . Thay vào (5.11) ta được: u = )rr( J. 2 2 0 4 − µ γ (5.12) Theo (5.12) ta thấy rằng sự phân bố lưu tốc trên mặt cắt dòng chảy tầng tuân theo quy luật Parabol. Tại thành ống: u = 0 Tại tâm ống: u max = 2 2 0 164 d. J. r. J. µ γ = µ γ (5.13) Do đó (5.12) có thể viết lại : u = u max ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − 2 0 1 ) r r ( (5.14) 3. Tốc độ trung bình trong dòng chảy tầng Xác định quan hệ giữa lưu tốc trung bình v và lưu tốc cực đại u max . Trên mặt cắt ướt của dòng chảy tầng trong ống tròn, ta lấy một diện tích vô cùng nhỏ hình vành khăn d, khoảng cách tới tâm ống là r, tại đó dòng chảy có lưu tốc là u. Lưu lượng: dQ = u.dω Ta thấy: d = 2 π r.dr Do đó: dQ = 2 π ur.dr Lưu lượng đi qua toàn mặt cắt: Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 87 Thay u bằng biểu thức (5.12), ta được: (5-15) Hay: Q = MJd 4 (5-16) Trong đó: Hệ số M = µ π γ 128 , chỉ phụ thuộc vào loại chất lỏng. Công thức (5.16) biểu thị định luật Poize: Lưu lượng của dòng chảy tầng qua ống tròn tỉ lệ với độ dốc thủy lực và tỉ lệ bậc 4 với đường kính (hoặc bán kính). Đưa u max tính theo (5.13) vào công thức (5.15) ta viết được: Lưu tốc trung bình tính bằng: Vậy: 2 max u v = (5-17) Như vậy: Trong chảy tầng, lưu tốc trung bình bằng nửa lưu tốc cực đại; ta còn có thể viết: . (5-18) 4. Tổn thất dọc đường trong dòng chảy tầng Từ (5.18) ta có: J = 2 32 d. v. γ µ , thế J = l h d vào ta được: h d = v.Av. d. l = γ µ 2 32 (5.19) Trong đó : A = 2 32 d. l γ µ không phụ thuộc v. Công thức (5.19) nói rằng: Trong dòng chảy tầng, tổn thất cột nước dọc đường tỉ lệ bậc nhất với lưu tốc trung bình dòng chảy, phù hợp với kết quả thí nghiệm. Để biểu thị theo g2 v 2 , nhân và chia biểu thức (5.19) cho 2 v và đồng thời thay g. ρ = γ , với Re = υ d.v ta được : h d = g2 v . d l . v.d. .64 2 ρ µ Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 88 h d = g2 v . d l . v.d .64 2 υ (Vì ρ µ =υ ) h d = g2 v . d l . 2 λ (5.20) với Re 64 =λ λ gọi là hệ số ma sát dọc đường. Đó là một số không thứ nguyên, chỉ phụ thuộc số Reynolds, mà không phụ thuộc thành rắn. Công thức (5.20) được gọi là công thức Darcy. 5. Hệ số α trong ống chảy tầng Hệ số α được tính theo công thức: α = VtheotinhnangĐong uthucnangĐông w v dw.u 3 3 ∫ ω = Thế u = )rr.( . J. 2 2 0 4 − µ γ ; dw = 2.π.r.dr ; v = 2 0 8 r. . J. µ γ , w = π.r 0 2 Ta có được: α = 2 Còn đối với chảy rối, thí nghiệm cho thấy: α = 1,05 ÷ 1,10 Như vậy: Trong dòng chảy tầng sự phân bố lưu tốc trên mặt cắt rất không đều so với sự phân bố trong dòng chảy rối. 6. Tính chất chuyển động xoáy của dòng chảy tầng Thường nghĩ rằng trong dòng chảy tầng không có chuyển động xoáy, nhưng xuất phát từ định nghĩa chuyển động xoáy; người ta chứng minh được dòng chảy tầng có chuyển động xoáy với đường xoáy là những đường tròn đồng tâm trục ống. V. Trạng thái chảy rối trong ống 1. Ứng suất tiếp trong dòng chảy rối - Tại sát vỏ ống có tốc độ nhỏ, khi kd vv < duy trì một lớp mỏng chảy tầng, khi vận tốc trong ống tăng, lõi rối tại trục ống tăng; mức độ rối phụ thuộc vào tốc đô dong chảy. Do đó một số tác giả cho rằng: - Ưng suất tiếp tổng quát sẽ là: τ = τ Tầng + τ rối (gồm ma sát nhớt và ma sát rối) dy du. táöng µ =τ - Đa số sự xáo lộn các phần tử trong dòng chảy rối tạo nên tác dụng lôi đi hãm lại giữa các lớp chất lỏng, giống như tác dụng của ứng suất tiếp giữa những lớp đó. Prandtl (1926) giải thích sự xuất hiện τ rối bằng sự trao đổi động lượng giữa hai lớp chất lỏng: 22 räi ) dy d u .(l.ρ=τ (5.21) Trong đó : l độ dài đường xáo trộn τ = τ Tầng + τ rối = 22 ) dy d u .(l. dy d u . ρ+µ [...]... Bài giảng thủy lực 1 Trang 100 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Câu hỏi: 1 Những dạng tổn thất cột nước? Nêu sự khác nhau cơ bản giữa chúng? 2 Lập phương trình cơ bản của dòng chất lỏng chảy đều? 3 Tiêu chuẩn phân biệt hai trạng thái chảy tầng rối và ảnh hưởng của trạng thái chảy đối với quy luật tổn thất cột nước? 4 Nêu quy luật phân bố lưu tốc trong dòng chảy tầng?... được: ( 5-2 8) Bài giảng thủy lực 1 Trang 94 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Công thức trên được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật và đặc biệt là cho dòng chảy đều trong kênh hở 2 Những công thức xác định hệ số λ 2.1.Trạng thái chảy tầng Đối với chảy tầng trong ống tròn, chúng ta có công thức: ( 5-2 9) Khi các mặt cắt ngang ống không tròn, A sẽ khác nhau Theo Idơbatsơ: - Mặt... + C dy χ y χ Bài giảng thủy lực 1 Trang 91 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi VI Công thức Darcy, tính tổn thất cột nước hd, hệ số tổn thất dọc đường λ, thí nghiệm Nikuratse 1 Công thức Darcy Để tính tổn thất dọc đường ta dùng công thức tổng quát của Darcy, có dạng như sau: l v2 h d = λ d 2g , với tiết diện tròn l v2 , với kênh hở (Vì dòng chảy trong kênh hở không có... lập công thức tổn thất dọc đường trong dòng chảy tầng? 6 Hệ số α trong ống chảy tầng? 7 Tính chất chuyển động xoáy của dòng chảy tầng? 8 Khái niệm lưu tốc thực - lưu tốc trung bình thời gian - Lưu tốc mạch động - Động năng của dòng chảy rối? 9 Công thức Darcy? 10 Hệ số tổn thất dọc đường λ? 11 Công thức Chezy - Công thức xác định λ và C để tính tổn thất cột nước dọc đường của dòng đều trong các ống... tốc” Vậy: Tổn thất cột nước cục bộ vì dòng mở rộng đột ngột bằng cột nước của bình phương độ hụt lưu tốc Định luật này gọi là định luật Boorda Bài giảng thủy lực 1 Trang 97 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Vì v1 ω = v 2 Ω nên Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi v1 Ω = Do đó (5.37) có thể viết: v2 ω ξ ' âm v 21 ω hđm= , với ξ ' âm = ( 1- ) 2 2g Ω ξ ' âm v 2 2 Ω Hoặc hđm= , với ξ ' âm = ( − 1) 2 ω 2g Trong. .. mà chỉ có bán kính thủy lực R) Trong đó l : chiều dài đoạn ống d: đường kính ống R: bán kính thủy lực λ: hệ số ma sát, không thứ nguyên - Hai công thức trên là công thức tổng quát tính tổn thất cột nước dọc đường cho dòng chảy đều, dùng cho cả dòng chảy tầng lẫn dòng chảy rối h d = λ 2 Hệ số tổn thất dọc đường λ ∆⎞ ⎛ - Khi suy diễn công thức Darcy ta thấy: λ = f ⎜ Re, ⎟ ( 5-2 5) d⎠ ⎝ - Như vậy hệ số ma...Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Ở trạng thái rối mạnh τrối >> τtầng và τ ≈ τrối 2 Lưu tốc thực - lưu tốc trung bình thời gian - Lưu tốc mạch động - Động năng của dòng chảy rối - Khi dòng chảy chuyển sang trạng thái chảy rối, môi trường chất lỏng coi như đầy những phần tử chất lỏng chuyển động hỗn loạn, nhưng nói chung có xu thế đi xuôi dòng Lưu tốc điểm phụ... phép ở chỗ vào máy bơm [hck]= 6m cột nước Bài giảng thủy lực 1 Trang 101 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Yêu cầu: 1./ Xác định độ cao đặt máy bơm 2./ Tính cột nước H của máy bơm 3./ Tính công suất N mà máy bơm tiêu thụ 4./ Vẽ đường năng và đường đo áp Xem dòng chảy trong các ống thuộc khu sức cản bình phương Bài 2: Nước từ một bình chứa A chảy vào bể chứa B, theo một đường... dòng chảy có rất nhiều dạng, đặc trưng cho các thay đổi ảnh hưởng đến tổn thất là các hệ số ξ i , được xác định v2 bằng thực nghiệm theo quan hệ tỷ lệ với cột nước động năng: h c = ξ c 2g 1 Trường hợp dòng chảy mở rộng đột ngột Bài giảng thủy lực 1 Trang 96 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi 1 ω 2 P1 Ω P2 θ 1 L 2 Z2 Z1 O O Viết phương trình Bernoulli cho hai mặt cắt 1-1 ... diện tích mặt cắt lớn 2 Trường hợp dòng chảy co hẹp đột ngột Tổn thất cục bộ biểu thị theo Vet-so-bat-so: ' v2 2g Trong đó: ξc: Hệ số tổn thất cục bộ, xác định bằng thí nghiệm Thường phụ thuộc vào nguyên nhân hình dạng gây ra tổn thất v: Lưu tốc trung bình lấy ở mặt cắt trước hoặc sau nơi tổn thất cục bộ, tùy theo cách xác định ξc h c = ξc IX Một số dạng tổn thất cục bộ trong ống 1.Trường hợp đột mở, đột . Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 82 Trong dòng chảy đều, tổn thất cột nước chỉ là tổn thất dọc đường và tỷ số L h d là độ dốc thủy lực. VIII. Tổ n thất cột nước cục bộ - những đặc điểm chung IX. Một số dạng tổn thất cục bộ trong ống TÀI LIỆU THAM KHẢO Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài. Cyln. u u * + χ = Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 92 VI. Công thức Darcy, tính tổn thất cột nước h d , hệ số tổn thất dọc đường λ, thí nghiệm