Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi - DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖ VÒI - DÒNG TIA doc

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 104 CHƯƠNG VI DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖ VÒI - DÒNG TIA Flow through orifices, nozzles – jet flow *** A - DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖ VÒI I. Khái niệm chung II. Phân loại lổ 1. Theo kích thước lổ 2. Theo độ dày của thành lổ 3. Theo hình thức nối tiếp với hạ lưu III. Dòng chảy tự do ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng 1. Bài toán tìm Q (hoặc v) 2. Hình dạng của dòng chảy tự do ra khỏi lổ. III. Dòng chảy ngập ổn định qua lỗ to, nhỏ thành mỏng IV. Dòng chảy tự do ổn định qua lỗ to thành mỏng V. Dòng chảy qua vòi 1. Khái niệm 2. Vòi hình trụ tròn gắn ngoài (vòi Venturi) VI. Dòng chảy không ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng B - DÒNG TIA VII. Phân loại, tính chất dòng tia 1. Định nghĩa 2. Dòng tia ngập 3. Dòng tia không ngập VIII Những đặc tính động lực học của dòng tia BÀI TẬP CHƯƠNG VI Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 105 CHƯƠNG 6 DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖ VÒI - DÒNG TIA Flow through orifices, nozzles – jet flow A - DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖ VÒI I. Khái niệm chung Trên thành bình chứa chất lỏng có khoét một lỗ, dòng chất lỏng chảy qua lỗ gọi là dòng chảy ra khỏi lỗ; vòi là một ống ngắn dính liền với thành bình chứa, chiều dài (3 4÷ )e ≤ l ≤ (8 ÷10)e, dòng chất lỏng chảy qua vòi gọi là dòng chảy ra khỏi vòi. II. Phân loại lỗ. Gọi H: chiều cao từ mặt thoáng đến tâm lỗ. δ: chiều dày của thành lỗ. e: Đường kính của lỗ 1. Theo kích thước lỗ: 10 1 H e < : lỗ nhỏ - Cột nước tác dụng tại mọi điẻm trên lỗ xem như bằng H. 10 1 H e ≥ : lỗ to - Cột nước tác dụng tại các điểm trên lổ không bằng nhau. 2. Theo độ dày của thành lỗ: - Nếu lỗ sắc cạnh: ( ) e43 ÷ < δ , độ dày thành lổ không ảnh hưởng đến hình dạng dòng chảy ra khỏi lổ, gọi là lỗ thành mỏng. - Nếu () e43 ÷≥δ , nó ảnh hưởng đến hình dạng dòng chảy ra của lổ, gọi là lỗ thành dày. 3. Theo hình thức nối tiếp với hạ lưu - Chảy tự do: Dòng chảy ra khỏi lỗ tiếp xúc với không khí, tức mực nước hạ lưu không làm ảnh hưởng đến lưu lượng. - Chảy ngập: Mực nước hạ lưu ngập trên miệng lỗ → làm ảnh hưởng đến lưu lượng qua lổ. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 106 C C 1 1 v 0 H o H v c 0 0 g v .2 . 2 0 α III. Dòng chảy tự do ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng. 1. Bài toán tìm Q (hoặc v). Biết: ⎪ ⎭ ⎪ ⎬ ⎫ p v H ổn định không đổi theo thời gian. Tại mặt cắt 1-1 có lưu tốc trung bình là v 0 . Chủ yếu là tổn thất cục bô: g. v hh c cw 2 2 ξ== - Dòng chảy qua lỗ khi cột nước tác dụng H không đổi là một dòng chảy ổn định; tức là lưu tốc, áp suất tại một điểm cố định nào đó không đổi theo thời gian. - Khi chất lỏng chảy ra khỏi lỗ, ở ngay trên mặt lỗ, các đường dòng không song song, nhưng cách xa lỗ một đoạn nhỏ, độ cong của các đường dòng giảm dần các đường dòng trở thành song song với nhau, đồng thời mặt cắt của luồng chảy co hẹp lại, mặt cắt đó gọi là mặt cắt co hẹp C-C. - Vị trí mặt cắt này phụ thuộc hình dạng của lỗ; đối với lỗ hình tròn: mặt cắt co hẹp ở cách lỗ chừng một nửa đường kính lỗ. Tại mặt cắt co hẹp, dòng chảy có thể coi là dòng đổi dần; ra khỏi mặt cắt co hẹp, dòng ch ảy hơi mở rộng ra và rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực. - Ta đi tìm công thức tính lưu lượng qua lỗ. + Viết phương trình Becnoulli cho mặt cắt 1-1 và C-C, vớimặt chuẩn qua trọng tâm lổ: w ccaa h g. v. p g. v.p H + α + γ += α + γ + 2 0 2 22 0 () g. v H g. v. H c c 22 2 0 2 0 ξ+α== α + (6.1) Trong đó: H 0 Gọi là cột nước thượng lưu kể cả lưu tốc đến gần () ξα + =→ c c Hg V 0 2 với α c = 1 và đặt ()() ξ+ = ξ+α =ϕ 1 11 c thì 0 2 H.g.v c ϕ= , (6.2) trong đó: ϕ gọi là hệ số lưu tốc. cc v.Q ω= . Gọi ω ω =ε c : là tỷ số giữa diện tích mặt cắt co hẹp và diện tích lỗ. Ta có: 0 2 H.g Q ωεϕ= Đặt: εϕ=µ . , thì : Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 107 0 2 H.g Q ωµ= (6.3) Trong đó: ε: gọi là hệ số co hẹp. µ: gọi là hệ số lưu lượng của lỗ. - Đối với lỗ tròn thành mỏng d ≥ 1cm, với Re > 10 5 , H > 2m (đối với nước) chúng ta có những trị số sau đây: ξ = 0,05 ÷ 0,06; ε = 0,63 ÷ 0,64; ϕ = 0,97 ÷ 0,98, µ = 0,60 ÷ 0,62, trung bình lấy µ = 0,61. Người ta thường dùng lỗ nhỏ, thành mỏng để đo lưu lượng. 2. Hình dạng của dòng chảy tự do ra khỏi lổ Quỹ đạo của dòng chảy ra khỏi lỗ khoét trên thành đứng có thể tính theo cách sau: Ta lấy trọng tâm của mặt cắt co hẹp C-C làm gốc toạ đô, lưu tốc trung bình ở đó là v c . Ta coi được rằng phần tử chất lỏng chuyển động theo quỹ đạo của một vật rắn rơi có tốc độ ban đầu v c . Phương trình của quỹ đạo chuyển động này đã được nghiên cứu trong cơ học chất rắn, nó có dạng parabol: (6.4) Khử t, ta nhận được: x 2 = 4ϕ 2 H 0 y. (6.5) Như vậy: Qũy tích dòng chảy ra khỏi lỗ là một parabol. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 108 III. Dòng chảy ngập ổn định qua lỗ to, hoặc nhỏ thành mỏng - Khi ở sau lỗ có mặt tự do của chất lỏng nằm cao hơn lỗ, có nghĩa dòng chảy ra khỏi lỗ bị ngập, lúc đó ta có dòng chảy ngập. Cột nước tác dụng bằng hiệu số cột nước ở thượng lưu với hạ lưu. Do đó, đối với dòng chảy ngập không cần phân biệt lỗ to, lỗ nhỏ. - Viết phương trình Becnoulli mặt cắt 1-1 và 2-2 với mặ t chuẩn qua tâm lỗ (Xem v 2 ≈ 0) w aa h g. v. p h g. v.p h + α + γ += α + γ + 22 2 2 2 2 0 1 . Tổn thất h w bao gồm: • Tổn thất khi qua lỗ g. v c 2 2 ξ • Tổn thất vì đột ngột mở rộng g )vv( c 2 2 2 − = g v c 2 2 (vì v 2 = 0 ). Do đó: g. v h c w 2 2 ξ∑= = ( ξ +1) g v c 2 2 h 1 - h 2 + g. v. 2 2 0 α = g. v )( c 2 1 2 +ξ Hoặc H + g. v. 2 2 0 α = g. v )(H c 2 1 2 0 +ξ= Đặt: 0 2 1 1 H.g v c ϕ=→ +ξ =ϕ Vậy lưu lượng qua lỗ bị ngập là: cc v.Q ω= với ω ω =ε c 0 2 H.g Q ωεϕ= Hoặc: 0 2 H.g Q ωµ= (6.6) µ : gọi là hệ số lưu lượng của lỗ bị ngập, ε ϕ = µ . = 0,61 Kết luận: Công thức dòng chảy ra khỏi lỗ khi chảy tự do và chảy ngập giống nhau, chỉ khác nhau chủ yếu ở chỗ khi chảy ngập H là độ chênh cột nước thượng lưu và hạ lưu; còn khi chảy tự do H là cột nước kể từ trọng tâm cuả lỗ. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 109 IV. Dòng chảy tự do ổn định qua lỗ to thành mỏng. - Ở lỗ to, cột nước tại bộ phận trên và bộ phận dưới cuả lỗ có trị số khác nhau lớn. - Ta chia mặt cắt ướt thành những dãi vi phân dh, dòng chảy qua dải này xem như chảy qua lỗ nhỏ. Như vậy lỗ to là do nhiều lỗ nhỏ hợp lại. Ta nghiên cứu trường hợp lỗ to hình chữ nhật. Giả thiết hệ số lưu lượng qua dh ×b là µ’ ta có: )dh.b.(h.g.dQ 2µ ′ = (6.7) Lưu lượng qua lỗ to là: () 23 01 23 02 2 3 2 2 02 01 HHg b dh.h.g bQ H H −µ= µ ′ = ∫ (6.8) Trong đó µ: Hệ số lưu lượng của lỗ to bằng trị số trung bình của vô số hệ số lưu lượng của lỗ nhỏ µ’. Gọi H 0 là cột nước tại trọng tâm của lỗ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +=+= 0 0002 2 1 2 H. e H e HH ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −=−= 0 0001 2 1 2 H. e H e HH (6.9) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −− ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +µ= 23 0 23 0 23 0 2 1 2 12 3 2 H. e H. e H.g b Q Triển khai trong ngoặc theo nhị thức New ton: ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ×−×+×−− ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ×+×+×+ µ= 3 0 3 2 0 2 0 3 0 3 2 0 2 0 23 0 H.8 e 16 1 H.4 e 8 3 H.2 e 2 3 1 H.8 e 16 1 H.4 e 8 3 H.2 e 2 3 1 H.g.2.b 3 2 Q ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ×− ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ×µ= 3 00 23 0 64 1 2 3 2 3 2 ) H. e ( H e H.g b Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 110 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −µ= 2 0 0 96 1 12 H e H.g e.b. ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −ωµ= 2 0 0 96 1 12 H e H.g Vì lượng: 2 0 96 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ H e rất nhỏ nên bỏ qua. Vậy: 0 2 H.g Q ωµ= (6.10) Kết luận: Công thức tính lưu lượng dòng chảy qua lỗ to giống như lỗ nhỏ, nhưng chỉ khác hệ số lưu lượng của lỗ to lớn hơn lỗ nhỏ. Hệ số lưu lượng µ được cho ở bảng tra. V. Dòng chảy không ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng - Khi dòng chảy qua lỗ mà mực chất lỏng trong bình chứa thay đổi theo thời gian, thì sinh ra dòng chảy không ổn định. - Ta chỉ nghiên cứu trường hợp đơn giản, khi mực nước trong bình thay đổi chậm. Trong thời gian ngắn, ta có thể áp dụng công thức của dòng chảy ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng. -Ta đi chia khoảng thời gian tính toán T ra nhiều thời đoạn dt nhỏ, ứng với mỗi thời đoạn có c ột nước tác dụng chảy qua lổ h 0 coi như không đổi. Ta có: + Thể tích chảy vào bình : q.dt, lưu lượng chảy vào bình + Thể tích chảy ra khỏi bình : - Q.dt , Q lưu lượng chảy ra khỏi bình + Thể tích tăng lên hoặc giảm đi trong bình chứa là: d h .Ω Trong đó: Ω : Diện tích mặt cắt ngang của bình cons t =Ω : với bình hình trụ const≠Ω : với bình khác hình trụ (phức tạp) - Ta có hệ thức: d h .dt.Qdt.q Ω = − → Qq dh. dt − Ω = (6.11) Xét các trường hợp: 1. Mực nước thượng lưu thay đổi, dòng chảy tự do qua lỗ nhỏ (tháo cạn bình chứa) - Xét trường hợp q = 0 để đơn giản. - Cần tìm thời gian T 1-2 để mực nước thay đổi từ 1-1 đến vị trí 2-2 1 2 2 1 H 2 H 1 dh h Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 111 2 H 1 dh 2 1 H 2 H 2 ’ h v 0 0 2 h.g dh. dt ωµ Ω −= ∫ ωµ Ω −= − 02 01 0 21 2 H H h.g dh. T - Nếu biết quy luật của Ω thì sẽ giải được. - Để đơn giản ta giả thiết: Ω = const, v 0 ≈ 0 nên h o = h () 2121 2 2 2 2 1 HH g . h dh g T H H − ωµ Ω = ωµ Ω −= ∫ − - Khi tháo cạn hoàn toàn (H 2 = 0) thì: g H. T 2 2 1 21 ωµ Ω = − → 1 1 21 2 2 H.g H. T ωµ Ω = − (6.12) Với Ω.H 1 : Thể tích chất lỏng chảy ra khỏi bình chứa - Trong trường hợp nếu H 1 không đổi sẽ tháo được lưu lượng là: 1 2 H.g Q ωµ= thì: 1 1 2 H.g H. ωµ Ω =τ . Vậy: T 1-2 = 2.τ ¾ Vậy: Thời gian cần thiết để tháo cạn bình chứa (ΩH 1 ) khi cột nước thay đổi bằng hai lần thời gian để tháo cạn một thể tích tương ứng nhưng dưới tác dụng của cột nước không đổi. 2. Mực nước thượng lưu không đổi, hạ lưu thay đổi (làm đầy bể chứa). Ta quan niệm bình thứ hai giống như trường hợp trên, có nghĩa: - Lưu lượng ra: Q = 0, lưu lượng dòng chảy vào q: () hH.g q −ωµ= 1 2 Mà: q d h . dt Ω = Do đó: )hH(g d h . dt −ωµ Ω = 1 2 (6.13) Tích phân h từ H’ 2 đến H 2 . () ( ) () () () () 2121 1 1 1 1 1 21 .2 2 .2 . .2 . .2 . 2 ' 2 2 2 2 2 HHHH ghH hHd g hH hHd ghHg dh T H H H H H H −− ′ − Ω = − − Ω = − − Ω −= − Ω = ∫ ∫∫ ′′ − ωµωµ ωµωµ Nếu, ban đầu H 2 ’ = 0, thì thời gian tháo để mực nước bình thứ hai dâng lên bằng mực nước bình thứ nhất, tức là H 2 ’ = H 1 : Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 112 1 1 1 2 2 2 2 gH H g H T 2-1 ωµ Ω = ωµ Ω = (6.14) - Như vậy cùng ở điều kiện H 1 và Ω giống nhau, thời gian tháo cạn và chứa đầy bình là giống nhau. VI. Dòng chảy qua vòi 1. Khái niệm: - Vòi là một đoạn ống ngắn gắn vào lỗ thành mỏng có chiều dài l = (3 ÷4)d, với d: đường kính lỗ. - Chất lỏng qua vòi co hẹp tại cửa vào sau đó mở rộng ra & chảy đầy vòi. - Chỗ co hẹp có chân không nên có tác dụng hút lưu lượng; với chiều dài vòi l = (3 ÷4).d, thì lưu lượng qua vòi lớn hơn qua lỗ tương ứng. - Có nhiều hình thức vòi: Vòi hình trụ, hình loe, gắn trong, gắn ngoài, vòi hình đường dòng. 2. Vòi hình trụ tròn gắn ngoài 2.1. Ta cần tìm công thức tính lưu lượng. - Viết phương trình Becnoulli cho mặt cắt 1-1 và 2-2, mặt chuẩn qua trục vòi. w aa h g. v. p g. v.p H + α + γ += α + γ + 2 0 2 2 2 2 0 (6.15) w h g. v. H + α = 2 2 2 0 Trong đó: h w bao gồm: + Tổn thất qua lỗ: g. v c 2 2 1 ξ + Tổn thất đột mở từ mặt cắt co hẹp để chảy đầy vòi: g.2 v 2 2 ξ Với 2 c 2 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − ω ω =ξ + Tổn thất dọc đường: g. v d l 2 2 λ Đổi v c theo v: nhờ phương trình liên tục: ω c .v c = ω.v εω ω v vv c c == , với ω ω ε c = Vậy: g. v d l h w 2 1 2 2 2 1 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ λ+ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ε ε− + ε ξ = H 0 0 1 1 2 2 v c l v 0 h ck g v .2 . 2 0 α c c Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 113 ⇒ g. v d l H 2 1 2 2 2 1 20 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ λ+ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ε ε− + ε ξ +α= Đặt: d l λ+ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ε ε− + ε ξ +α =ϕ 2 2 1 2 2 1 1 Với: 0 2 H.g.v ϕ= Do đó: 0 2 H.g vQ ωϕ=ω= = 0 2 H.g ωµ (6.16) (Vì dòng chảy qua vòi tại cửa ra không có co hẹp ε = 1 nên ϕ = µ). Trong đó : µ - Hệ số lưu lượng chảy qua vòi, với vòi có chiều dài l= (3÷4)d, thì µ ~ 0,82 2.2. Nhận xét: a. - Khi chảy qua lỗ: 610 1 1 ,vaì läù.q =µ ξ+ =ϕ . - Khi chảy qua vòi trong trường hợp nầy: 820 1 1 2 2 1 2 ,våïi d l =µ=ϕµ= λ+ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ε ε− + ε ξ +α =ϕ Như vậy: Hệ số lưu lượng chảy qua vòi lớn hơn hệ số lưu lượng chảy qua lỗ gấp 341 610 820 , , , = lần. b. Xem xét hiện tượng chân không trong vòi. - Viết phương trình Becnoulli cho mặt cắt 1-1 và c-c, với mặt chuẩn qua trọng tâm vòi: C W CCCa h g. v. p g. v.p H − + α + γ += α + γ + 1 22 0 2 0 2 (6.17) 0 22 22 H g v . g v p pp h C ql C.CCa C ck C ck −ξ+ α = γ − = γ = Vì: ; 2 .2. 2 0 2 0 g v HgHv =ϕ→ϕ= Ta lại có: ε v v C = Thay vào trên ta được: 0 2 2 2 2 22 H g. v . g. v h ql .C C ck − ε ξ+ ε α = 00 2 2 0 2 2 HH.Hh ql C ck − ε ϕ ξ+ ε ϕ = Hay () ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − ε ϕ ξ+= 11 2 2 0 .Hh ql C ck Với ξ ql = 0,06; ε = 0,64 thì ϕ = µ = 0,82. Thay vào biểu thức trên ta có: 0 750 H,h C ck = : cột nước chân không tại mặt cắt C-C (6.18) [...]... hình trụ gắn ngoài có thể tăng lưu lượng được 32% so với dùng lỗ nhỏ thành mỏng Bài giảng thủy lực 1 Trang 114 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi B - DÒNG TIA VII Phân loại, tính chất dòng tia 1 Định nghĩa - Dòng tia là dòng chảy không bị bao bọc bởi thành rắn Có hai loại dòng tia: + Dòng tia ngập là dòng tia chuyển động trong môi trường chất lỏng cùng loại hoặc trong... thì tận dụng được hết công suất dòng tia N max = N Bài giảng thủy lực 1 Trang 118 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Câu hỏi: 1 Khái niệm chung và cách phân loại dòng chảy qua lỗ? 2 Lập công thức xác định vận tốc, lưu lượng dòng chảy tự do ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng ? 3 Lập công thức xác định vận tốc, lưu lượng dòng chảy ngập ổn định qua lỗ to, nhỏ thành mỏng? 4 Lập... phố vào sông +Dòng tia không ngập: Chất lỏng phun vào không khí Ví dụ: Vòi chữa cháy, vòi tưới phun + Dòng tia ngập đã được nghiên cứu tương đối nhiều so với dòng tia không ngập - Trạng thái chảy trong dòng tia có thể là chảy tầng hoặc chảy rối, nhưng thường gặp trong thực tế là trạng thái chảy rối Dưới đây ta chỉ đề cập đến trạng thái chảy rối của dòng tia 2 Dòng tia ngập Cấu tạo của dòng tia, dựa vào... cực của dòng tia Bài giảng thủy lực 1 Trang 115 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi a Về sự biến thiên của tốc độ trên trục dòng tia Trong đoạn đầu, tốc độ giữ không đổi và bằng tốc độ u0 tại mặt cắt đầu Trong đoạn cơ bản, thí nghiệm chứng tỏ rằng tốc độ u1 trên trục dòng tia ở cách mặt cắt đầu l biến thiên theo quy luật hyperbol: Trong đó: d0 : Đường kính của dòng tia ở... từ miệng vòi phun, tính theo: ( 6-2 1) Bài giảng thủy lực 1 Trang 116 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi v2 Trong đó : H là cột nước tại miệng vòi, có thể lấy H = 2g v: Tốc độ ở miệng vòi, ψ hệ số thí nghiệm, phụ thuộc đường kính d của vòi , d tính bằng m Hc là độ cao của dòng tia, tức khoảng cách từ miệng vòi đến nơi mà dòng tia không phun lên cao hơn nữa được: β : Hệ số... và trục N-N Vậy theo phương trình động lượng, ta có: ( 6-2 2) m1v1cosα1+ m2v2cosα 2- m0v0 = Pcosβ - Ta dùng phương trình này để nghiên cứu một số trường hợp riêng a Trường hợp vật rắn là một tấm phẳng đặt thẳng góc với trục N-N Bài giảng thủy lực 1 Trang 117 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Khi đó α 1 = α 2 = π /2, β = π Từ phương trình trên, ta viết lại: ( 6-2 3) P = m0v0... mặt cắt đầu, áp lực trong dòng tia bằng áp lực của môi trường xung quanh Đó là một kết luận quan trọng làm cơ sở nghiên cứu cho nhiều vấn đề về dòng tia chảy ngập 3 Dòng tia không ngập a Kết cấu: Xét một dòng tia nước không ngập hay còn gọi là dòng tia tự do, từ ống hình tròn phun vào không khí, ta có thể chia dòng ra làm 3 phần: -Phần liên kết chặt: Trong phần này, dòng tia còn giữ nguyên hình trụ:... nước chảy ra khỏi bể chứa kín theo một ống có đường kính thay đổi Cho biết: po =0,2 at (áp suất dư), H=0,8m, đường kính và chiều dài các đoạn ống: d1=70mm, l1=5m; d2=100mm, l2=7,5m; d3=50mm, l3=4m; hệ số sức cản ma sát của các ống λ =0,028; hệ số tổn thất của khoá ξ k =3,0 Bài giảng thủy lực 1 po H l1,d 1 l2,d 2 l3,d Khóa Trang 119 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi TÀI... 0.825 β Đối với dòng tia phun nghiêng, các kết quả nghiên cứu còn ít 17.2 0.815 20 0.805 22.9 0.79 24.5 0.785 26.8 0.76 b Những đặc tính động lực học của dòng tia - Cho dòng tia tác động vào vật chắn Dòng tia đi theo giới hạn vật chắn tạo ra các vận tốc v1,, v2 theo các nhánh 1,2; và v1 tạo ra góc α1 và v2 tạo ra góc α 2 với trục ống nằm ngang vo: Tốc độ tại miệng vòi so với chiều ngang trục vòi P: phản... vận tốc, lưu lượng dòng chảy tự do ổn định qua lỗ to thành mỏng? 5 Lập công thức xác định vận tốc, lưu lượng dòng chảy qua vòi? 6 Trong trường hợp nào vòi có lưu lượng lớn hơn dòng chảy qua lổ, vì sao ? 7 Nêu hiện tượng chân không xuất hiện trong vòi từ đó xác định cột nước cho phép? 8 Lập công thức xác định thời gian tháo và làm đầy bể chứa? 9 Định nghĩa dòng tia, phân loại dòng tia, nêu những đặc . Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 104 CHƯƠNG VI DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖ VÒI - DÒNG TIA Flow through orifices, nozzles – jet flow *** A - DÒNG. học của dòng tia BÀI TẬP CHƯƠNG VI Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 105 CHƯƠNG 6 DÒNG CHẢY RA KHỎI LỖ VÒI - DÒNG TIA Flow. Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Bài giảng thủy lực 1 Trang 115 B - DÒNG TIA VII. Phân loại, tính chất dòng tia 1. Định nghĩa - Dòng tia là dòng chảy không