Tóm tắt công thức môn Thủy lực

B1: Xác định chế độ chảy là gì?. Dòng chảy qua lỗ.. Dòng chảy qua vòi hình trụ gắn ngoài cột áp không đổi.. Phương pháp xác định độ sâu dòng chảy đều... - Kiểm tra vận tốc cho phép trong

Chương 4 SỨC CẢN THUỶ LỰC - TỔN THẤT CỘT CHẤT LỎNG

4.1 NHỮNG DẠNG TỔN THẤT

h

(cách 2: dòng chảy chảy đến đâu, gặp trở ngại gì thì viết ra trở ngại đấy, cách này sẽ tránh cho

việc bỏ sót tổn thất)

d

l g

v g

v

d

l

h d     ;   

2 2

2 2

2

2





4.2 HAI CHẾ ĐỘ CHẢY, THÍ NGHIỆM REYNOLDS

0 0 2

1

T L T L

L LT

Vd





4.6.7 Công thức xác định hệ số ma sát

B1: Xác định chế độ chảy là gì? Tầng hay rối.

B2: Nếu chảy tầng Re  2000 thì

Re

Re

64 A





2

;

2 umax

V 





B3: Nếu chảy rối Re  4000 thì max

3

2

;





* tính lớp mỏng chảy tầng



 Re

0 ,

30 d

t  sau đó xác định khu vực chảy:

*

































6 25

, 0 :

nh¸m

thµnh

Khu

6 :

nh¸m toµn hoµn

Thµnh

4 :

cã tron

Thµnh

t

t t







Trạng thái chảy rối trong thành trơn thủy lực

4 Re

3164

,

0



tr



d







4.6.7.4 Khu vực thành không hoàn toàn nhám

4 / 1

) Re

68

(

11

,

0 



d



4.6.8 Phương trình Sêdi

• Công thức Maninh (1890) áp dụng cho dòng chảy đều:

6

/

1

1

R

n

• Công thức Phoóccơrâyme (1923):

/

1

1

R

n

C  thích hợp với kênh hở có 0,02n0,03 (không cỏ, không sạt lở, không có đá lớn)

• Công thức N N Pavơlốpski: áp dụng cho 0,1R3,05,0m và n0,04

y

R

n

C1 yy(n,R)0,132,5 n 0,75( n 0,1) R

khi R0,1m thì y1,7 n

khi 0,1R 1 m thì y1,5 n

khi R 1 m thì y1,3 n

Trong các công thức trên, R có đơn vị là mét (m), hệ số C có đơn vị là m / s

Đột mở h c V g V

2

)

2

1 

 (không nên rút  ra vì nếu thế thì phải nhớ rất nhiều, nên để công thức nguyên bản sau đó biến đổi tiếp)

Co hẹp đột ngột

g

v

h c c

2

2 2



 ; 0,5(1 ) 0,5(1 22)

D

d







4.8 Dòng chảy qua lỗ

gH 2 gH

2

1

v

c

c



trong đó

c c

1









 gọi là hệ số vận tốc của lỗ (xuất hiện trong công thức tính vận tốc)

Lưu lượng chảy qua lỗ sẽ bằng:

gH 2 v

v

Q cc  c 

đặt ,  là hệ số lưu lượng của lỗ (xuất hiện trong công thức tính lưu lượng)

gH

2

Q   0,61,   0 , 63, 0,97, c 0,065

4.9 Dòng chảy qua vòi hình trụ gắn ngoài cột áp không đổi.

gH

2

Lưu lượng của vòi sẽ bằng:

gH 2 gH

2 v

82

,

0







Tính độ cao chân không trong vòi

H

75

,

0

h ck 

4.9 Tính toán thủy lực đường ống

4.9.2 Tính đường ống dài

a) Đường ống nối tiếp



i

i

2

K

l

Q

H

b) Đường ống nối song song

2 n

2 n n 2

2

2 2 2 2 1

2 1 1 B A d

K

Q l

K

Q l K

Q l H H











 Q1 Q2 Qn Qi

Q

c/ đường ống phân phối nước liên tục:

l K

Q H l q Q

o T

2

; 55

,





TỪ ĐÂY TRỞ ĐI   1

CHƯƠNG 5: DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG LÒNG DẪN HỞ

i K Ri C

v

Hệ số Sêdy C(

s

m

) tùy thuộc vào n thì sẽ có các công thức khác nhau chú ý 2 công thức đầu Với Mặt cắt kênh phức tạp

Nhám dẫn xuất:

































n i i i n

n n ds

n n

n n

2

2 1

2 2

2 2 1

2 1

5.2 Mặt cắt tốt nhất về thuỷ lực

h

b





Mặt cắt chữ nhật là 1 trường hợp của mặt cắt kênh hình thang khi   90 0, m=0 vậy  2

h b

5.3 Phương pháp xác định độ sâu dòng chảy đều Phương pháp thử dần

Nội dung: Xác định mô đun lưu lượng

i

Q

0  , từ công thức K C R, cho một loạt các hi xác định được các i,Ri,Ci và Ki tương ứng, giá trị hi nào có K i K0là giá trị h0 cần tìm

5.3.2 Bài toán thiết kế mặt cắt

- Xác định lưu lượng Q, cho trước: bề rộng b,hệ số mái dốc m,độ dốc đáy i,hệ số nhám n, chiều sâu mực nước h

- Xác định độ dốc đáy i, cho trước b,m,Q,n,h

- Xác định kích thước kênh, cho trước: m,Q,n,i

- Kiểm tra vận tốc cho phép trong kênh: vmin vvmax

CHƯƠNG 6 : DÒNG CH Y ẢY ỔN ĐỊNH KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM TRONG ỔN ĐỊNH KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM TRONG N ĐỊNH KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM TRONG NH KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM TRONG U THAY ĐỔN ĐỊNH KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM TRONG I CH M TRONG ẬM TRONG LÒNG D N L NG TR ẪN LĂNG TRỤ ĂNG TRỤ Ụ

Khái niệm về dòng không đều J ≠ Jp ≠ i

Chuyển động không đều thay đổi gấp: ví dụ nước nhảy

6.1.1 NĂNG LƯỢNG ĐƠN VỊ MẶT CẮT

Năng lượng đơn vị của dòng chảy là:

g

v p z

E

2

2



 





năng lượng đơn vị tại mặt cắt

2

1 1

1 1

2

  v

e h

g



Như vậy đối với dòng đổi dần ta luôn có:

e = E – a;de 

i J dl

6.2 ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI.SỐ FROUDE SỐ FROUDE VÀ TIÊU CHUẨN PHÂN BIỆT CÁC TRẠNG THÁI CHẢY

6.2.1 Độ sâu phân giới

2

2

 k 

k

Q

g



 Vậy: với một lưu lượng đã cho và với một mặt cắt xác định độ sâu phân giới là độ sâu mà làm cho tỷ năng mặt cắt tại một mặt cắt nào đó đạt giá trị nhỏ nhất

Độ sâu phân giới chia đồ thị e = f(h) thành 2 phần:

(h > hk): e đồng biến với h de 0

dh

  → Trạng thái chảy êm (do h tăng thì V giảm nên gọi là chảy êm)

(h < hk): e nghịch biến với h de 0

dh

  → Trạng thái chảy xiết 6.2.1.1 Các xác định hk:

a Cách 1 : Căn cứ vào định nghĩa độ sâu phân giới

b Cách 2 : Theo phương pháp giải tích

Phương pháp thử dần ,Phương pháp đồ thị

Với mặt cắt hình chữ nhật:

2

k

h















3

kcn

k h

2 3 2

m h Q

h





Với mặt cắt hình tam giác:

2 5

2 Q h

gm



 ; Với mặt cắt hình Parabol:

2 4

k

27 Q h

64g.p





6.2.2Độ dốc phân giới i ốc phân giới i d c phân gi i i ới i k

k k k k

R C

Q

2



 6.2.3 Số Froude và tiêu chuẩn phân biệt các trạng thái chảy

6.2.3.1 S Froude ốc phân giới i B

g

Q

2





 6.2.3.2 Phân biệt trạng thái chảy

So sánh h và hk ta có 3 trường hợp sau:

h > hk: dòng chảy ở trạng thái chảy êm

h < hk: dòng chảy ở trạng thái chảy xiết

h = hk: dòng chảy ở trạng thái chảy phân giới

Dựa vào quan hệ giữa h với các thông số khác ta có bảng phân biệt trạng thái chảy

Trạng thái chảy

Phân loại theo

Êm Phân giới Xiết

> hk

= hk

< hk

< ik

= ik

> ik

> 0

= 0

< 0

< 1

= 1

> 1

6.3 Phương trình vi phân cơ bản của dòng chảy ổn định thay đổi chậm trong kênh hở DẠNG 2: Khảo sát sự biến thiên năng lượng dọc theo dòng chảy

dl dl dl   dl  

D NG 3: ẠNG 3: Khảo sát sự biến thiên chiều sâu dọc theo dòng chảy

Fr

J i B g Q

J i dl

dh















1

2





6.4 Khảo sát các dạng đường mặt nước trong lòng dẫn lăng trụ

CÁCH XÁC ĐỊNH KHÔNG ĐỀU THAY ĐỔI CHẬM TRONGNH D NG ẠNG 3: ĐƯỜNG MẶT NƯỚC Kênh độ dốc đáy thuận NG M T NẶT NƯỚC Kênh độ dốc đáy thuận ƯỚC Kênh độ dốc đáy thuận C Kênh độ dốc đáy thuận ốc đáy thuận đ d c áy thu n ận

Tại khu (a) & (c) chỉ có đường nước dâng Tại khu (b) chỉ có đường nước hạ

Đường mặt nước có xu hướng tiệm cận với đường N-N và bị mất liên tục khi gặp K-K 6.5 Tính và vẽ đường mặt nước trong kênh hở

6.5.1 Tính chiều dài đường mặt nước

6.5.1.1 Phương pháp cộng trực tiếp (Tramônxky)

Từ: de i J

dl   chuyển thành phương trình sai phân: e i J

l



 

2

1 2

1 2

J J i

e e l











6.5.1.2 Các bài toán thường gặp tính khoảng cách giữa hai mặt cắt ;hoặc gọi tên đường mặt

nước và vẽ định tính đường mặt nước (bài này cần xác định ho, hk từ đó suy ra loại đường mặt nước, sau đó đưa h sẽ được đường mặt nước khu nào)

6.6 Nước nhảy

2 2 2

2 0 1

1

1

2











C

g

Q y

g

Q







Đâylà PT cơ bản của nước nhảy hoàn chỉnh

6.6.5.Tính chiều sâu liên hiệp trong lòng dẫn lăng trụ

6.6.5.1 Mặt cắt bất kỳ

giải bằng cách tính đúng dần hoặc dùng đồ thị

6.6.5.2 Mặt cắt chữ nhật

2 1

2 1

1 3

1

1

































h

h h

2 1

2 1

2 3

2

2

































h

h h

Chiều dài nước nhảy có thể tạm lấy l nn 4 h, 5 2

CHƯƠNG 7: ĐẬP TRÀN

7.1 Khái niệm và phân loại đập tràn Công thức tổng quát tính lưu lượng qua đập tràn

7.1.3 Công thức tổng quát tính lưu lượng qua đập tràn

2 / 3 0

2 H g mb

7.2 TÍNH LƯU LƯỢNG QUA ĐẬP TRÀN MẶT CẮT THỰC DỤNG

Điều kiện cần: 0,67H <  <(2-3)H

Nếu diện tích mặt cắt dòng chảy thượng lưu t  4 b.H Lưu tốc nhỏ, bỏ qua cột nước

g

v

2

2 0



coi H 0 H để tính toán

7.2.3 Điều kiện chảy ngập và hệ số ngập

Chảy ngập: 2 điều kiện

a) Mực nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập h n h h P 0

b) Dòng chảy sau đập là dòng chảy êm, ngập đỉnh, nối tiếp với hạ lưu bằng nước nhảy ngập hoặc không có nước nhảy

Điều này xảy ra khi

g

P

z P

z

.













 với

g p

P

z

.













phụ thuộc 











P

H

tra bảng 4.1 (Phùng Văn Khương.2000)

7.2.4 Ảnh hưởng co hẹp bên

Đập có nhiều khoang, cùng bề rộng b

Công thức tính hệ số co hẹp  

b

H n

n mt

2 0

mb

 : Hệ số co hẹp do mố bên

mt

 : Hệ số co hẹp do mố trụ

7.3 TÍNH LƯU LƯỢNG QUA ĐẬP TRÀN ĐỈNH RỘNG

Điều kiện cần (2-3)H <  < (8-10)H

Lưu lượng Qv    2gH0 h

Mặt cắt chữ nhật  b h biến đổi công thức được 3 / 2

0

2 H g mb

Q 

Trong đó hệ số lưu lượng m k 1  k (Đặt

0

H

h

Xét chỉ tiêu ngập

Chỉ khi mức nước hạ lưu dâng lên, khiến dòng chảy trên đỉnh đập hoàn toàn ở trạng thái chảy êm (h>hk), thì lúc đó mới là chảy ngập

Nhiều tác giả có các kết quả khác nhau, Nhưng đều thống nhất về bản chất vật lý của quá trình chuyển từ chảy không ngập sang chảy ngập cho các trị số phân giới vào khoảng

0 , 75 0 , 85

0

















pg

n

H

h

Hoặc   1  , 2 1 , 4











pg k

n

h h

CHƯƠNG 8 NỐI TIẾP VÀ TIÊU NĂNG Ở HẠ LƯU CÔNG TRÌNH

I/ Xác định hình thức nối tiếp ở hạ lưu công trình

b

Q q P

m,  , ,  , xác định hình thức nối tiếp ở hạ lưu công trình

P H E g

m

q

3 / 2

2 (nếu cho Ho rồi thì thôi bước này)

2 / 3

)

(

o

c

E

q

F



 

Có F( c) tra bảng các hình thức nối tiếp công trình được c h c c E o

Có F( c) tra bảng các hình thức nối tiếp công trình ở cột có  đầu bài cho

o c

c

c" h "  " E

So sánh (chú ý tùy thuộc vào kết quả bài tính mà lấy 1 trong 3 ý sau):

h

h "  : nối tiếp hạ lưu bằng nước nhảy phóng xa

h

h "  : nối tiếp hạ lưu bằng nước nhảy tại chỗ

h

h "  : nối tiếp hạ lưu bằng nước nhảy ngập

II/ Xác định chiều dài phóng xa

Với câu này quay lại bài toán xác định khoảng cách giữa hai mặt cắt hc và hh’

B1: hc đã tính ở mục I

2 1 2

1 2

3

































h

k h

h

h h

h

B3:

2

' '

c h

c h

h h

h h J J i

e e J

i

e

l

















III/ Xây dựng công trình tiêu năng đào bể hoặc xây tường (câu này dành sau cùng nếu còn thời gian )