Trình bày các tính chất cơ bản của chất lỏng.. Trình bày thí nghiệm của Newton với chất lỏng thực, viết công thức tính ứng suất tiếp, lực ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động.. Trìn
Trang 1ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
số tín chỉ (3;0;0) PHẦN I: LÝ THUYẾT
1 Trình bày các tính chất cơ bản của chất lỏng Sự giống và khác nhau giữa chất lỏng và chất khí Cho ví dụ minh họa
2 Trình bày các lực tác động lên chất lỏng Khái niệm và tính chất của áp suất thủy tĩnh
3 Trình bày thí nghiệm của Newton với chất lỏng thực, viết công thức tính ứng suất tiếp, lực ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động
4 Thiết lập phương trình cơ bản thủy tĩnh, ý nghĩa của phương trình
5 Nêu định nghĩa và viết phương trình mặt phẳng đẳng áp Trình bày tính chất của mặt phẳng đẳng áp
6 Trình bày các loại áp suất Biểu đồ phân bố và các dụng cụ đo áp
7 Trình bày định luật Acsimet, điều kiện cân bằng của một vật ngập hay chìm một phần trong chất lỏng
8 Trình bày nội dung hai phương pháp nghiên cứu chuyển động của chất lỏng
Ưu nhược điểm của từng phương pháp
9 Trình bày các yếu tố thủy lực của chất lỏng, cho ví dụ minh họa
10 Thế nào là đường dòng, dòng nguyên tố chất lỏng Viết phương trình liên tục ở dạng tổng quát
11 Phát biểu định luật Pascal và những ứng dụng cơ bản của định luật này
12 Thế nào là tổn thất đường dài, tổn thất cục bộ, cho ví dụ minh họa Nêu phương pháp xác định tổn thất
13 Trình bày thí nghiệm Reynolds và rút ra kết luận
14 Trình bày các ứng dụng của phương trình Becnuli
15 Trình bày điều kiện để sử dụng phương trình Becnuli, viết phương trình becnuli cho toàn dòng chảy của chất lỏng thực
16 Dựa vào thí nghiệm của Reynolds hãy trình bày các tiêu chí để phân loại các trạng thái của dòng chảy
17 Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm pittông
18 Trình bày điều kiện để sử dụng phương trình Becnuli, viết phương trình becnuli cho dòng nguyên tố của chất lỏng thực
19 Nêu khái niệm tổn thất cục bộ, cách xác định và một số công thức phổ biến để xác định tổn thất cục bộ
20 Trình bày hiện tượng xâm thực máy thủy lực và các tác hại của nó
21 Các thông số chính của chất khí Phương trình cơ bản chuyển động một chiều của chất khí
22 Các trạng thái dòng chảy Trình bày dòng chảy qua lỗ, qua vòi
23 Phân loại máy thủy lực Các thông số cơ bản của máy thủy lực
Trang 224 Phương trình cơ bản của máy thủy lực
25 Thông số cơ bản của bơm Vẽ sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm ly tâm
PHẦN II: BÀI TẬP Bài 1
Xác định chiều dày trung bình 𝛿𝑐 của lớp cặn muối trong một ống nước (tuyệt đối kín) có đường kính trong d=0,3 m và chiều dài L =2 km Khi xả một lượng nước
dw =0.05m3 thì áp suất trong đường ống giảm đi một lượng là dp =1.106
Pa Lớp cặn phân bố đều theo đường kín và chiều dài Cho biết hệ số nén thể tích 𝛽𝑤 =
1
2∗109 𝑃𝑎−1
Bài 2
Đường ống thép có đường kính d= 0.4 m và chiều dài λ = 1 km được lắp đặt dưới
áp suất p=2.106
Pa và nhiệt độ 𝑡1 = 100𝐶 Xác định áp suất của nước trong ống khi tăng nhiệt độ lên 𝑡2 = 150𝐶 do nung nóng bên ngoài Cho biết 𝛽𝑤 = 5 ∗
10−10 𝑃𝑎−1; 𝛽𝑡 = 155 ∗ 10−6 𝐶−1
Bài 3 Xác định sự thay đổi mật độ của nước khi đun sôi từ t1 =7 oC đến t2 =97oC, biêt βv = 400*10-6oC-1
Bài 4 Xác định thể tích nước cần đổ thêm vào đường ống có đường kính d
=500mm dài 1000m để tăng áp suất lên một lượng ∆p=5*106
Pa ( bỏ qua biến dạng của đường ống) Biết hệ số nén của nước là βp = 1
2∗10 9 𝑃𝑎−1
Bài 5 Đường ống dẫn nước có đường kính trong d =500mm, dài l=1000m chứa
đầy nước ở trạng thái tĩnh dưới áp suất p= 4at và nhiệt độ to =5 oC Biết hệ số giãn
nở do nhiệt độ của nước βt =0,000014 và hệ số nén βp = 1/2100 cm2/kG Bỏ qua sự biến dạng và nén giãn nở của thành ống Xác định áp suất trong ống khi nhiệt độ trong đường ống tăng lên t1=15 oC
a, Ap suất thủy tĩnh
Bài 6 Một bình kín chứa dầu (có tỉ trọng δ=0.8) và nước như hình vẽ Biết áp suất
dư khí trong bình đo được P =1 kPa, chiều cao các đoạn H1 = 1,5m, H2 = H3
=0,5m Xác định chiều cao cột nước h1 và h2
Trang 3Bài 7 Một thùng có 2 ngăn chứa nước và thủy ngân (tỉ trọng δ = 13,6) như hình
vẽ Ngăn thư nhất kín và ngăn thứ 2 thông với khí trời Biết H1 =3 m, H2 = 2,9 m
và H3 = 0,8 m
a, Xác định áp suất khí Po trong ngăn thứ nhất
b, Muốn cho mực nước và thủy ngân ngang nhau thì áp suất po phải bằng bao nhiêu
Bài 8 Một ống chữ U thông với khí trời chứa nước và một chất lỏng lý tưởng có
tỷ trọng δ như hình vẽ
a, Nếu chất lỏng có δ = 0,8 và chiều cao H =50 cm hãy xác định độ chênh h giữa mặt thoáng của nước và chất lỏng
b, Nếu tăng tỷ trọng của chất lỏng lên thì độ chênh h tăng hay giảm, tại sao ?
Hình bài 6
Hình bài 7
Trang 4Bài 9 Có một hệ thống gồm hai ống hình trụ; ống lớn bên trái kín, áp suất tại điểm
B là PB = 155500 N /m2; ống nhỏ bên phải có tiết diện S =600cm2 với pittông di chuyển bên trên Trong hệ thống chứa hai loại chất lỏng khác nhau có ρ = const, thông với nhau với độ cao h và h1 = 1,2 m; chịu lực F = 350KN và đứng cân bằng (như hình vẽ) Nếu tăng lực F lên 25KN nữa mà thể tích khối khí trong bình vẫn không đổi, hệ thống vẫn cân bằng, hãy tính áp suất tại điểm A
Bài 10 Cho sơ đồ như hình vẽ với những giữ liệu như sau: H = 2 m, a = 0,5 m, h1
= 0,2 m, γHg = 13,6γH20
Tính:
1 Tính giá trị podư?
2 Xác định giá trị áp lực của nước tác dụng lên tấm phẳng AB có chiều rộng
b = 1 m
Bài 11 Cho sơ đồ như hình vẽ với những giữ liệu như sau: h1= 40 cm; γd=7800 N/m3; h2 = 50 cm, γH20 = 9810 N/m3; h3 = 10 cm; γHg = 13,6γH20
Tính giá trị podư?
P 0dö
TN
Hình bài 8
Hình bài 9
Hình bài 10
Trang 5Bài 12 Xác định độ chênh áp suất giữa hai tâm của ống A và B nếu cho biết độ
chênh theo phương thẳng đứng giữa hai tâm h=20cm, các mực nước ngăn cách giữa nước và dầu trong ống đo chữ U biểu diễn như hình vẽ, tỷ trọng của dầu là 0,9
b, tính áp lực
Bài 13 Một van hình chữ nhật giữ nước ABEF có đáy BE nằm ngang vuông góc
với trang giấy có thể quay quanh trục nằm ngang AF như hình vẽ Chiều cao cột nước là h =4m Cho AB =2m; BE =3m Góc α = 300; van có trọng lượng G =20 kgf đặt tại trọng tâm C
1, Tìm áp suất (dư) tại A, B
2, Tìm áp lực nước Fn tác dụng lên van và vị trí điểm đặt lực D
3, Để mở van, cần tác dụng một lực F (vuông góc với AB) bằng bao nhiêu?
d
N TN
P 0dö
H 2 O
20 cm
65 cm
10 cm
hD
H 2 O
DÇu
D C
A
B
Hình bài 11
Hình bài 12
Trang 6Bài 14 Van chữ nhật đặt bên hông của bình chứa hai chất lỏng có tỷ trọng lần lượt
δ1 =0,8 và δ2 = 1 như hình vẽ Áp suất trên mặt thoáng là áp suất khí trời và ho = h1
= 1m Gọi F1 và F2 lần lượt là áp lực của chất lỏng trên và chất lỏng dưới tác dụng lên van Để F1 = F2 thì h2 phải bẳng bao nhiêu?
Bài 15 Một cửa van hình chữ nhật có bề rộng (thẳng góc với trang giấy ) b = 3 m,
dài L =4 m nghiêng một góc α = 30o
như hình vẽ, lấy g = 10 m/s2 và ρnước = 1000 kg/m3
1 Vẽ biều đồ phân bố áp suất của nước tác dụng lên mặt van
2 Xác định áp lực của nước tác động lên van
3 Xác định vị trí điểm đặt áp lực của nước lên van
4 Nếu van quay quanh O và trọng lượng của van đặt tại trọng tâm van (L/2) thì để cân bằng van cần có trọng lượng bao nhiêu ?
Hình bài 13
Hình bài 14
Hình bài 15
Trang 7Bài 16 Trên đoạn ống đẩy quạt gió có đường kính d1 = 200 mm; d2 = 300 mm, không khí chuyển qua với lưu lượng Q = 0,833 m3/s Áp suất dư tại mặt cắt 1 – 1 là
981 N/m2; γkk = 11,77 N/m3 Bỏ qua sự thay đổi trọng lượng riêng của không khí
và sức cản của đoạn ống 1– 2 Xác định áp suất không khí tại mặt cắt 2-2
Bài 17 Xác định lưu lượng nước chảy trong ống Venturi đặt thẳng đứng có D =
30cm, d=15cm, độ chênh mực chất lỏng trong ống áp kế vi phân là 1,16m, tỷ trọng chất lỏng δ =1,25 (hình vẽ)
Bài 18 Nước chảy trong ống rẽ như hình vẽ Đoạn AB có đường kính d1=50mm, đoạn BC có d2=75mm; vận tốc trung bình V2=2m/s Đoạn ống CD có V3=1,5m/s Đoạn ống CE có d4=30mm Biết rằng lưu lượng chảy trong đoạn CD bằng 2 lần lưu lượng chảy trong đoạn CE Bỏ qua tổn thất cột nước, xác định lưu lượng và vận tốc trung bình trong từng đoạn ống và đường kính d3 của đoạn ống CD
Hình bài 16
Hình bài 17
Trang 8Bài 19 Cho đường ống tròn rẽ nhánh với các thông số như hình vẽ phía dưới, hãy
xác định vận tốc nước V3 Cho biết ρnước =1000 kg/m3
Bài 20 Cho sơ đồ dòng chảy như hình vẽ, cho biết Q=12 l/s Tính V1, V2 Bỏ qua mất năng, tính P1 và giá trị lực Fx của dòng chảy tác động lên thành ống
Bài 21 Xác định lực F của dòng chảy tác dụng lên vòi uốn cong 900
, với các thông
số cho trên hình vẽ, cho biết ρnước = 1000 kg/m3
Hình bài 18
Hình bài 19
Hình bài 20
Trang 9Bài 22 Một đoạn cong vuốt nhỏ dần từ đường kính d1 =500 mm đến d2=250 mm
và cong trong mặt phẳng ngang một góc α=450
Nếu trong ống là dầu ρ = 850 kg/m3, áp suất ở mặt cắt nhỏ là 23KN/m2, áp suất tại ở mặt cắt lớn là 40 KN/m2
, lưu lượng của dầu là 0,45m3/s Tính áp lực của dầu lên đoạn ống
Bài 23 Cho sơ đồ dòng chảy như hình vẽ có D =1,2m, d =0,85m, Q2 =Q3 =Q1/2;
Q1 =6 m3/s; P1 =5MPa Bỏ qua mất năng Xác định lực nằm ngang tác dụng lên chạc ba
Hình bài 21
Hình bài 22
Hình bài 23
Trang 10Bài 24 Một vòi có đường kính d =40mm phun dòng nước với tốc độ 15m/s vào
tâm A một tấm OC treo thẳng đứng nặng 1000N Xác định
a, Góc lệch ϴ của tấm tren do vòi nước tạo ra
b, Lực giữ tại mép dưới tấm sao cho tấm ở vị trí thẳng đứng
Bài 25 Cho hệ thống như hình vẽ Mất năng đường dài theo Manning có λ=6*10-2
Mất năng cục bộ bằng 50 % tổng mất năng đường dài Các bình có tiết diện rất lớn
so với ống
1 Tính lưu lượng tình bình 1 sang bình 2
2 Tính áp suất tại B Nhận xét
_Hết
Hình bài 25 Hình bài 24