TÀI LIỆU BÀI TÂP THỦY LỰC

BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 2.1 Xác định áp lực dư nước lên cửa van cống tháo nước có chiều cao a = m, chiều rộng b = 5m Biết chiều sâu mực nước trước cống h = (m) h A a b B 2.2 Xác định áp lực dư nước lên cửa van cống tháo nước có chiều cao a = m, chiều rộng b = 5m Biết chiều sâu mực nước trước cống sau cống h = (m) H = (m) h A a H b B 2.3 Xác định tổng áp lực nước tác dụng lên cửa van AB có dạng ¼ hình trụ, đường sinh b = (m), bán kính cong cửa van R = (m) Độ sâu mực nước trước cửa van h = 2(m) h A O R B BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I o 2.4 Cho phẳng AB, đặt nghiêng góc 45 , chứa nước đến B, phía lớp dầu với tỷ trọng dầu  = 0,8 Biết h = 3m, h = 7m Tính áp lực dư lên phẳng AB? d d o Biết chiều rộng b = 4m hd 45° dÇu h0 B N-íc b a A 2.5 Một cánh cửa tiết diện hình chữ nhật có:  = Lb = 31 (mm) độ dày  = 10 cm, trọng lượng riêng cánh cửa  = 2,5 kN/m Một đối trọng có trọng lượng G = kN Tính độ sâu h để cánh cửa cân hình vẽ Với  = 60 o 2.6 Cho mặt cong dạng hình cầu, đặt đắy bể, bán kính R = 1m, đặt ngập nước độ sâu H = 5m Xác định áp lực dư tác dụng lên mặt cầu? A B BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I o 2.6 Cánh cửa cống AB dạng cung tròn, góc 60 , chiều rộng b = 6m Mực nước hồ chứa cao ngang điểm A, bán kính cung tròn R = 5m Tính áp lực dư lên mặt cong AB? A O 60° R R B o 2.7.1 Cánh cửa cống AB dạng cung tròn, góc 45 , chiều rộng b = 10m Mực nước H = 4m, bán kính cung tròn R = 6m Tính áp lực dư lên mặt cong AB? H B O A BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I o 2.7.2 Cánh cửa cống AB dạng cung tròn, góc 45 , chiều rộng b = 10m Mực nước H = 4m, bán kính cung tròn R = 6m Áp suất dư mặt thoáng bể chứa p = 0,2 at d Tính áp lực dư lên mặt cong AB? pdo H B R A o 2.7.3 Cánh cửa cống AB dạng cung tròn, góc 45 , chiều rộng b = 10m Mực nước H = 4m, bán kính cung tròn R = 6m Áp lực theo phương X là P = 1000 kN x Tính áp lực dư lên mặt cong AB? H B O A BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I o 2.7.4 Cánh cửa cống AB dạng cung tròn, góc 45 , chiều rộng b = 10m Mực nước H = 4m, bán kính cung tròn R = 6m Mực nước bên cống dâng cao ngang điểm B Tính áp lực dư lên mặt cong AB? H B O R A BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 3.1 Vòi phun nước cứu hỏa có đường kính giảm từ D = 20mm đến d = mm Tìm lực tác dụng vòi vào dòng nước, biết áp suất p = 200 kN/m d D pd d (1) 3.2 Đường ống dẫn nước đặt mặt phẳng nằm ngang có đường kính giảm từ d = 100mm Tìm lực tác dụng dòng nước vào ống, biết áp suất trước chỗ uốn cong p = 200 kN/m , lưu lượng dòng chảy ống Q = 22 l/s d1 v1 p 3.3 Nước có lưu lượng Q = 20 l/s, chảy qua đoạn ống uốn cong 180 o đặt mặt phẳng nằm ngang Đường kính ống giảm dần từ d1 =75 mm đến d2 = 50 mm Áp suất cửa vào p1 = 2at Xác định phản lực R đoạn ống d1 v2 p2 d2 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 3.4 Một vòi phun cứu hỏa có đường kính giảm nhanh từ 10 cm đến cm.Biết lưu lượng dòng chảy qua vòi phun 32 l/s, tổn thất lượng qua phần thu hẹp dần đầu vòi phun: hc  v  v1 2  0,04 Q D v2 d v1 2g Xác định lực giữ F để vòi phun cân F Bài 3.4 3.5 Một dòng nước phun vào Q v2 phẳng đặt nghiêng góc  = 60o, lưu lượng dong nước Q = 50 l/s, vận tốc v1 = 20m/s Dòng nước tách làm dòng có vận tốc v2 = v3 = 20m/s Tấm 60 o Q v1 chắn cố định, bỏ qua ma sát trọng lượng dòng tia Xác định phản lực R chắn Q3 v3 tác động vào dòng tia Bài 3.5 Tính lưu lượng dòng Q1 Q2 3.6 Tia nước từ vòi phun có đường kính d = 40mm với vận tốc v phun theo phương ngang Khi gặp phẳng đặt vng góc với nó, tia nước v2  Q v1 phân làm phần: Phần dọc theo phẳng có lưu lượng Q3, phần lệch góc  so Q2 P với phương ngang với lưu lượng Q2 = 2Q3 Bỏ qua trọng lượng khối chất lỏng lực ma sát Biết lực P để chắn cân P = 456 N Tính lưu lượng dòng chảy khỏi vòi phun Q3 v3 Bài 5.6 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I : Xác định trạng thái chảy nước nhiệt độ t = 20oC chảy ống tròn d = 350 mm với lưu lượng Q = (l/s) 2: Nước chảy ống tròn d = 350 mm với lưu lượng Q = l/s Trong điều kiện nhiệt độ nước 0oC trạng thái chảy ống nào? 3: Xác định tổn thất lượng dòng chảy nước nhiệt độ t = 0oC chảy ống tròn d = 350 mm, dài L = 1000 m với lưu lượng Q = l/s 4 Một ống dẫn nước có đường kính d = 150mm, dài l = 1000m Đường ống có lưu lượng Q = 15 l/s, nhiệt độ nước t = 20oC ( = 0,0101 cm2/s), độ nhám tuyệt đối  = 1,35 mm Xác định tổn thất dòng chảy đường ống Một ống dẫn nước có đường kính d = 150mm, dài l = 1000m Tổ n thấ t ̣c đường của đường ố ng là 10m cô ̣t nước, nhiệt độ nước t = 20oC ( = 0,0101 cm2/s), độ nhám tuyệt đối  = 1,35 mm Xác định lưu lươ ̣ng dòng chảy đường ống 6: Một ống bê tông cốt thép, dẫn nước tự chảy từ sông vào bể chứa, lưu lượng Q = m3/s Xác định cao trình mực nước bể chứa (2) Biết, chiều dài đường ống L = 45m, đường kính ống d = 800 mm, nước 20 oC ( = 0,0101 cm2/s), độ nhám tuyệt đối ống  = 1mm Biết cao trình mực nước bể 1 = 10 (m) Áp suất mặt thoáng trước đập pt = 1,1 at 1 p t 2 d v0 L BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 4.7: Một ống bê tông cốt thép, dẫn nước tự chảy từ sông vào bể chứa o Biết, chiều dài đường ống L = 45m, đường kính ống d = 800 mm, nước 20 C ( = 0,0101 cm /s), độ nhám tuyệt đối ống  = 1mm Biết cao trình mực nước bể 1,  = 12 (m),  = (m) Đầu ống có lưới chắn rác hệ số tổn thất  = 2 v Xác định lưu lượng dòng chảy Q? 1 2 d v0 L Tháo nước từ bể chứa lớn đường ống, có đường kính ống d = 10 cm, dòng chảy ống trạng thái ổn định, chảy khu sức cản bình phương, với n = 0,013 Kích thước cho hình vẽ Hệ số tổn thất cục khủyu  = 1,7 u Tính lưu lượng dòng chảy khỏi bể? Biết H = 10 m L = 5m u L = 5m H d v2 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I Dòng chảy từ bể A sang bể II qua đường ống có: L = 15 m; d = 10 cm L = 1 m; d = 18 cm Dòng chảy khu sức cản bình phương, ống có hệ số nhám Manning n = 0,011 Mực nước hai bể H = 12 m, H = m Xác định lưu lượng dòng chảy ống Vẽ đường đường đo áp H1 L2 d H2 A L1 d C B 10 Tháo nước từ bể chứa khí ống có đường kính d, biết cột nước H = m, z = m, chiều dài đoạn ống L = 10 m Trên ống có = 15 m L AB BC khóa K2 nằm đoạn BC, với tổn thất cục  = 2, tổn thất điểm uốn B  K B o = 1,2 Đường ống có độ nhám tuyệt đối  = 1,2 mm, nước nhiệt độ 20 C Vận tốc dòng chảy đo ống v = 3,4 m/s Tính đường kính ống d áp suất chân không lớn ống? H B A K2 z C 10 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I Hệ thống gồm bể chứa, bể A cấp nước ổn định từ đường ống với lưu lượng q, từ bể A nước chảy vào bể B qua lỗ có đường kính d = 10 mm Nước từ bể B chảy vào khơng khí qua lỗ có đường kính d = 15 mm Biết mực nước bể B h = 27 cm Hệ thống làm việc ổn định B Xác định độ cao mực nước h bể A A Với đường kính d h = ½ h B A q hA QA hB Q B Nước từ bể chứa có cột nước h = 1,5m không đổi, thành bể chứa có lỗ tháo nước có đường kính d = 9cm Xác định lưu lượng qua lỗ biết dòng chảy ổn định tia nước phun với khoảng cách x = 2,2m, hệ số lưu tốc max  = 0,85 hệ số lưu lượng  = 0,6 L Ho H O v x h x max y 11 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I Trên thành bể nước có lỗ vòi độ sâu H, đường kính lỗ, vòi d = d = 0,1 m;  = 0,6; µ = 0,8 Xác định độ sâu cột nước tác dụng H v l l v bể chứa, biết hệ thống chảy ổn định độ chênh lưu lượng dòng chảy qua lỗ vòi Q = l/s H Ql Qv Cho bể chứa chảy ổn định thơng với Số liệu lỗ, vòi sau: Lỗ 1: d = 10 cm; Lỗ 2: d = 30 cm; H = m 2 Lỗ 3: d = 0,2m; Vòi 4: d = 0,2m; H = 2,5m 4 Tính lưu lượng chảy qua lỗ, vòi 12 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 5 Nước từ ngăn bình kín chảy xuống ngăn qua lỗ có đường kính d = 30 mm, sau chảy ngồi khơng khí qua lỗ tròn có đường kính d = 35 mm Ngăn có đặt áp kế, đo áp suất dư p = 0,5 at Mực nước d ngăn chảy ổn định đo h = m; h = m Xác định lưu lượng chảy qua lỗ pd Q h1 h2 Q 5.6 bể chứa nước ngăn vách ngăn có lỗ với diện tích  = 2 0,4 dm ;  = 0,85 dm Ở ngăn cuối có lỗ diện tích  = 0,5 dm Trong H = m, hệ số lưu lượng qua lỗ  = 0,62 Xác định lưu lượng nước khỏi hệ thống hệ thống bể chảy ổn định const const const H1 1 2 3 Q Bµi 10.5 13 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 2 Bể chứa hình trụ có kích thước  = m ;  = m ; h = m h = 3,2 2 m Đóng kín lỗ đáy, cấ p nước ổ n đinh ̣ vào bể lưu lươ ̣ng q = 12 (l/s) Tính thời gian cấ p đầ y? Đầ y bể , mở lỗ ở đáy Thời gian tháo cạn bể chứa T = 20phút 19giây Xác định diện tích lỗ  để tháo cạn? 2 h2 1  h1 Q Bể chứa nước hình trụ tròn có diện tích đáy S = m Cao H = m o Bể có lỗ, lỗ đáy lỗ thành bên (có độ sâu tâm lỗ H = ½ H ) o Diện tích S lỗ Cần tháo cạn bể chứa phút diện o tích lỗ S bao nhiêu? o S Q1 H0 H1 Q2 14 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 9: Xác định thời gain tháo cạn bể chứa hình trụ tròn đầy nước đặt nằm ngang, có đường kính D = 2,4 m; dài L = m Lỗ tháo nước có diện tích  = 1,76 dm ;  = 0,64 10 Bể chứa gồm phần: phía hình trụ tròn có đường kính d = 2m, cao H = 4m, phía nửa hình cầu có bán kính R = 1m Đóng kin ̣ vào bể lưu lươ ̣ng q = 15 (l/s) Tính thời ́ lỗ đáy, cấ p nước ổ n đinh gian cấ p đầ y? Đầ y bể , mở lỡ ở đáy có đường kính d =8cm Tính thời gian tháo cạn bể? o d H A R B Q 15 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I Hệ thống gồm đường ống nối song song với nhau, lưu lượng chảy vào hệ thống qua điểm A Q = 80 (l/s) Loại ống thường (n = 0,0125), dòng chảy khu sức cản bình phương Xác định lưu lượng chảy ống tổn thất cột nước hệ thống zA H èng ®o ¸p Q L1 = 500m d = 150mm Q1 A Q2 Q3 zB L2 = 350m d = 150mm B L3 = 1000m d = 200mm Nước chảy từ tháp A độ cao 15 (m) sang điểm B, biết lưu lượng cần B = 15 (l/s) Hệ thống đường ống, kích thước đường ống hình vẽ, biết dòng chảy khu sức cản bình phương, loại ống có n = 0,011 zA Q B= 15 l/s L 2= 400m d2 = 150mm Q2 A Q1 C Qv L = 300m d 1= 250mm L 3= 350m d = 200mm Q m Q th = 15 l/s 16 zB Q2 Q4 D L 4= 250m d = 125mm B BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I Xác định lưu lượng nước chảy khỏi bể chứa A D Nếu lưu lượng cần dùng điểm B C Q = 12 l/s Q = 18 l/s Vẽ đường đo áp, biết B C loại ống thường, có hệ số nhám n = 0,0125, dòng chảy khu sức cản bình phương z A = +12,8m z D = +10,5m Q B = 12 l/s L1= 343m d1 = 200mm A L = 368m Q C = 18 l/s L = 236m d3 = 100mm 0.0 d = 150mm D C B Nước từ tháp chứa A dẫn đến điểm tiêu thụ qua hệ thống cấp nước (hình vẽ) Ở điểm cuối D lưu lượng cấp Q = l/s, Z = 16m, loại ống bình D D thường có hệ số nhám n = 0,0125, dòng chảy khu sức cản bình phương Tính đường kính ống d = ? z A = +28,0m Q D =9 l/s L = 320m d4 = ? A L1 = 343m d1 = 200mm B L = 368m d2 = 150mm C ZD= 0.0 L3 = 236m d = 100mm Q th1 = 20 l/s 16 m D Q th2 = 12 l/s Nước từ tháp chứa A dẫn đến điểm tiêu thụ qua hệ thống cấp nước (hình vẽ) biết L1= 250m, d1 =200mm, L2 = 280m, d2 = 175mm, L3 = 320m, d3 = 125mm, L4 = 600m, d4 = 175mm Loại ống thường có hệ số nhám n = 0,0125, dòng chảy khu sức cản bình phương Tính cao trình nước D zD = ? z A = +28,0m Q C = l/s L d4 A L1 d L d2 L3 d C B Q th2 = 12 l/s 17 Q D =10 l/s ZD= 0.0 D ? BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I BẢNG TRA HỆ SỐ K DỊNG CHẢY KHU SỨC CẢN BÌNH PHƯƠNG 1 K  C R với C  R n TT d (mm)  (m2) 10 11 12 13 14 15 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 0.002 0.004 0.008 0.012 0.018 0.024 0.031 0.040 0.049 0.059 0.071 0.083 0.096 0.110 0.126 Hệ số K (l/s) ống n = 0,011 ống thường n = 0,0125 ống bẩn n = 0,013 9.61 28.33 61.02 110.63 179.89 271.36 387.42 530.38 702.44 905.71 1142.25 1414.03 1723.00 2071.03 2459.97 8.46 24.93 53.69 97.35 158.31 238.79 340.93 466.74 618.15 797.03 1005.18 1244.35 1516.24 1822.51 2164.78 8.13 23.97 51.63 93.61 152.22 229.61 327.82 448.79 594.37 766.37 966.52 1196.49 1457.92 1752.41 2081.52 18 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 1: Cho kênh hình thang cân: b = 21,15m; h = 2,35m; m = 2; n = 0,025, o i = 0,0004 Tính Q? Dòng chảy kênh mặt cắt hình thang cân có Q = 1,1 m /s; m =1,25; n = 0,025; i = 0,0006 Hãy xác định b h theo điều kiện có lợi thủy lực o 3: Xác định b h kênh mặt cắt hình thang cân biết Q = 19,6 m /s; o n = 0,025; m = 1; i = 0,0007; v = 1,3 m/s 4: Tính độ sâu chảy h kênh dẫn hình thang cân có b = 1,2 (m); m = o 1,25; n = 0,025; i = 0,0006; Q = 1,1 m /s Dòng chảy kênh hình thang có i = 0,0009; m = 2; n = 0,02; h = o 2,5m Xác định lưu lượng dòng chảy kênh mặt cắt có lợi thuỷ lực Xác định mặt cắt kênh vận tốc dòng chảy kênh v = 0,95.v max 6: Một dòng chảy kênh hình thang cân có lưu lượng Q = 45 (m /s), n = 0,013; b = (m); m = 1 Xác định độ dốc đáy kênh i điều kiện mặt cắt có lợi thủy lực Biết vận tốc cho phép khơng xói kênh [v ] = 1,0 m/s Đánh giá điều kx kiện ổn định kênh trường hợp bất lợi nhất? Nếu kênh không ổn định, độ dốc đáy kênh lớn (i bao nhiêu? 19 ) để kênh ổn định max ... = 2Q3 Bỏ qua trọng lượng khối chất lỏng lực ma sát Biết lực P để chắn cân P = 456 N Tính lưu lượng dòng chảy khỏi vòi phun Q3 v3 Bài 5.6 BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I : Xác định trạng thái chảy nước... dâng cao ngang điểm B Tính áp lực dư lên mặt cong AB? H B O R A BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I 3.1 Vòi phun nước cứu hỏa có đường kính giảm từ D = 20mm đến d = mm Tìm lực tác dụng vòi vào dòng nước,... bán kính cung tròn R = 6m Áp lực theo phương X là P = 1000 kN x Tính áp lực dư lên mặt cong AB? H B O A BÀI TẬP THỦY LỰC PHẦN I o 2.7.4 Cánh cửa cống AB dạng cung tròn, góc 45 , chiều rộng b