Huong dan bai tap thuy luc

hướng dẫn giải thủy lực giao thông

HƯỚNG DẪN PHẦN BÀI TẬP MÔN THỦY LỰC Xác định áp suất tuyệt đối p0 chiều cao mức nước h1 ống , số đọc áp kế thuỷ ngân (Hg = 13,6 ) h2 = 0,20 m , h3 = 0,9 m Bài làm  pN = pM + Hg h2 = p0+ n h3+ Hg h2  p0= pN- (n h3+ Hg h2)  p0= pN- (n h3+ n  Hg h2)  p0= 98100- (9810 0,9+ 9810 13,6 0,2)  p0= 62588 (N/m2)  pa= p0+ n.h1  h1=( pa-p0)/ n= (98100-62588)/9810= 3,62 m Xác định độ chênh áp suất điểm A B biết Hg = 13,55 , dầu = 0,8 Độ chênh mực thủy ngân hai nhánh ống: 0,1m, hAB= 0,75m, độ chênh mực thủy ngân nhánh bên phải ống: 0,5m Bài làm p1= pA+ n.1,35 p1= p2+ Hg 0,1= pB + d.0,5 + Hg 0,1 pA+ n.1,35 = pB + d.0,5 + Hg 0,1 p = pA – pB = (d.0,5 + Hg 0,1 ) - n.1,35 p = pA –pB = (n.d.0,5+ n.Hg 0,1 )- n.1,35 p = pA- pB = (0,8.9810.0,5+ 13,55.9810 0,1 )- 9810.1,35 = 3973,05 (N/m2) Một lọ hình trụ dài l = 15 cm , diện tích đáy (  = cm2) , P khối lượng M = 15 g úp xuống nước Giả thiết G=mg h h thành lọ mỏng nhiệt độ khơng khí bình khơng đổi u cầu: Tính h2, h1 Tính h2 p - áp suất khí bình: p = h2 = gh2 Áp lực khơng khí bình tác dụng lên đáy bình cân với trọng lượng lọ : P  G   g.h2   m.g  h2  Tính h1 Áp dụng định luật Bôi- Mariot: p.V= const pa l. = ( pa + p)..(h1+h2) ; p = gh2 M 15  cm   h1  p Al p A  gh2 9,8115 h1   9,925cm 2 9,81  9,8110  BÀI Xác định vị trí trục quay O để van phẳng hình chữ nhật tự động quay mở độ sâu nước thượng lưu H1 > 2.5 m, biết độ sâu H1 D1 H P1 D2 hạ lưu H2= 1.5 m P2 2 H H P1   hc1.1   H  b     b 2 H2 H2 H  b    P2   hc    b 2 Điểm đặt P1: J C1 H1 b.H13 H1 y D1  yC1     yc1.1 12 H b.H  Điểm đặt P2: yD 2 H H  b P  P1  P2    b    b  H  H 22 2 JC2 H2 b.H 23 2H  yC     H yc 2 12 b.H  2   BÀI ( tiếp) yD1 H1 P D1 H P2 l1 l2 D2 l Điểm đặt P: yD2 P  l = P1  l1 – P2  l2     H1  b H H13  H 23 H  H P1l1  P2l2 P1 H1  y D1   P2 H  y D  3  l   2  b P P H  H 2 H1  H 2  b   2,5  1,5  l  1,02 3.2,5  1,5   2 m Vậy vị trí trục quay O cách đáy nhỏ 1,02 m van tự động mở Tính áp lực tâm áp lực nước lên chắn phẳng hình chữ nhật kích thước H x b = 3.5 x (m) Biết h1=3,0m, h2 = 1,4m Tính lực nâng ban đầu T chắn nặng G = 6600 N , hệ số ma sát chắn khe trượt f = 0,35 T h H h T  Vẽ biểu đồ phân bố áp suất dư A h H D1 P1 P2 h D2 Độ lớn áp lực B’ h1 B h2 B’’ h12 9810  32 P1  S ABB ' b  b    88290 N 2 h2 9810  1,2 P2  S ABB" b  b    14126,4 N 2 P = P1 - P2 = 88290 - 14126,4 = 74163,6 N T A h H D P1 D1 P2 h D2 Điểm đặt tổng áp lực ( D) BD1  h1   1m 3 h2 1,2 BD2    0,4m 3 Lực nâng ( T) B’ h1 B h2 B’’ P  BD = P1  BD1 -P2  BD2 88290   14126  0,4 BD   1,11m 74163,6 T = G + f.P = 6600 + 74163,6  0,3 = 28849 N BÀI A Q Một phẳng đồng chất có kích thước OA x b = x (m) , trọng lượng G = 7500 N, chiều sâu nước h = 2,0m Tính trọng lượng đối trọng Q tâm vị trí cân với ( =60o) A Q h P B C D  G h  Độ lớn điểm đặt áp lực nước OB h 22 P   b   b  9810  1  22655N 2 sin   sin 60 OD  OB h    0,77 m 3 sin  sin 60 MO=0  Q  OA - P  OD - G  (OC  cos) = Q P  OD  G  OC  cos   OA 22655  0,77  7500  1,5 cos 600 Q  7689,8 N BÀI 40 Kênh mặt cắt chữ nhật có b = m; Q = 40 m3/s ; h1= h’ = 0,50 m Tính h2= h’’ hw, a, lnn Hướng dẫn Chiều dài nước nhảy Chiều sâu sau nước nhảy     2hk hcn     1 h2  h1     h1      Q  q hk hcn  3 g b g Chiều cao nước nhảy - Công thức O.M.Aivadian: < Fr1 < 400   10  Fr1 h2  h1 3 Ln   Fr1 4.h1.h2 Những công thức thực nghiệm sau áp dụng với: Fr1>10 - Công thức Pa- vơ- lốp- xki: Ln = 2.5(1.9h’’-h’) a = h2 - h1 Tổn thất lượng hw  h2  h1   - Công thức Tréc-tôn-xôp: Ln = 10.3h’ - Công thức Picalôp: Ln = 4h’ - Công thức Saphơranet: Ln = 4.5h’’ 4.h1.h2 BÀI 41 Đập tràn mặt cắt thực dụng hình cong khơng có chân khơng (mtc = 0,46) cao P1= 3,00 m; P = 3,80 m có nhịp nhịp rộng b = m Mố bên trụ vuông cạnh mb = 1, mt = 0,80 Sông thượng lưu rộng B = 80 m Tính lưu lượng H = HTK = m; Chiều sâu hạ lưu hh= 4,20 m Hướng dẫn Q    n mtc  b g H 03 / hn hh  P n   H0 H0    0.2 H0  H   mb  n  1 mt H n  v02 2g  H TK  b  v02 2g Q Q v0   B.H  P1  B.H TK  P1     Q   ;  n ; H  v0  Q BÀI 41 ( tiếp) Thử dần lần 1: Coi H01=H hn hh  P Tra  n1   H 01 H 01  mb  n  1 mt H 01  1  0,2 n b 3/  Q1   1. n1 mtc  b g H 01 Q1 Q1  v01   B.H  P1  B.H TK  P1  Tra  n   1  0,2 hn h P  h H 02 H 02  mb  n  1 mt H 02 n  H 02  H  2g  H TK   v012 2g 3/  Q2    n mtc  b g H 02 b Q1  Q2 So sánh Q1 Q2:  v012 Q1 Q1  Q2 Q1  100 1%  Q = Q2  100 1%  Tính lại lần 2: BÀI 41 ( tiếp) Thử dần lần 2: Tính lại v02 Q2 Q2  v02   B.H  P1  B.H TK  P1  hn hh  P Tra  n   H 03 H 03  1  0,2  mb  n  1 mt H 03 n  H 03  H  2g  H TK   v022 2g 3/  Q3    n mtc  b g H 03 b Q2  Q3 So sánh Q2 Q3:  v022 Q2 Q2  Q3 Q2 100  1% 100 1%  Q = Q3  Tính lại lần 3: BÀI 42 Cơng trình tràn có ngưỡng cao: P = P1 = 0,6 m; B= 3m; b = 2,2 m;mb=1; mt=0,8; m = 0,39 Lưu lượng Q = 9,6 m3/s Độ sâu hạ lưu hh = 1,8 m Chiều dày đỉnh đập  = m Lấy ( = 1,05) Hãy tính độ sâu thượng lưu? Xác định loại cơng trình tràn Xét tiêu ngập theo: Hướng dẫn  hn     1,2  1,4  hk  pg Kiểm tra chế độ chảy hn  hh  P     hn   hh  P      hk    Q  g b    Chảy ngập    hn        1,2  1,4  hk  pg    BÀI 42 ( tiếp) H0  H   v 2g  Q    H  H0   H0  2g g  BH  P1   Q    n m b g H n  hn hh  P   H0 H0    v   Q   H0      m b g  n   3/ 2 2/3 hh  P    Q   H g  BH  P1    Q   H g  BH  P1    mb  n  1 mt H  mb  n  1 mt  1  0,2   0,2 n b n b  H  Ho  ; n  H    Phải tính thử dần BÀI 42 ( tiếp) Thử dần lần 1: Coi 1 =1 tính H1 theo cơng thức sau:    Q   H g  BH  P1    mb  n  1 mt H  mb  n  1 mt  1  0,2   0,2 n b n b hn hh  P hh  P     Tra bảng được: n1 H0 H0    Q   H1  g  BH1  P1   Tính lại H01:   Q   H 01      m b g   n1  Tính lại H2 theo cơng thức: So sánh H1 H2: 2/3  Q    H  H 01   H 01  2g g  BH  P1    v H1  H H1 H1  H H1    100  1%  H = H2  100  1%  Tính lại lần 2: 2 BÀI 42 ( tiếp) Thử dần lần 2: Tính 2 theo cơng thức sau:    Q   H2  g  BH  P1    mb  n  1 mt    0,2 n b hn hh  P hh  P     Tra bảng được: n2 H0 H0    Q   H2  g  BH  P1   Tính lại H02:   Q   H 02      m b g   n2  Tính lại H3 theo cơng thức: So sánh H2 H3: 2/3  Q    H  H 02   H 02  2g g  BH  P1    v H2  H3 H2 H2  H3 H2    100 1%  H = H3  100 1%  Tính lại lần BÀI 46 Đập tràn cao P = 6,20 m, cột nước tràn H0 = 2,0m, lưu lượng đơn vị q =7 m3/s.m Biết  =1,05; hh =3,0m; đập = 0,90; bể = 0,95 Giải tiêu cách đào bể (bài tốn phẳng) Tính chiều sâu bể Hướng dẫn E0 E0’ z0 P vb2 2g z hh hb d lb Kiểm tra hình thức nối tiếp sau đập tràn Tính F ( c )  q Tra bảng  c 2c  hc h2c 3/2  E Nếu h2c > hh phải làm bể tiêu  tính d BÀI 46 ( tiếp) Tính chiều sâu bể tiêu Thử dần lần 1: Tính gần lần thứ nhất: d1= h2c-hh Tính lại (hc )1 (h2c)1 theo: Eo1 = Eo+d1 Tính chiều sâu nước bể: hb1= (h2c)1 Tính Tính   q q2   z1     2  2 2 g b hh  h2 c 1 2  g.b hh g  h2c 1  q2 d   (h2c )1  (hh  z1 ) So sánh: Nếu d1 d2 d1  d d1 d1  d d1  100  1%  d = d2  100  1%  Tính lại lần 2: BÀI 46 ( tiếp) Tính chiều sâu bể tiêu Thử dần lần 2: Tính lại (hc )2 (h2c)2 theo: Eo2 = Eo+d2 Tính chiều sâu nước bể: hb2= (h2c)2 Tính Tính   q q2   z     2 2 2 g  h g.b hh g  h2 c 2   b h  h2c 2   q2 d   (h2c )  (hh  z2 ) d  d3 So sánh: Nếu d2 d3 d2 d  d3 d2  100  1%  d = d3  100  1%  Tính lại lần 3: BÀI 44 Đập tràn mặt cắt thực dụng P = m; H0 = m; đ = 0,90; Q = 12 m3/s; b = m; n = 0,014; i = 0,0002; hh = 3,00 m Xác định hình thức nối tiếp tính Lpx có nước nhảy xa Tính chiều cao tường c, lấy m = 0,42;  = 1,05 Hướng dẫn Kiểm tra hình thức nối tiếp sau đập tràn Tính F ( c )  q Tra bảng  c 2c  hc h2c 3/2  E Nếu h2c > hh  xuất nước nhảy sau cơng trình  tính chiều dài đoạn phóng xa BÀI 44( tiếp) Tính chiều dài đoạn phóng xa lpx O v02 2g H E0 C P h2C hC O h’h C hh lpx Coi chiều sâu sau nước nhảy h2= hh  Tính chiều sâu trước nước nhảy h1 :     2hk     1 h1  h2     h2     BÀI 44( tiếp) Tính chiều dài đoạn phóng xa lpx O v02 2g H E0 C P h2C hC O h’h C hh lpx   v  Q h e  e1  ec ; e  h  2 g g   e  1/  l px  C R   iJ  J1  J c Q n  J ; J 2 ;    C R  R       BÀI 44( tiếp) Tính chiều sâu bể tiêu - Ban đầu lấy n , tính H1 chiều cao tường c  theo công thức sau:   q  H1     m 2g   n tg  2/3  q2  g ( h2 c ) c   h2 c  H1 Nếu c > hh => lấy chiều cao tường c vừa tính Nếu c < hh => lấy n tính lại c - Kiểm tra hình thức nối tiếp sau tường: xuất nước nhảy phóng xa  thiết kế tường ... trọng = 1.2 h = 150 mm Xác định hệ số tổn thất mở rộng đột ngột đm so sánh kết tính theo lí thuy t A d1 B 2  d    cdm LT  1    d  p1  p A   h1 d2 h1 1 p2  pB   h2 h2 h 2