Cơ học chất lỏng ứng dụng

TR NGă IăH CăTH YăL I B ăMÔN TH YăL C BÀIăGI NG C ăH CăCH T L NG NG D NG B ămôn Th yăL c Ph n I: C ăh căch t l ng CH NG I M ă M đ u U N IăDUNGăMỌNăH C Ph n I: C h c ch t l ng Ch ng 1: M đ u Ch ng 3: Thu t nh Ch ng 4: C s thu đ ng h c Ch ng 5: N ng l ng dòng ch y n đ nh Ch ng 6: ng l ng l c tác d ng Ch ng 8: Dịng ch y n đ nh có áp đ ng ng Ch ng 12: Dòng ch y n đ nh qua l , vòi Ph n II: Thu l c cơng trình Ch ng 1: Dịng ch y n đ nh kênh Ch ng 2: p tràn Ch ng 3: N i ti p tiêu n ng * Các thí nghi m Phịng thí nghi m th y l c M đ u GIÁOăTRÌNHăVÀăTÀIăLI Uă THAMăKH O Finnemore E.J & Franzini J B C h c ch t l ng dùng cho ngành k thu t, b n d ch ti ng Vi t, Hà N i 2009 Robert J Houghtalen, A Osman Akan & Ned H C Hwang, C s h th ng thu l c cơng trình, b n d ch ti ng Vi t, Hà N i 2009 Bài gi ng C h c ch t l ng, B môn Th y l c Bài gi ng Thu l c cơng trình, B mơn Th y l c TR NG B I H C TH Y L I MÔN TH Y L C BÀI GI NG C H C CH T L NG HÀ N I M đ u Nguy n C nh C m, V V n T o, Thu l c t p I, Nhà xu t b n Nông nghi p, Hà N i 2006 Hoàng V n Quý, Nguy n C nh C m, Bài t p Thu l c t p 1, Nhà xu t b n Xây d ng, Hà N i 2005 Nguy n C nh C m, Nguy n V n Cung, L u Công Ơo, Nguy n Nh Khuê, V Xuân Minh, Hoàng V n Quý, V V n T o, Thu l c t p II, Nhà xu t b n Nông nghi p, Hà N i 2006 Nguy n C nh C m, L u Công Ơo, Nguy n Nh Khuê, Hoàng V n Quý, Bài t p Thu l c t p II, Nhà xu t b n Xây d ng, 2005 Báo cáo thí nghi m Thu l c cơng trình, B mơn Th y l c M đ u ÁNHăGIÁăMỌNăH C ánh giá m q trình (30%) G m có: - H c t p l p: 30% - Thí nghi m: 20% - Các ki m tra: 50% • Thi cu i k : 70% i u ki n d thi h t môn: - SV ph i h c đ 80% s ti t; - 2/3 ki m tra đ t yêu c u M đ u §1.1 1.1.1 it ng v trí mơn h c nh ngh a môn h c C h c ch t l ng ng d ng môn khoa h c nghiên c u nh ng quy lu t cân b ng chuy n đ ng c a ch t l ng, đ ng th i đ bi n pháp ng d ng nh ng quy lu t vào th c ti n ph c v đ i s ng ng i i t ng nghiên c u c a môn C h c ch t l ng ng d ng ch t l ng th ng g p th c t 1.1.2 Ph m vi ng d ng c a môn h c Ki n th c c a môn c h c ch t l ng ng d ng đ c dùng nhi u ngành khác nh : Thu l i, giao thông, xây d ng, máy thi t b máy, c p thoát n c v.v M đ u 1.1.3 N i dung nghiên c u a Thu t nh nghiên c u ch t l ng ătr ng thái đ ng yên cân b ng (hay tr ng thái t nh); b ng h c nghiên c u v quy lu t chuy n đ ng c a ch t l ng, đ c th hi n b ng v n t c, gia t c, đ ng dịng…ămà khơng xét đ n l c tác d ng ho c n ng l ng; c Thu đ ng l c h c nghiên c u s chuy n đ ng c a ch t l ng có xét đ n l c tác d ng, n ng l ng, đ ng l ng d ng d ng c a ph ng trình vào dịng ch y kênh, qua đ p tràn cơng trình tiêu n ng 1.1.4 Ph ng pháp, m c đích nghiên c u K t h p ch t ch gi a nghiên c u lý thuy t v i thí nghi m th c hành k n ng, giúp ng i h c gi i quy t đ c v n đ th c t M đ u §1.2 S l c l ch s phát tri n môn h c 1.2.1 Th i k c đ i Ng i La Mã; Ng i Hy L p (Archimedes)ă… 1.2.2 Th i k c n đ i Nghiên c u Leonardo da Vinci (1452 - 1519),ă… Isaac Newton (1642 - 1727),ă… 1.2.3 Th i k hi n đ i: Ti p t c nghiên c u ng d ng quy lu t đư có đ gi i quy t nh ng v n đ th c t (s đ c trình bày k M đ u ăcác ph n sau) §1.3 Ph ng pháp h c mơn C h c ch t l ng ng d ng Nh ng vi c c n làm đ h c t t môn C h c ch t l ng ng d ng: - H c ki n th c c b n qua gi ng giáo trình; sinh viên ngồi vi c h c l p ph i t đ c sách đ n m v ng ki n th c gi ng, giáo trình - Th c hành đ phát tri n k n ng b ng cách gi i t p, làm thí nghi m vi t báo cáo, ý đ n đ n v đo c a đ i l ng Vi c th c hành, vi t báo cáo thí nghi m ph ng pháp t t giúp sinh viên hi u rõ b n ch t hi n t ng thu l c c ng c ki n th c, đ ng th i rèn luy n k n ng gi i quy t v n đ M đ u + Tính hb : h b = h + Tính z theo ph + Tính đ sâu b : '' c (V iă ă=1,05ă– 1,10) ng trình (3): q2 q2 z = − 2 2g.b h h 2g.h 2b (3) d2 = hb - ∆ză- hh (4) Có d2, tính l iătheo (1),ă(2),ă(3),ă(4)ăđ dtính l i ≈ădtính l nătr - Tính v n t c (2) căătaăđ Vc−c căd,ăkhiănƠo cădăc nătính q = hc - Tính chi u dài b tiêu n ng , 5h h c '''' ) LLb b==  (4, c N i ti p tiêu n ng 35 Ví d tính b tiêu n ng Cho: Tính: E (m) V0 (m/s) Q (m3/s) b (m) hh (m) 9.4 d 1.4 Lb 120 N i ti p tiêu n ng 12 b 0.9 0.96 36 - Ch năs ăb ăchi uăsơuăb ăd1 =1,68m - L uăl ngăđ năv ă: q = Q = 120 = 10m / s b - N ngăl ngăm tăc t tr 12 căđ p: V02 1,42 Eo = E + = 9,4 + = 9,5m 2.g 2.9,81 q =  hc g ( E0 + d1 − hc ) - ăsơuăcoăh păhc :ăgi iăph ngătrình có hc = 0,73m 1 2   q 10 - ăsơuăphơnăgi iăhk : hk = ( ) =   = 2,17m 9,81  g  sơuăliênăhi păv iăhc 3    h h 0,73 2,17    −1 + +  hc" = c  + 8( k )3 − 1 = = 4,94m    2 hc  0,73     - H s an toàn ng p = 1,05 sơuăb :ăhb= hc”ă= 1,05.4,94 = 5,19m N i ti p tiêu n ng 37 - Tính đ ăchênhăm că: q2 102 q2 102 z = − = − = 0,51m 2 2 2 gb hh ghb 2.9,81.0,9 2.9,81.5,19 - Tính l iăđ ăsơuăb :ă d = h b − z − h h = 5,19 − 0,51 − = 1,68m - K tălu n:ădoăd2 = d1 nênăđ ăsơuăb ătiêuăn ngălƠă1,68m - V năt căt iăm tăc tăC-C: Vc −c = Q 120 = = 13, 7m / s A c−c 0, 73.12 - Chi u dƠiăb : Lb = 4,5.hc”ă=ă0,8.4,5.4,94=ă17,78m N i ti p tiêu n ng 38 K t qu tính tốn Tính n i ti p (hh=3m): hc‘’ 4,94 m S ăb ăch năchi uăsơuăb : d1 1,68 m L uăl ngăđ năv ă: q 10,00 m2/s N ngăl ngămcătr E0 9,50 m sâu co h p hc 0,73 m sâu phân gi i hk 2.17 m 1,05 - căđ p H s an toàn ng p sâu liên hi p v i hc hc'' 4,94 m sâu b hb 5,19 m z 0,51 m d2 1,68 t m V n t c t i m t c t c-c Vc-c 13,7 m/s Chi u dài b Lb 17,78 m Tínhăđ ăchênhăm Tínhăl iăđ ăsơuăb K t lu n c N i ti p tiêu n ng hc'‘>hh, n c nh y phóng xa hc" = hc   hk + ( ) −   hc   hb = hc'' 39 V Tính kích th ph c b tiêu n ng theo ng pháp xây t ng ht Lb Cho: E, V0, Q, b, hh Tính: c, Lb N i ti p tiêu n ng 40 Các ph ng trình s d ng cho tính tốn ht 2 Lb • PT n ng l ng cho (1-1) (2-2) • PT c b n c a n c nh y cho (2-2) - (3-3) • Tính Q qua đ p tràn th c d ng N i ti p tiêu n ng 41 Các b c tính tốn • Tính n i ti p: Khi sau cơng trình có n i ti p ch y đáy b ng n c nh y phóng xa c n tính t ng tiêu n ng • Tính chi u cao t ng tiêu n ng c - Ch n ă=ă1,05ă÷ 1,1, tính hb = hc”ăăă(5)ăăă - Coi t ng tiêu n ng làm vi c nh đ p tràn th c d ng ch y ng p, h s l u l ng m’ă=0,4ă÷ 0,42 - S b ch n h s ă n = tính H1 theo bi u th c: q q 2/3 H1 = ( ) − 2gh n m' 2g b - Tính C = hb - H1 N i ti p tiêu n ng (6) (7) 42 * Ki mătraăch ăđ ăch yăquaăt ng - N u dịngăch yăquaăt ngălƠăkhơngăng p thìăk tăqu ătínhăcălƠăđúng,ă ki mătraăn cănh yăsauăt ng.ăN uăcóăn cănh yăphóngăxaăthìăph iă tínhăti păt ngăphíaăsau - N u dịngăch yăquaăt - Traă n nh ngălƠăch yăng pătính hn = hh – c ătínhăđ pătrƠnăth căd ng,ătínhăl iăH1 - Tính lai c, hn traăl i n; n uă nătraăl iă≈ă nătínhăl nătr c, l yăk tăqu ătínhătốnălƠăc; n uă n traăl i ≠ă n tínhăl nătr c tínhăti păl iăc,ăhn,ă n choăđ nă khiăă nătraăl i ≈ă nătínhăl nătr c Chi uăcaoăt ngătiêuăn ng:ăc = hb – H1 • Tínhăchi uădƠiăb ătiêuăn ng:ăLb = 4,5 hc” ( - h ăs ăkinhănghi măl yătrongăkho ngă0,7-0,8) N i ti p tiêu n ng 43 Ví d tính t Cho: Tính ng tiêu n ng E (m) V0 (m/s) Q (m3/s) b (m) hh (m) m’ 9.4 C 1.4 Lb 120 12 0.42 0.96 hht t Lb N i ti p tiêu n ng 44 - L uăl - N ngăl ngăđ năv ă: q= ngăm tăc t tr Q 120 = = 10m / s b 12 căđ p: V02 1,42 Eo = E + = 9,4 + = 9,5m 2.g 2.9,81 - ăsơuăcoăh păhc :ăgi iăph ngătrình q = hc g ( E0 − hc ) có hc = 0,8m 1 q  102  - ăsơuăphơnăgi iăhk : hk = ( ) =   = 2,17m g -  9,81  sơuăliênăhi păv iăhc     h h 0,8 2,17    −1 + +   = 4,67m hc" = c  + 8( k )3 − 1 =  2 hc  0,8     - H ăs ăanătoƠnăng pă = 1,05 - ăsơuăb :ăhb= hc”ă= 1,05.4,67=4,9m - Ch năs ăb ă n = N i ti p tiêu n ng 45 -C tn cătrƠnătrênăđ nhăt ng: 2 10 10 q q2 2/3 =( = 2,86m ) − )3 − H1 = ( 2 ghb 1.0, 42 2.9,81 2.9,81.4,9  nm' 2g - Tính C: C= hb-H1 = 4,9- 2,86 = 2,04m - Ki mătraăch ăđ ăch yăquaăt ng:ădịngăch yăkhơngăng pădo Ztuong c = 2, 04 + 2,86 − = 0, 93 2, 04 - Tính hc”ăsauăt ngăv iă =0,96: Tínhăt ngăt ănh ădịngăch yătr căt ngăthuăđ c E0st= 4,9m, hc st = 1,23m, hc”st = 3,51m N i ti păsauăt ngăthơngăquaăn cănh yăphóngăxaădoăhc”st > hh doăđóă c năph iătínhăti păt ngăphíaăsauă(cáchătínhăt ngăt ănh ăt ngăphíaă tr c)ăchoăđ năkhiăsau t ng cu iăcùngăcóăđ cănh yăng p - Chi u dƠiăb ătiêuăn ngăth ănh tă: Lb = 4,5.hc”ă=ă0,8.4,5.4,67=ă16,81m N i ti p tiêu n ng 46 K t qu tính tốn L uăl ngăđ năv ă: N ngăl ngămcătr q 10.00 m2/s E0 9.50 m sâu co h p hc 0.8 m sâu phân gi i hk 2.17 m căđ p sâu liên hi p v i hc hc'' Hình th c n i ti p (hh=3m) H s an toàn ng p sâu b hc hh Ch n s b Tính c t n hb n n c tràn đ nh t ng Tính c Ki m tra ch đ ch y qua t Tính hc’’ăsau t Chi u dài b ng ( =0,96) ng 4,67 m q = hc g ( E0 − hc ) hc" =   hk + ( ) −   hc   c N 1.05 4,9 hc m phóng xa hb = c'' H1 2.86 m q q2 2/3 H1 = ( − ) ghb2  n m' g c 2.04 m C= hb-H1 Z tuong 0,93 C c hc st Lb 3,58 m 16.81 m Có khơng phóng xa 47 N 1/ Các d ng n i ti p sau đ p tràn, c ng: a) N i ti p ch y m t b/ N i ti p ch y đáy 2/ N i ti p ch y đáy cóă6ătr a) H l u khơng có n b) H l u có n ngăh p c nh y: tr c nh y: tr ng h p ng h p 3/ Tính tốn n i ti p ch y đáy, xác đ nhăđ sâu co h p hc hình th c n i ti p ăh l u cơng trình 4/ Các bi n pháp tiêu n ngăvƠătính tốn kích th tiêu n ngăsau đ p tràn N i ti p tiêu n ng c c aăcơngătrìnhă 48 Bài t p ch ng 1- Bài t p sách “Th y l c T p 2”: 15.7 - 15.9 - 15.12 - 15.14 - 15.24 2- Bài t p sách “C s H th ng Th y l c cơng trình”: 5.10.2 – 5.10.3 (trang 188) N i ti p tiêu n ng 49 ... Osman Akan & Ned H C Hwang, C s h th ng thu l c cơng trình, b n d ch ti ng Vi t, Hà N i 2009 Bài gi ng C h c ch t l ng, B môn Th y l c Bài gi ng Thu l c cơng trình, B mơn Th y l c TR NG B I H C TH... Ch ng 8: Dòng ch y n đ nh có áp đ ng ng Ch ng 12: Dòng ch y n đ nh qua l , vòi Ph n II: Thu l c cơng trình Ch ng 1: Dịng ch y n đ nh kênh Ch ng 2: p tràn Ch ng 3: N i ti p tiêu n ng * Các thí... Khuê, Hoàng V n Quý, Bài t p Thu l c t p II, Nhà xu t b n Xây d ng, 2005 Báo cáo thí nghi m Thu l c cơng trình, B mơn Th y l c M đ u ÁNHăGIÁăMỌNăH C ánh giá m trình (30%) G m có: - H c t p l p: 30%