Bài tập Thủy lực - Chương 1 - Lê Văn Dực

Download

Digitally signed

by Lê Văn Dực

DN: cn=Lê Văn

Dực,

Lê

o=datechengvn,

Collection and edition by Dr. Le Van Duc

Source: Fluid Mechanic Department, School of Civil Engineering, HCMUT

Văn ou=Chủ nhân,

email=lvduc544@

vnn.vn, c=VN

Date: 2010.10.24

21:09:24 +07'00'

Dực

CHƯƠNG 1

Bài 1 Một kênh có mặt cắt ướt hình parabol có phương trình y = 2x²(y là trục thẳng đứng), độ

dốc i = 0,0001; hệ số nhám n = 0,02, tải một lưu lượng là Q = 8,25m³/s. Tìm độ sâu dòng đều

trong kênh.

Bài 2 Cho một ống dẫn bằng bê tông, mặt cắt tròn có đường kính d = 1,2m; độ dốc đáy kênh i =

0,0008, n = 0,014, tải lưu lượng Q = 1m³/s.

a) Xác định độ sâu dòng đều h_o?

b) Xác định độ sâu dòng chảy sao cho lưu tốc và bán kính thủy lực đạt cực đại, tính V_maxvà

R_maxtương ứng ?

c) Xác định độ sâu dòng chảy sao cho lưu lượng và mô đun lưu lượng đạt cực đại, tính Q_max

và K_maxtương ứng ?

Bài 3 Cho một kênh hình thang bằng đất có chiều rộng đáy kênh b = 2m, chiều sâu ngập nước h

= 1,3m, mái dốc m = 1,5, hệ số nhám n = 0,025 và độ dốc i = 0,001.

a) Xác định vận tốc trung bình và lưu lượng của kênh ?

b) Vận tốc và lưu lượng sẽ thay đổi như thế nào nếu mặt cắt kênh cùng diện tích và mái dốc

nhưng có dạng lợi nhất về thủy lực.

Bài 4 : Cho một đường ống cống có đường kính D = 4 m, độ dốc đáy i= 10^-4, hệ số nhám n=0,01;

độ sâu dòng chảy đều h_o= 3m.

a) Tính lưu tốc V và lưu lượng dòng chảy đều Q.

b) Nếu như người ta thiết kế một kênh hình thang với mái dốc kênh m=2 có cùng độ nhám,

độ dốc và diện tích ướt với đường ống cống ở trên, sao cho đạt điều kiện có lợi nhất về

mặt thủy lực. Hỏi Lưu lượng Q_maxchảy qua kênh hình thang ?

Bài 5 : Cho kênh mặt cắt hình thang với bề rộng đáy b=10m; mái dốc m=2; hệ số nhám n = 0,02;

h_o= 5m, i= 0,0001.

a) Xác định lưu tốc V và lưu lượng dòng đều Q.

b) Khi người ta tăng lưu lượng dòng chảy gấp đôi (Q₁= 2.Q), hỏi độ sâu dòng đều h_otương

ứng.

Bài 6 : Cho một kênh parabol có phương trình y = x²(trục oy theo phương thẳng đứng). Cho độ

dốc đáy kênh i= 4.10^-4, hệ số nhám n=0,005; độ sâu dòng chảy đều h_o= 6m.

a) Tính lưu tốc V và lưu lượng dòng chảy đều Q

b) Nếu như người ta tăng lưu lượng lên gấp ba lần lưu lượng đang chảy (Q₁= 3.Q). Hỏi độ

sâu dòng chảy đều tương ứng.

Bài 7 : Cho một kênh tháo nước có mặt cắt ngang hình tròn với đường kính D=2m; hệ số nhám

n=0,02; độ dốc kênh i = 10^-4; độ sâu dòng đều là h_o= 3D/4.

a) Hỏi lưu tốc V và lưu lượng dòng chảy đều Q.

b) Nếu như giảm lưu lượng còn một nửa (Q₁= Q/2), hỏi độ sâu dòng chảy đều tương ứng.

Bài 8 : Một kênh mặt cắt ngang hình chữ nhật có hệ số nhám là n; độ dốc i; lưu lượng là Q; tỉ số

b (= b/h) giữa bề rộng b của kênh và độ sâu dòng chảy h.

a) Hãy tìm công thức xác định diện tích mặt cắt ướt A.

b) Áp dụng cho n=0,014; i=0,001; Q=1000m³/s và tỉ số b = 1 ; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 . Nhận

xét gì về sự biến thiên của diện tích mặt cắt ngang A.

Collection and edition by Dr. Le Van Duc

Source: Fluid Mechanic Department, School of Civil Engineering, HCMUT

Bài 9 : Giả sử một kênh mặt cắt ngang hình tròn, chảy vừa đầy (không áp), Từ công thức tính tổn

thất năng lượng dọc đường Darcy :

V²

h_d= l.

trong đó h_dlà tổn thất dọc đường suốt chiều dài đoạn L; D đường kính ống; V vận tốc trung bình

mặt cắt ngang; l hệ số tổn thất dọc đường theo Darcy; g gia tốc trong trường.

Hãy thay thế đường kính D bởi bán kính thủy lực R. Sau đó tìm mối quan hệ giữa l với hệ số

nhám n tính theo Manning đối với dòng chảy đều trong kênh.

Bài 10 :

a) Tìm (chứng minh) biểu thức tính độ nhám tương đương cho mặt cắt phức tạp nếu giả thiết

rằng lưu lượng trên toàn mặt cắt bằng tổng lưu lượng trên từng mặt cắt đơn giản. Biết rằng

R^1/6

hệ số Chezy tính theo Manning ( C =

n₃

n₁

n₂

h_o

Hình 10

b) Áp dụng : Cho mặt cắt phức tạp như chỉ ra trên Hình 10. Có mái dốc m =1; n₁= 0,03; n₂=

0,02 và n₃= 0,04; i=0,0005 và h_o= 9m. Tính hệ số nhám tương đương. Tính lưu lượng

dòng chảy đều dựa vào hệ số nhám tương đương đã tính được.

Bài 11 : Cho một đường hầm chuyển nước có đường kính D = 1,0 m, độ dốc đáy i= 0,0002, hệ số

nhám n=0,02; Lưu lượng dòng chảy đều Q = 0,6 m³/s. Tính:

a) Độ sâu dòng chảy đều h_o

b) Diện tích mặt cắt ướt A.

c) Nếu như người ta thiết kế một kênh hình thang với mái dốc kênh m=1,5 có cùng độ nhám,

độ dốc và diện tích mặt cắt ướt với đường hầm ở trên, sao cho đạt điều kiện có lợi nhất về

mặt thủy lực. Hỏi Lưu lượng Q_maxchảy qua kênh hình thang ? Trường hợp nào lợi hơn ?

Bài 12: Cho kênh hình thang có bề rộng b = 10 m, hệ số mái dốc m = 1,5; độ dốc đáy i= 10^-4; hệ

số nhám n=0,01; độ sâu dòng đều h_o= 4 m.

a) Tính lưu tốc V và lưu lượng dòng chảy đều Q

b) Nếu như người ta thiết kế một kênh hình thang có lưu lượng đã tính ở câu a) và có cùng

mái dốc m như trên, sao cho đạt điều kiện có lợi nhất về mặt thủy lực. Hỏi bề rộng đáy

kênh b, độ sâu dòng chảy h ?

Bài 13: Người ta dự định xây dựng một kênh dẫn hở hình thang trên nền đất thịt n = 0,025 có hệ

số mái dốc m = 1,5 và độ dốc i = 0,002 để tháo một lưu lượng Q = 60m³/s sao cho mặt cắt có lợi

nhất về mặt thủy lực. Tính chiều rộng đáy kênh

Collection and edition by Dr. Le Van Duc

Source: Fluid Mechanic Department, School of Civil Engineering, HCMUT

Bài 14 : Cho một kênh hình thang có bề rộng b = 10 m, hệ số mái dốc m = 1,5; độ dốc đáy i=

10^-4; hệ số nhám n=0,01; độ sâu dòng đều h_o= 4 m.

a) Tính lưu tốc V và lưu lượng dòng chảy đều Q

b) Nếu như người ta thiết kế một kênh hình thang đạt được cùng lưu lượng như trên (có cùng

mái dốc m) sao cho đạt điều kiện có lợi nhất về mặt thủy lực. Hỏi bề rộng đáy kênh b, độ

sâu dòng chảy h ? Hỏi diện tích ướt A_mincủa kênh hình thang này? Tính phần trăm diện tích

ướt chênh lệch.

Bài 15: Một kênh parabol có phương trình y = x²(trục oy theo phương thẳng đứng) có độ dốc đáy

là i = 10^-4, hệ số nhám n = 0,01, độ sâu dòng đều là h_o= 6m.

a) Tính lưu lượng dòng đều chảy trong kênh.

b) Nếu người ta thiết kế một kênh có mặt cắt ướt hình thang, có cùng độ dốc, độ nhám và cùng

tải một lưu lượng như kênh hình parabol (câu a). Xác định chiều rộng đáy kênh b và độ sâu

dòng đều h_otrong trường hợp mặt cắt có lợi nhất về mặt thủy lực ? Cho biết mái dốc kênh

m = 1,5 .

c) Tính và so sánh diện tích ướt trong hai trường hợp trên ? kênh nào lợi hơn ?

Bài 16: Cho một đường ống cống có đường kính D = 2,0m, độ dốc đáy i = 10^-3, hệ số nhám n = 0,02.

a) Tính lưu lượng dòng đều cực đại Q_max

b) Xác định độ sâu dòng đều tương ứng với lưu lượng cực đại Q_max

Bài 17: Cho một đường ống cống có đường kính D = 2,4 m, độ dốc đáy i= 10^-3, hệ số nhám

n=0,02.

a) Xác định độ sâu dòng đều sao cho lưu lượng cực đại ?

b) Tính lưu lượng cực đại Q_max

Bài 18: Cho dòng chảy đều với lưu lượng Q=32,68m³/s trong một kênh lăng trụ hình parabol có

các đặc tính sau:

+ Hệ số nhám, n= 0,02;

+ Độ dốc đáy i=0,002;

+ Diện tích ướt Avà chu vi uớt P được cho trong bảng sau:

Diện tích ướt A (m²)

4,900

h(m)

3,0

Chu vi ướt P (m)

6,834

4,0

7,542

8,845

5,0

6,0

10,541

13,856

10,829

12,793

a) Tính độ sâu dòng đều h_ovà diện tích ướt A ?

b) Nếu người ta thiết kế một kênh hình thang mái dốc m=2; có cùng hệ số nhám, độ dốc đáy

và lưu lượng với kênh ở trên, tính bề rộng và độ sâu của kênh ứng với mặt cắt có lợi nhất về

mặt thủy lực?

c) Tính diện tích ướt A_minứng với trường hợp kênh hình thang và so sánh với kết quả ở câu

b) ? trường hợp nào có lợi hơn về mặt thủy lực?

Bài 19: Một kênh có dạng hình tam giác cân có cạnh nghiêng với phương thẳng đứng một góc

60^o. Nếu lưu lượng trong kênh là Q = 80 l/s, với độ sâu so với đỉnh là h = 0,25m. Cho C = 45 m^1/2

/s. Tìm độ dốc đáy kênh i ?

Collection and edition by Dr. Le Van Duc

Source: Fluid Mechanic Department, School of Civil Engineering, HCMUT

Bài 20: Kênh có mặt cắt như Hình 20. Cho B=1,5m; h1=0,5m; h2=0,2m; n=0,02; i=0,001.

a) Tính lưu lượng dòng đều trong kênh ?

b) Tính vận tốc trong kênh ?

h₂

h₁

h₂

n₂

h₁

n₁

Hình 20

Hình 21

Bài 21: Dòng chảy đều trong kênh hở có mặt cắt ngang như Hình 21. Cho n₁= 0.025; n₂= 0.03;

i = 0.0001; h₁= 5.0m; h₂= 10.0m; a = 10.0m; b = 20.0m. Hệ số nhám tương đương n_etính theo

công thức Horton. Xác định lưu lượng Q ?

Bài 22: Cho kênh hình thang có m=1.4; n=0.017; Q=9m²/s; L=500m, độ chênh mực nước ở hai

đầu kênh là Δz=0.8m; biết kênh có mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực, tính

a) Độ sâu, bề rộng và diện tích ướt của kênh ?

b) Tính năng lượng toàn phần E chảy qua mặt cắt ướt (lấy chuẩn cao độ là đáy kênh) trong

một đơn vị thời gian?

4 trang baolam 27/04/2022 4240

Download

Bạn đang xem tài liệu "Bài tập Thủy lực - Chương 1 - Lê Văn Dực", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

bai_tap_thuy_luc_chuong_1_le_van_duc.pdf