BÀI TẬP MÔN THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG NUCE - 123doc

Thủy lực học là ngành kĩ thuật nghiên cứu về các vấn đề mang tính thực dụng bao gồm: lưu trữ, vận chuyển, kiểm soát, đo đạc nước và các chất lỏng khác. Việc luyện tập các bài tập khác nhau sẽ giúp các em hệ thống kiến thức cũng như nâng khao khả năng giải bài tập, sau đây là tài liệu trình bày một số bài tập môn Thủy lực đại cương. Mời các em cùng tham khảo tài liệu. Link nguồn : https:www.ebookbkmt.com201910sachhuongdangiaibaitapthuyluc.htmlLink nguồn : https:www.ebookbkmt.com201910sachhuongdangiaibaitapthuyluc.html

đề bài tập môn thuỷ lực đại cương

BàI Mở ĐầU -tính nhớt của chất lỏng

bài 1 Một vật hình khối chữ nhật có khối lượng M trượt trên lớp

dầu có hệ số nhớt động lực , trên mặt phẳng nằm ngang

Chiều dầy lớp dầu rất mỏng là h; diện tích tiếp xúc của

khối với lớp dầu là A Khi được thả tự do, vật có khối lượng

m sẽ kéo căng sợi dây làm cho vật có khối lượng M tăng

tốc Bỏ qua trọng lượng của dầu, ma sát tại puli và sức cản

của không khí Xác định sự thay đổi của vận tốc theo thời

gian Tìm vận tốc cực đại của khối có khối lượng M

Bài 1 Xác định áp suất thuỷ tĩnh tuyệt đối và áp suất dư

theo các đơn vị kG/m 2 ,N/m 2 , at tại điểm A ở đáy bình

hở chứa nước, khi biết chiều sâu mực nước trong bình

h 2 h 3  tn

bài 3 - Tìm chiều cao chân không h ch nếu áp suất

tuyệt đối tại điểm M (là điểm được nối với

chân không kế) là p tM = 30 kN/m 2

- Nếu độ sâu của điểm M là h M = 102 cm thì

áp suất tuyệt đối tại mặt thoáng p 0tđ bằng

Bài 5 Xác định chiều cao cột thuỷ ngân h? Cho

biết: điểm A của ống dẫn nước bên trái nằm

cao hơn điểm B của ống dẫn nước bên phải

34cm và độ chênh áp suất giữa 2 điểm A và

A 34 cm

B

 d 10cm  n 65cm  n 35cm

Bài 7 Xác định áp suất tuyệt đối của khí trong bình

chứa p 0 và chiều cao cột nước H 1 trong ống ở

bên phải nếu số đọc của áp kế thuỷ ngân bên

trái H 2 = 0,15m và H 3 = 0,8m

Cho biết:  n = 9810N/m 3 ;  tn = 133416N/m 3

( ĐS: p 0 = 7,16T/m 2 ; H 1 = 2,84m)

Bài 8 Xác định cao độ của mực thuỷ ngân tại A khi

cho biết áp suất trên mặt thoáng trong bình

chứa dầu (tỷ trọng  = 0,8) là p 1d = 0,9atm,

trong bình chứa nước là p 2d = 1,86atm và độ

cao các mực chất lỏng biểu diễn như hình vẽ

(ĐS: Z A = 30,2cm)

p 1d 120cm

p 2d 112cm (Dầu)

(Nước) 106cm

Thuỷ ngân Z A = ?

A

Khí

H 3  n

H 1

p a

p a H 2

 tn ( n )

Bài 2 Xác định trị số và điểm đặt áp lực dư của nước tác

dụng lên cửa van của một cống tháo nước hình chữ

nhật có chiều cao h = 2 m và chiều rộng b = 4 m Cho

biết: Chiều sâu mực nước trước đập H 1 = 5 m; sau đập

H 2 = 1,5 m

(ĐS: P = 27,5 T; điểm đặt D cách trọng tâm C 0,015m)

Bài 3 Xác định độ lớn và điểm đặt của áp lực thủy tĩnh dư

tổng hợp của dầu tác dụng lên tấm phẳng OAB

gồm hình chữ nhật ở trên và hình tam giác cân ở

dưới, cho δ d = 0,86

(Bên phải cửa van OAB là hình chiếu cạnh của cửa

van) (ĐS: P = 5,759 T; z D = 2,306 m ; x D = 0,6 m)

bài 4 Cửa van đồng chất AB, hình chữ nhật, có chiều

rộng 1,2m, quay được xung quanh khớp quay B

Tính lực F thẳng đứng cần đặt vào trọng tâm cửa

van để giữ cho nó được cân bằng như hình vẽ Cho

biết, cửa van nặng 20000N

Trong tính toán, lấy g = 10m/s 2 (ĐS: F = 52000N )

p a

1,5 m

A (p a ) 1,5 m 45 0 B

p a

h 1 (p a )

h 2

Bài 5 Cửa van đồng chất AB, hình chữ nhật, có chiều

rộng b = 4 m, quay được xung quanh khớp quay B,

chắn nước như hình vẽ Cho biết: Cửa van nặng

15000 N; h 1 = 1,5 m; h 2 = 2,5 m; h 3 = 1 m Trong tính

toán lấy g = 9,81m/s 2 và bỏ qua lực ma sát tại khớp

quay B

1) Vẽ định tính biểu đồ phân bố áp suất thủy tĩnh

dư lên 1m chiều rộng cửa van

2) Tính lực F cần đặt vào cửa van để giữ cho nó

Bài 6 Một cửa van chắn kênh dẫn nước được đặt nghiêng một góc

45 0 và quay quanh trục O biết chiều rộng cửa van b = 3 m ;

H 1 = 3,5 m; H 2 = 1,5 m; H 3 = 5 m Trong tính toán, bỏ qua trọng

lượng cửa van và lực ma sát tại khớp quay O

1) Vẽ định tính biểu đồ phân bố áp suất thủy tĩnh dư lên cửa

van

2) Xác định trị số và điểm đặt áp lực thủy tĩnh lên cửa van

3) Xác định lực T cần thiết phải đặt vào dây tời để mở cửa

van (ĐS: P d = 21,213 T; OD = 5,209 m ; T = 22,10 T)

H3T

H245°

Bài 7 Cửa cống thép ABC dùng để chắn nước như hình vẽ, có thể quay

quanh trục bản lề tại A (A và C nằm trên đường thẳng đứng) Các

khoảng cách h = 7m, AC = 4m, BC = 3m Biết cửa cống rộng b =3m và

có trọng lượng G = 80kN, đặt tại điểm M cách AC về bên trái là a 1 = 1m

và cao hơn BC là a 2 = 2m Trong tính toán, bỏ qua các lực ma sát

1) Vẽ định tính biểu đồ phân bố áp suất thủy tĩnh dư lên bề mặt cửa

cống ABC

2) Tính phản lực của thành cống tác dụng vào cửa cống tại điểm C

(ĐS: R C = 55,539 T)

Bài 8 Một cửa van hình tròn, có thể quay xung quanh trục C

đi qua trọng tâm của nó, chịu tác dụng của nước và

được giữa cân bằng nhờ lực F Cho biết, đường kính

của van d = 4,5m, độ sâu đỉnh cửa van h = 1,5m Bỏ

qua ma sát tại trục quay

F

pa( n)

Bài 9 Xác định trị số và điểm đặt áp lực thủy tĩnh của hai

loại chất lỏng tác dụng lên tấm ngăn giữa hai bể

chứa, dạng hình tam giác cân MNK (xem hình vẽ)

có chiều cao h = 1,5 m và đáy NK = 3 m,; Chất lỏng

áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng p 0 = 0,85 atm, bên

ngoài bể là không khí với áp suất khí quyển bình p a , tấm

phẳng là hình chiếu cạnh của cửa van

(pa)

Bài 11 áp suất dư của không khí phía trên bề mặt chất

lỏng trong bình là 40kPa Chất lỏng có tỷ trọng

 = 0,8 Cửa van hình chữ nhật có chiều rộng

lớp dầu có mật độ  d = 900kg/m 3 với độ sâu là

0,8m, nằm ở phía trên Phía dưới là lớp nước có

=0,8 Cửa van 3m

P

bài 13 Một cửa van phẳng hình chữ nhật, đặt thẳng đứng,

có thể quay theo chiều kim đồng hồ xung quanh

trục nằm ngang O, nhờ mố chặn như hình vẽ Mực

nước hạ lưu sau cửa van H 2 =1,5m Hỏi: trục quay O

phải được đặt cách đáy kênh bao nhiêu (X = ?) để

cửa van có thể bắt đầu tự động mở khi mực nước

thượng lưu trước cửa van H 1  3,0 m Bỏ qua các lực

ma sát (ĐS: X = 1,167m)

Thuỷ tĩnh học

áP LựC ThủY tĩnh TáC DụNG LÊN THàNH cong

Bài 1 Hãy vẽ mặt cắt ngang biểu diễn thể tích vật áp lực cho các mặt cong được biểu diễn trong hình

vẽ dưới đây và chỉ ra hướng tác dụng của thành phần lực thẳng đứng P Z :

bài 2 Xác định độ lớn và điểm đặt của áp lực thuỷ tĩnh

tác dụng lên cửa van cung hình tròn Chiều sâu

mực nước trước cửa van H = 4,0m; chiều dài cửa

bài 3 Một cửa van 1/4 hình trụ tròn tâm O 1 nằm ngang

chắn nước như hình vẽ Bán kính của cửa van

R = 3m; chiều dài cửa van L = 4,0m

1) Tính độ lớn của áp lực nước tác dụng lên cửa

van (ĐS: P = 33,51 T)

2) Tính mô men đối với O do áp lực nước gây ra

Trong tính toán, lấy g = 10m/s 2

(ĐS: M O = 180000N.m)

Bài 4 Cửa van nửa hình trụ tròn nằm ngang ngăn nước

như hình vẽ Cửa van có đường kính 1,2m, dài

1,0m Biết rằng cửa van nặng 5000N và hệ số ma

sát giữa cửa van và các đường dẫn khe van là f =

0,1 Hãy tính lực ban đầu T cần thiết để nâng cửa

van lên Trong tính toán, lấy g = 10m/s 2

(ĐS: T = 1865N)

Bài 5 Khối trụ có bán kính R = 2m, chiều rộng b = 3 m, nằm

ngang, tựa trên một mặt phẳng nghiêng  = 45 0 so với

mặt phẳng nằm ngang như hình vẽ

1) Vẽ định tính biểu đồ phân bố áp suất thủy tĩnh dư lên

phần mặt cong của khối trụ tiếp xúc với nước

2) Xác định độ lớn, phương chiều và điểm đặt của áp

lực thủy tĩnh lên khối trụ

Bài 6 Cửa van hình trụ tròn đường kính 3m chịu

tác dụng của nước ở cả hai phía như hình vẽ

Hãy xác định độ lớn, phương chiều và điểm

pa T

1,5 m

O 1,2 m (Nước)

p a

p a 3m

1,5m

Bài 7 Cửa van hình trụ tròn dài 1,0m, bán kính R=2m,

Bài 8 Cánh cống cong 1/4 đường tròn có bán kính 2,0m,

chiều rộng không đổi 4,0m có thể quay xung

quanh khớp quay O như hình vẽ Đỉnh cống nằm

dưới mực nước 5,0m Nếu bỏ qua trọng lượng

cánh cống, hãy tính lực R để đóng được cánh

cống Tính phản lực tại khớp quay O ứng với lực

R này Bỏ qua lực ma sát nếu có

( ĐS: R = 52,57 T; R O = 48 T)

Bài 9 Người ta đóng cửa cống lấy nước bằng một cửa van hình

bán cầu như hình vẽ Biết R = 2,5m, H = 4,5m

1) Vẽ định tính biểu đồ phân bố áp suất thủy tĩnh dư trên

đường viền là đường tròn cửa cống tiếp xúc với nước

2) Xác định trị số, phương chiều và điểm đặt của áp lực

thủy tĩnh dư tác dụng lên cửa van

(ĐS: P d = 94,22T; θ = 20,32º)

Bài 10 Đường hầm CED có dạng nửa trụ tròn, bán kính

R = 2,0m, nằm dưới đáy biển sâu H = 25m Giả

thiết rằng:

1) Từ mặt thoáng đến mặt A-A có độ sâu h 1 =

20m, trọng lượng riêng của nước bển biến đổi

theo quy luật sau: = 0 (1+0,02

2) Từ mặt A-A đến đáy biển, trọng lượng riêng của

nước biển coi như không đổi

2m

p a

(Nước) 5,0 m

O /

2 m O (p a )

R

C D

đẳng nhiệt Phía dưới, bên ngoài thùng có treo

một khối kim loại, ngập chìm trong nước Khối

kim loại có khối lượng riêng  KL = 7840kg/m 3 Cho

LƯU Lượng và Phương trình LIÊN TụC CủA DòNG CHảY MộT CHIềU

BàI 1 Nước chảy trong ống rẽ nhánh như hình vẽ Đoạn

AB có đường kính d 1 = 75mm, đoạn BC có đường

kính d 2 = 100mm; vận tốc trung bình v 2 = 2 m/s Đoạn

ống CD có v 3 = 1,5 m/s Đoạn ống CE có d 4 = 50 mm

Biết rằng lưu lượng chảy trong đoạn CD bằng 2 lần

lưu lượng chảy trong đoạn CE

C

D

E

- Xác định lưu lượng và vận tốc trung bình trong từng đoạn ống và đường kính d 3 của đoạn ống

CD Trong tính toán, bỏ qua tổn thất cột nước

1) Xác định lưu lượng Q theo u max và r 0

2) Xác định vận tốc trung bình mặt cắt V theo u max

3) Tính giá trị của Q và V với số liệu: r 0 = 15 cm; u max = 2,5 m/s (ĐS: Q = 0,088 m 3 /s ; V = 1,25 m/s)

Phương trình Bernoulli chưa xét đến trạng thái chảy

bài 1 Thiết bị đo lưu lượng Venturi được lắp trên

đường ống Biết độ chênh mực nước của

các ống đo áp là h = 20 cm, đường kính

ống d 1 = 10 cm, đường kính chỗ co hẹp là

d 2 = 5,6 cm Trong tính toán, bỏ qua tổn

thất cột nước dọc đường và tổn thất do co

hẹp dòng chảy

d1

d2

hQ

- Hãy xác định lưu lượng nước chảy trong đường ống (ĐS: Q = 5,143 l/s)

Bài 2 ố ng Pi-tô là thiết bị để đo lưu tốc điểm của

dòng chảy Trên trục ống dẫn nước nằm

ngang, người ta đặt ống Pi-tô với vi áp kế

thuỷ ngân Xác định lưu tốc cực đại tại trục

ống u max của dòng chảy nếu độ chênh mực

thuỷ ngân trong áp kế là h = 18mm

( ĐS: u max = 2,11m/s)

Bài 3 Bỏ qua tổn thất cột nước, xác định đường kính

của đoạn ống thu hẹp d 2 sao cho với lưu lượng

1  ; các ống nằm

ngang (ĐS: d 2 = 5cm)

Bài 4 Mực nước dâng lên trong ống Pitô đặt

ở điểm cao nhất của dòng chất lỏng

được biểu diễn như hình vẽ Xác định

lưu lượng súng phun và góc  giữa

súng phun và phương ngang Bỏ qua

sức cản của không khí đối với luồng

phun

(ĐS: Q = 3,11 l/s ; cos = 0,7746 ;  =

39,23 0 )

bài 5 - Xác định lưu lượng nước chảy từ bể

qua đường ống có đường kính không

đổi d = 100mm, chiều dài L = 50m vào

khí quyển Trên đường ống có đặt khoá

Z L 1 (p a )

Q

u max

 n  tn h

(p a )

3m

2cm 2m



0,4m

d 1 Q

d 2

p a H

const p a

h

v

d L

(pa )

bài 6 Nước chảy từ bể qua đường ống có đường kính

không đổi d =100mm, chiều dài L = 90 m vào khí

quyển với lưu lượng Q = 12 (l/s) Trên đường ống

L

L1

bài 7 1) Xác định lưu lượng nước chảy qua đường ống

có đường kính không đổi d = 5cm Biết rằng, độ

sâu mực nước trong bể h = 0,97m được giữ không

đổi và ống có chiều dài L = 5,0m Cho biết:  =

0,03;  V = 0,5 Bỏ qua cột nước vận tốc trong bể

khi tính toán ( ĐS: Q = 0,01m 3 /s)

2) Tại mặt cắt nào trên đường ống có áp suất

chân không bằng 0,49.10 4 N/m 2 ? Tại mặt cắt nào

sẽ có áp suất chân không cực đại? Tính giá trị

của áp suất chân không cực đại đó

(ĐS: Mặt cắt có p ck = 0,49.10 4 N/m 2 cách mặt cắt ra của đường ống một đoạn 2,473m; Tại mặt cắt vào đường ống có p ck max = 10 4 N/m 2 )

các trạng thái chảy tổn thất cột nước theo chiều dài

Bài 1 Chất lỏng có hệ số nhớt động học , chuyển

động trong ống có đường kính không đổi d,

chiều dài l, dưới tác dụng của cột nước H

- Lập biểu thức tính cột nước phân giới H pg ứng

với sự chuyển đổi trạng thái từ chảy tầng sang

chảy rối

- Tính H pg với  = 2.10 5 m 2 /s; l = 1000m; d =

100mm Lấy số Reynolds phân giới Re pg  2000;

Bỏ qua tổn thất cục bộ

(ĐS:

2 3

Phương trình Bernoulli có xét đến trạng thái chảy

Bài 1 Dầu nặng chảy từ A đến B theo một đường ống nằm ngang, có đường kính D = 15cm, chiều dài

L = 900m áp suất dư tại A là 11atm, tại B là 0,35atm Hệ số nhớt động học  = 4,13.10 4 m 2 /s và mật độ  = 918kg/m 3 Chứng tỏ rằng, dòng chảy trong ống ở trạng thái chảy tầng Tính lưu lượng dầu trong ống (ĐS: Q = 38,05 l/s)

Bài 2 Người ta bơm dầu bôi trơn loại trung bình, có tỷ trọng  = 0,860, qua đường ống nằm ngang, có

chiều dài L = 300m, đường kính D = 5cm, với lưu lượng Q = 1,2 l/s Độ chênh áp suất dư giữa hai đầu ống đo được là p = 2,1.10 5 Pa Chứng tỏ rằng, dòng chảy trong ống ở trạng thái chảy tầng Tính độ nhớt động lực của dầu (ĐS:  = 0,0895 Pa.s)

bài 3 Một máy bơm lấy nước từ giếng với lưu lượng

Q = 50 l/s Nước ở nhiệt độ 20 0 C Xác định

chiều cao lớn nhất H 1 max tính từ mặt nước dến

trục máy bơm nếu áp suất tuyệt đối trước máy

bơm p 2 = 0,3.10 5 Pa Trên đường ống hút bằng

gang có đường kính d = 0,25m và chiều dài L

= 50m, có đặt một lưới chắn rác, khuỷu ngoặt

êm và một khoá điều chỉnh Cho biết:  ltv = 6;

d v=0

l

 KH  K Bơm (p a )

H 1 const

A

 L+V

Bài 4 Một máy bơm có công suất Q = 0,01m 3 /s hút nước từ giếng Giếng được nối với hồ chứa bằng

đường ống gang có đường kính D = 150mm, chiều dài L = 100m; độ nhám  = 1,0mm Tại miệng vào của đường ống gang có đặt lưỡi chắn rác

bài 5 - Xác định lưu lượng nước Q ở 15 0 C, chuyển qua xi phông làm bằng đường ống thép mới

Cho biết, đường kính của nó d = 50mm, chiều dài L = 10m; độ chênh mực nước giữa hai bể

H = 1,2m; điểm cao nhất của xi phông S nằm trên mực nước của bể A một đoạn h = 1,0m; khoảng cách từ mặt cắt vào đến đỉnh S của xi-phông là L 1 = 3,0m; độ nhớt động học của nước là 0,0115cm 2 /s; độ nhám =0,06mm;  U = 0,45 (ĐS: Q = 3,7 l/s)

- Vẽ đường năng, đường đo áp

- Xác định mặt cắt ướt của xi-phông có áp suất tuyệt đối nhỏ nhất Xác định giá trị áp suất tuyệt đối nhỏ nhất đó (ĐS: p Smin = 8473,5 kG/m 2 )

 l + v

D  R

L