Tài liệu Cơ lưu chất Baitap_clc_c4

Bài tập Cơ Lưu Chất – Chương 4 PGS. TS. Lê Văn Dực www.datechengvn.com BÀI TẬ P CƠ LƯU CHẤT CHƯƠNG 4. 4.1. Máy bơm hút nước từ bể phun ra ngoài như Hình 4.1. Đường kính ống hút và ống đNy D = 8cm, miệng ra bị thu hẹp có đường kính d = 5cm. Bỏ qua mất năng. Biết H1 = 4m, H2 = 8m và áp suất dư lớn nhất đo được sau máy bơm là 100KPa. a) Tính vận tốc và lưu lượng nước phun ra ngoài. b) Tính chiều cao h nếu α = 300 α D H1 h po d B H2 H1 C H C yo xo Hình 4.1 Hình 4.2 4.2 Một lỗ thành mỏng được lắp vào bên hông của một bể chứa nước kín khí ở trên, đựng nước đến cao trình H so với trục lỗ thành mỏng. Mực nước trong ống đo áp lên đến cao độ là H1 so với mặt nước trong bể. Đường kính lỗ thành mỏng là d. Hệ số co hẹp là Cc; hệ số lưu tốc là Cv . Nước bắn ra khỏi lỗ rơi chạm đỉnh tường có cao độ thấp hơn trục lỗ là yo và cách đỉnh tường một đoạn là xo (Hình 4.2). Cho H = 4m; H1 = 2m; d = 6 cm; Cc = 0,64; Cv = 0,97; yo = 2m. a. Tính khoảng cách xo từ lỗ đến tường ? b. Tính vận tốc dòng tia tại mặt cắt C-C ? c. Tính lưu lượng chảy qua lỗ ? Bar 1 R 2 Q 2 1 Hình 4.3 4.3 Tia nước từ đường ống tròn có đường kính D bắn ra ngoài không khí qua một vòi phun có đường kính ra d như Hình 4.3. Hệ số tổn thất co hẹp của đoạn ống là ξ tính theo vận tốc ở mặt cắt 2-2. Nếu như người ta điều chỉnh vòi thẳng đứng hướng lên, độ cao tối đa tia nước đạt được là H so với miệng vòi. Bỏ qua tổn thất năng lượng khi tia nước di chuyển trong không khí. Cho D = 10 cm; d = 3 cm; H = 10 m; ξ = 0,2. Hãy tính: 1) Lưu lượng Q chảy trong ống ? 2) Tính phản lực của đoạn ống co hẹp tác động vào nước (bỏ qua trọng lượng của khối nước giữa hai mặt cắt 1-1 và 2-2) ? Copyright @ Datechengvn – January 2013 1 Bài tập Cơ Lưu Chất – Chương 4 PGS. TS. Lê Văn Dực www.datechengvn.com 4.4 Vòi phun đường kính d được lắp vào ống đN đường kính D của máy bơm. Gọi h3 là chiều cao y của mặt cắt 0-0 so với mực nước trong bể và h2 là chiều cao mặt cắt ra (1-1) so với mặt cắt 0-0; Chiều cao tối đa mà nước có thể đạt được (mặt cắt 2-2) là h1 so với mặt cắt 1-1. Cho h1 = 9m; h2 = 0,2 m; h3 = 2m; d = 3 cm. Hiệu suất máy bơm là η = 0,8. Giả sử bỏ qua lực cản do không khí và tổn thất năng lượng trong đường ống, Tính công suất trên trục máy bơm? 2 2 H0 p0 h1 C H 1 h2 1 0 Dầu 0 h1 yo C D h2 h3 xo Hình 4.4 Nước Hình 4.6 Hình 4.5 4.5 Lỗ thành mỏng đường kính d được lắp vào bên hông bể chứa nước hình trụ đường kính D, kín khí ở trên, đựng nước đến cao trình H so với trục lỗ thành mỏng. Lúc đầu áp suất khí trên mặt thoáng là áp suất khí trời (pa = 10,33 m H20) và mực nước tương ứng trong bình thấp hơn nắp bể chứa là Ho. Nước bắn ra khỏi lỗ rơi chạm đỉnh tường có cao độ thấp hơn trục lỗ là yo và cách mặt cắt C-C theo phương nằm ngang một khoảng là xo (Hình 4.5). Cho d = 6cm; D = 1m; H = 6m; Ho = 0,4m; yo = 3,0m; xo = 7,88 m; hệ số co hẹp của lỗ Cc = 0.64; hệ số lưu tốc của lỗ là Cv = 0.97. Tính áp suất trên mặt thoáng của bể lúc đó ? 4.6. Cho dòng chảy ra khỏi lỗ vào không khí từ một bể chứa nước và dầu như Hình 4.6. Bỏ qua ma sát, cho h1 = 1m; h2 = 1,3m; D = 0,1m; dầu có tỷ trọng 0,75. Tính lưu lượng tháo qua lỗ ? 4.7. Tính thành phần lực Fx và Fy cần để giữ bình chứa nước cân bằng như Hình 4.7. Cho Q1 = 28l/s, V1 = 20m/s; Q2 = 20l/s, V2 = 50m/s; Q3 = 23l/s, V3 = 40m/s; Q4 = 31l/s, V4 = 30m/s. Q2, V2 Fy 45o Q3, V3 1 60o Fx Q1, V1 Hình 4.7 H Ñaäp traøn 60 o Q4, V4 Q c P maët caét co heïp hc H1 H2 1 keânh thöôïng löu Hình 4.9 Copyright @ Datechengvn – January 2013 c keânh haï löu Hình 4.8 2 Bài tập Cơ Lưu Chất – Chương 4 PGS. TS. Lê Văn Dực www.datechengvn.com 4.8 Nước chảy qua một đập tràn như Hình 4.8. Đáy kênh thượng và hạ lưu cùng nằm trên mặt phẳng nằm ngang. Chiều cao đập là P. Cột nước tràn trên đỉnh đập là H. Chiều rộng đập và kênh là b. Độ sâu tại mặt cắt co hẹp sau đập tràn là hc. Áp dụng phương trình năng lượng cho 2 mặt cắt 1-1 và c - c : a) Lập phương trình tính lưu lượng Q qua đập, biết rằng hệ số tổn thất năng lượng qua đập là ξ V2 , với Vc là vận tốc dòng chảy tại mặt cắt co hẹp) . (tổn thất năng lượng qua đập là hw = ξ 2g b) Cho P = 8 m; H = 1,2 m; hc = 0,8 m; b = 5m; ξ = 1,6, tính Q ? c) Tính lực nước F tác động vào đập ? 4.9. Nước chảy qua một cửa cống hình chữ nhật như Hình 4.9, biết dòng chảy trước và sau cống đều song song và nằm ngang. Độ sâu trước cống H1 = 1 m và sau cống H2 = 0,5 m . Xem bề rộng dòng chảy (thẳng góc với trang giấy ) là 1 m và tổn thất năng lượng không đáng kể, tính lưu lượng qua cống. Copyright @ Datechengvn – January 2013 3