Giáo trình Cơ sở kỹ thuật thủy lợi_Chương 6 pot

Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 104
CHѬѪNG VI
DÒNG CHҦY RA KHӒI LӚ VÒI - DÒNG TIA
Flow through orifices, nozzles – jet flow
***
A - DÒNG CHҦY RA KHӒI LӚ VÒI
I. Khái niӋm chung
II. Phân loҥi lә
1. Theo kích thѭӟc lә
2. Theo ÿӝ dày cӫa thành lә
3. Theo hình thӭc nӕi tiӃp vӟi hҥ lѭu
III. Dòng chҧy tӵ do әn ÿӏnh qua lӛ nhӓ thành mӓng
1. Bài toán tìm Q (hoһc v)
2. Hình dҥng cӫa dòng chҧy tӵ do ra khӓi lә.
III. Dòng chҧy ngұp әn ÿӏnh qua lӛ to, nhӓ thành mӓng
IV. Dòng chҧy tӵ do әn ÿӏnh qua lӛ to thành mӓng
V. Dòng chҧy qua vòi
1. Khái niӋm
2. Vòi hình trө
tròn gҳn ngoài (vòi Venturi)
VI. Dòng ch
ҧy không әn ÿӏnh qua lӛ nhӓ thành mӓng
B - DÒNG TIA
VII. Phân loҥi, tính chҩt dòng tia
1. Ĉӏnh nghƭa
2. Dòng tia ngұp
3. Dòng tia không ngұp
VIII Nhӳng ÿһc tính ÿӝng lӵc hӑc cӫa dòng tia
BÀI TҰP CHѬѪNG VI
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi

Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 105
CHѬѪNG 6
DÒNG CHҦY RA KHӒI LӚ VÒI - DÒNG TIA
Flow through orifices, nozzles – jet flow
A - DÒNG CHҦY RA KHӒI LӚ VÒI
I. Khái niӋm chung
Trên thành bình chӭa chҩt lӓng có khoét mӝt lӛ, dòng chҩt lӓng chҧy qua lӛ gӑi là
dòng chҧy ra khӓi lӛ; vòi là mӝt ӕng ngҳn dính liӅn vӟi thành bình chӭa, chiӅu dài
(3
4y )e d l d (8 y 10)e, dòng chҩt lӓng chҧy qua vòi gӑi là dòng chҧy ra khӓi vòi.
II. Phân loҥi lӛ.
Gӑi H: chiӅu cao tӯ mһt thoáng ÿӃn tâm lӛ.
G: chiӅu dày cӫa thành lӛ.
e: Ĉѭӡng kính cӫa lӛ
1. Theo kích thѭӟc lӛ:
10
1
H
e

: lӛ nhӓ - Cӝt nѭӟc tác dөng tҥi mӑi ÿiҿm trên lӛ xem nhѭ bҵng H.
10
1
H
e
t
: lӛ to - Cӝt nѭӟc tác dөng tҥi các ÿiӇm trên lә không bҵng nhau.
2. Theo ÿӝ dày cӫa thành lӛ:
- NӃu lӛ sҳc cҥnh:


e43 yG , ÿӝ dày thành lә không ҧnh hѭӣng ÿӃn hình dҥng
dòng chҧy ra khӓi lә, gӑi là lӛ thành mӓng.
- NӃu

e43 ytG , nó ҧnh hѭӣng ÿӃn hình dҥng dòng chҧy ra cӫa lә, gӑi là lӛ
thành dày.
3. Theo hình thӭc nӕi tiӃp vӟi hҥ lѭu
-Chҧy tӵ do: Dòng chҧy ra khӓi lӛ tiӃp xúc vӟi không khí, tӭc mӵc nѭӟc hҥ lѭu
không làm ҧnh hѭӣng ÿӃn lѭu lѭӧng.
- Chҧy ngұp: Mӵc nѭӟc hҥ lѭu ngұp trên miӋng lӛ
o làm ҧnh hѭӣng ÿӃn lѭu
lѭӧng qua lә.
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 106
C
C
1
1
v
0
H
o
H
v
c
0
0
g
v
.2

.
2
0
D
III. Dòng chҧy tӵ do әn ÿӏnh qua lӛ nhӓ thành mӓng.
1. Bài toán tìm Q (hoһc v).
BiӃt:
°
¿
°
¾
½
p
v
H
әn ÿӏnh không ÿәi theo thӡi gian.
Tҥi mһt cҳt 1-1 có lѭu tӕc trung bình là v
0
.
Chӫ yӃu là tәn thҩt cөc bô:
g.
v
hh
c
cw
2
2
[
- Dòng chҧy qua lӛ khi cӝt nѭӟc tác dөng H không ÿәi là mӝt dòng chҧy әn ÿӏnh;
tӭc là lѭu tӕc, áp suҩt tҥi mӝt ÿiӇm cӕÿӏnh nào ÿó không ÿәi theo thӡi gian.

- Khi chҩt lӓng chҧy ra khӓi lӛ, ӣ ngay trên mһt lӛ, các ÿѭӡng dòng không song
song, nhѭng cách xa lӛ mӝt ÿoҥn nhӓ, ÿӝ cong cӫa các ÿѭӡng dòng giҧm dҫn các ÿѭӡng
dòng trӣ thành song song vӟi nhau, ÿӗng thӡi mһt c
ҳt cӫa luӗng chҧy co hҽp lҥi, mһt cҳt
ÿó gӑi là mһt cҳt co hҽp C-C.
- Vӏ trí mһt cҳt này phө thuӝc hình dҥng cӫa lӛ; ÿӕi vӟi lӛ hình tròn: mһt cҳt co
hҽp ӣ cách lӛ chӯng mӝt nӱa ÿѭӡng kính lӛ. Tҥi mһt cҳt co hҽp, dòng chҧy có thӇ coi là
dòng ÿәi dҫn; ra khӓi mһt cҳt co hҽp, dòng ch
ҧy hѫi mӣ r
ӝng ra và rѫi xuӕng dѭӟi tác
dөng cӫa trӑng lӵc.
- Ta ÿi tìm công thӭc tính lѭu lѭӧng qua lӛ.
+ ViӃt phѭѫng trình Becnoulli cho mһt cҳt 1-1 và C-C, vӟimһt chuҭn qua trӑng
tâm lә:
w
ccaa
h
g.
v.p
g.
v.p
H 
D

J

D

J


2
0
2
22
0

g.
v
H
g.
v.
H
c
c
22
2
0
2
0
[D
D
 (6.1)
Trong ÿó: H
0
Gӑi là cӝt nѭӟc thѭӧng lѭu kӇ cҧ lѭu tӕc ÿӃn gҫn


[D

o

c
c
Hg
V
0
2
vӟi D
c
= 1 và ÿһt

[

[D
M
1
11
c
thì
0
2 H.g.v
c
M
, (6.2)
trong ÿó: M gӑi là hӋ sӕ lѭu tӕc.
cc
v.Q Z .
Gӑi
Z
Z
H

c
: là tӹ sӕ giӳa diӋn tích mһt cҳt co hҽp và diӋn tích lӛ.
Ta có:
0
2 H.g Q ZHM
Ĉһt:
HM P .
,
thì :
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 107
0
2 H.g Q ZP
(6.3)
Trong ÿó: H: gӑi là hӋ sӕ co hҽp.
P: gӑi là hӋ sӕ lѭu lѭӧng cӫa lӛ.
- Ĉӕi vӟi lӛ tròn thành mӓng d
t
1cm, vӟi Re > 10
5
, H > 2m (ÿӕi vӟi nѭӟc)
chúng ta có nhӳng trӏ sӕ sau ÿây:
[
= 0,05 y 0,06; H = 0,63 y 0,64; M = 0,97 y 0,98,
P
= 0,60 y 0,62, trung bình lҩy
P
= 0,61. Ngѭӡi ta thѭӡng dùng lӛ nhӓ, thành mӓng ÿӇ
ÿo lѭu lѭӧng.
2. Hình dҥng cӫa dòng chҧy tӵ do ra khӓi lә

Quӻÿҥo cӫa dòng chҧy ra khӓi lӛ khoét trên thành ÿӭng có thӇ tính theo cách sau:
Ta lҩy trӑng tâm cӫa mһt cҳt co hҽp C-C làm gӕc toҥÿô, lѭu tӕc trung bình ӣÿó là v
c
. Ta
coi ÿѭӧc rҵng phҫn tӱ chҩt lӓng chuyӇn ÿӝng theo quӻÿҥo cӫa mӝt vұt rҳn rѫi có tӕc ÿӝ
ban ÿҫu v
c
. Phѭѫng trình cӫa quӻÿҥo chuyӇn ÿӝng này ÿã ÿѭӧc nghiên cӭu trong cѫ hӑc
chҩt rҳn, nó có dҥng parabol:

(6.4)
Khӱ t, ta nhұn ÿѭӧc: x
2
= 4M
2
H
0
y. (6.5)
Nhѭ vұy: QNJy tích dòng chҧy ra khӓi lӛ là mӝt parabol.
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 108
III. Dòng chҧy ngұp әn ÿӏnh qua lӛ to, hoһc nhӓ thành mӓng
- Khi ӣ sau lӛ có mһt tӵ do cӫa chҩt lӓng nҵm cao hѫn lӛ, có nghƭa dòng chҧy ra
khӓi lӛ bӏ ngұp, lúc ÿó ta có dòng chҧy ngұp. Cӝt nѭӟc tác dөng bҵng hiӋu sӕ cӝt nѭӟc ӣ
thѭӧng lѭu vӟi hҥ lѭu. Do ÿó, ÿӕi vӟi dòng chҧy ngұp không cҫn phân biӋt lӛ to, lӛ nhӓ.
- ViӃt phѭѫng trình Becnoulli mһt cҳt 1-1 và 2-2 vӟi mһt chu
ҭn qua tâm lӛ (Xem
v
2
| 0)

w
aa
h
g.
v.
p
h
g.
v.p
h 
D

J

D

J

22
2
2
2
2
0
1
.
Tәn thҩt h
w
bao gӗm:
x Tәn thҩt khi qua lӛ

g.
v
c
2
2
[
x
Tәn thҩt vì ÿӝt ngӝt mӣ rӝng
g
)vv(
c
2
2
2

=
g
v
c
2
2
(vì v
2
= 0 ).
Do ÿó:
g.
v
h
c
w

2
2
[¦ = ( [ +1)
g
v
c
2
2
h
1
-h
2
+
g.
v.
2
2
0
D
=
g.
v
)(
c
2
1
2
[
Hoһc H +
g.

v.
2
2
0
D
=
g.
v
)(H
c
2
1
2
0
[
Ĉһt:
0
2
1
1
H.g v
c
M o
[
M
Vұy lѭu lѭӧng qua lӛ bӏ ngұp là:
cc
v.Q Z vӟi
Z
Z

H
c
0
2 H.g Q ZHM
Hoһc:
0
2 H.g Q ZP
(6.6)

P : gӑi là hӋ sӕ lѭu lѭӧng cӫa lӛ bӏ ngұp, H
M

P
. = 0,61
K͇t lu̵n: Công thӭc dòng chҧy ra khӓi lӛ khi chҧy tӵ do và chҧy ngұp giӕng nhau, chӍ
khác nhau chӫ yӃu ӣ chӛ khi chҧy ngұp H là ÿӝ chênh cӝt nѭӟc thѭӧng lѭu và hҥ lѭu; còn
khi chҧy tӵ do H là cӝt nѭӟc kӇ tӯ trӑng tâm cuҧ lӛ.
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 109
IV. Dòng chҧy tӵ do әn ÿӏnh qua lӛ to thành mӓng.
- Ӣ lӛ to, cӝt nѭӟc tҥi bӝ phұn trên và bӝ phұn dѭӟi cuҧ lӛ có trӏ sӕ khác nhau lӟn.
- Ta chia mһt cҳt ѭӟt thành nhӳng dãi vi phân dh, dòng chҧy qua dҧi này xem nhѭ
chҧy qua lӛ nhӓ. Nhѭ vұy lӛ to là do nhiӅu lӛ nhӓ hӧp lҥi. Ta nghiên cӭu trѭӡng hӧp lӛ to
hình chӳ nhұt.
Giҧ thiӃt hӋ sӕ lѭu lѭӧng qua dh
ub là P’ ta có:
)dh.b.(h.g.dQ 2P
c
(6.7)
Lѭu lѭӧng qua lӛ to là:


23
01
23
02
2
3
2
2
02
01
HHg b
dh.h.g bQ
H
H
P
P
c

³
(6.8)
Trong ÿó
P: HӋ sӕ lѭu lѭӧng cӫa lӛ to bҵng trӏ sӕ trung bình cӫa vô sӕ hӋ sӕ lѭu lѭӧng
cӫa lӛ nhӓ
P’.
Gӑi H
0
là cӝt nѭӟc tҥi trӑng tâm cӫa lӛ
¸
¸

¹
·
¨
¨
©
§
 
0
0002
2
1
2 H.
e
H
e
HH
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§
 
0
0001
2
1
2 H.

e
H
e
HH
(6.9)
»
»
¼
º
«
«
¬
ª
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§

¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§

P
23
0
23
0
23
0
2
1
2
12
3
2
H.
e
H.
e
H.g b Q
TriӇn khai trong ngoһc theo nhӏ thӭc New ton:
»
»
»
»
»
¼
º
«
«
«
«

«
¬
ª
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§
uuu
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§
uuu
P
3
0
3
2
0
2
0
3

0
3
2
0
2
0
23
0
H.8
e
16
1
H.4
e
8
3
H.2
e
2
3
1
H.8
e
16
1
H.4
e
8
3
H.2

e
2
3
1
H.g.2.b
3
2
Q

»
¼
º
«
¬
ª
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§
u
¸
¸
¹
·
¨
¨

©
§
uP
3
00
23
0
64
1
2
3
2
3
2
)
H.
e
(
H
e
H.g b
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 110
»
»
¼
º
«
«
¬

ª
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§
P
2
0
0
96
1
12
H
e
H.g e.b.
»
»
¼
º
«
«
¬
ª
¸
¸
¹

·
¨
¨
©
§
ZP
2
0
0
96
1
12
H
e
H.g
Vì lѭӧng:
2
0
96
1
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§
H
e

rҩt nhӓ nên bӓ qua.
Vұy:
0
2 H.g Q ZP
(6.10)
K͇t lu̵n: Công thӭc tính lѭu lѭӧng dòng chҧy qua lӛ to giӕng nhѭ lӛ nhӓ, nhѭng chӍ
khác hӋ sӕ lѭu lѭӧng cӫa lӛ to lӟn hѫn lӛ nhӓ. HӋ sӕ lѭu lѭӧng P ÿѭӧc cho ӣ bҧng tra.
V. Dòng chҧy không әn ÿӏnh qua lӛ nhӓ thành mӓng
- Khi dòng chҧy qua lӛ mà mӵc chҩt lӓng trong bình chӭa thay ÿәi theo thӡi gian,
thì sinh ra dòng chҧy không әn ÿӏnh.
- Ta chӍ nghiên cӭu trѭӡng hӧp ÿѫn giҧn, khi mӵc nѭӟc trong bình thay ÿәi chұm.
Trong thӡi gian ngҳn, ta có thӇ áp dөng công thӭc cӫa dòng chҧy әn ÿӏnh qua lӛ nhӓ
thành mӓng.
-Ta ÿi chia khoҧng thӡi gian tính toán T ra nhiӅu thӡi ÿoҥn dt nhӓ, ӭng vӟi mӛi
thӡi ÿoҥn có cӝ
t nѭӟc tác dөng chҧy qua lә h
0
coi nhѭ không ÿәi. Ta có:
+ ThӇ tích chҧy vào bình : q.dt, lѭu lѭӧng chҧy vào bình
+ ThӇ tích chҧy ra khӓi bình : - Q.dt , Q lѭu lѭӧng chҧy ra khӓi bình
+ ThӇ tích tăng lên hoһc giҧm ÿi trong bình chӭa là:
d
h
.:
Trong ÿó: : : DiӋn tích mһt cҳt ngang cӫa bình

cons
t
: : vӟi bình hình trө

constz:
: vӟi bình khác hình trө (phӭc tҥp)
- Ta có hӋ thӭc:
d
h
.dt.Qdt.q : 
o
Qq
dh.
dt

:

(6.11)
Xét các tr˱ͥng hͫp:
1. Mӵc nѭӟc thѭӧng lѭu thay ÿәi, dòng chҧy tӵ do qua lӛ nhӓ (tháo cҥn bình chӭa)
- Xét trѭӡng hӧp q = 0 ÿӇ ÿѫn giҧn.
-Cҫn tìm thӡi gian T
1-2
ÿӇ mӵc nѭӟc thay ÿәi tӯ 1-1 ÿӃn vӏ trí 2-2
1
2
2
1
H
2
H
1
dh
h

Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 111
2
H
1
dh
2
1
H
2
H
2
’
h
v
0
0
2 h.g
dh.
dt
ZP
:

³
ZP
:


02
01

0
21
2
H
H
h.g
dh.
T
- NӃu biӃt quy luұt cӫa
: thì sӁ giҧi ÿѭӧc.
- ĈӇ ÿѫn giҧn ta giҧ thiӃt:
: = const, v
0
| 0 nên h
o
= h

2121
2
2
2
2
1
HH
g
.
h
dh
g
T

H
H

ZP
:

ZP
:

³

- Khi tháo cҥn hoàn toàn (H
2
= 0) thì:
g
H.
T
2
2
1
21
ZP
:



o
1
1
21

2
2
H.g
H.
T
ZP
:


(6.12)
Vӟi
:.H
1
: ThӇ tích chҩt lӓng chҧy ra khӓi bình chӭa
- Trong trѭӡng hӧp nӃu H
1
không ÿәi sӁ tháo ÿѭӧc lѭu lѭӧng là:
1
2 H.g Q ZP
thì:
1
1
2 H.g
H.
ZP
:
W
. Vұy: T
1-2
= 2.W

¾
Vұy: Thӡi gian cҫn thiӃt ÿӇ tháo cҥn bình chӭa (:H
1
) khi cӝt nѭӟc thay ÿәi bҵng hai
lҫn thӡi gian ÿӇ tháo cҥn mӝt thӇ tích tѭѫng ӭng nhѭng dѭӟi tác dөng cӫa cӝt nѭӟc không
ÿәi.
2. Mӵc nѭӟc thѭӧng lѭu không ÿәi, hҥ lѭu thay ÿәi (làm ÿҫy bӇ chӭa).
Ta quan niӋm bình thӭ hai giӕng nhѭ
trѭӡng hӧp trên, có nghƭa:
- Lѭu lѭӧng ra: Q = 0, lѭu lѭӧng
dòng chҧy vào q:


hH.g q ZP
1
2
Mà:
q
d
h
.
dt
:

Do ÿó:
)hH(g
d
h
.
dt

ZP
:

1
2
(6.13)
Tích phân h tӯ H’
2
ÿӃn H
2
.






2121
1
1
1
1
1
21
.2
2
.2
.
.2
.

.2
.
2
'
2
2
2
2
2
HHHH
ghH
hHd
g
hH
hHd
ghHg
dh
T
H
H
H
H
H
H

c

:




:



:


:

³
³³
cc

ZPZP
ZPZP
NӃu, ban ÿҫu H
2
’
= 0, thì thӡi gian tháo ÿӇ mӵc nѭӟc bình thӭ hai dâng lên bҵng
mӵc nѭӟc bình thӭ nhҩt, tӭc là H
2
’
= H
1
:
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 112
1
1

1
2
2
2
2
gH
H
g
H
T
2-1
ZP
:

ZP
:

(6.14)
-Nhѭ vұy cùng ӣÿiӅu kiӋn H
1
và : giӕng nhau, thӡi gian tháo cҥn và chӭa ÿҫy
bình là giӕng nhau.
VI. Dòng chҧy qua vòi
1. Khái niӋm:
- Vòi là mӝt ÿoҥn ӕng ngҳn gҳn vào lӛ
thành mӓng có chiӅu dài l = (3
y4)d, vӟi d:
ÿѭӡng kính lӛ.
- Chҩt lӓng qua vòi co hҽp tҥi cӱa vào sau
ÿó mӣ rӝng ra & chҧy ÿҫy vòi.

- Chӛ co hҽp có chân không nên có tác
dөng hút lѭu lѭӧng; vӟi chiӅu dài vòi l =
(3
÷4).d, thì lѭu lѭӧng qua vòi lӟn hѫn qua lӛ
tѭѫng ӭng.
- Có nhiӅu hình thӭc vòi: Vòi hình trө,
hình loe, gҳn trong, gҳn ngoài, vòi hình ÿѭӡng
dòng.
2. Vòi hình trө tròn gҳn ngoài
2.1. Ta cҫn tìm công thӭc tính lѭu lѭӧng.
- ViӃt phѭѫng trình Becnoulli cho mһt cҳt 1-1 và 2-2, mһt chuҭn qua trөc vòi.
w
aa
h
g.
v.
p
g.
v.p
H 
D

J

D

J

2
0

2
2
2
2
0
(6.15)
w
h
g.
v.
H

D

2
2
2
0
Trong ÿó:
h
w
bao gӗm:
+ Tәn thҩt qua lӛ:
g.
v
c
2
2
1
[

+ Tәn thҩt ÿӝt mӣ tӯ mһt cҳt co hҽp ÿӇ chҧy ÿҫy vòi:
g.2
v
2
2
[
Vӟi
2
c
2
1
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§

Z
Z
[
+ Tәn thҩt dӑc ÿѭӡng:
g.
v
d
l
2
2

O
Ĉәi v
c
theo v: nhӡ phѭѫng trình liên tөc: Z
c
.v
c
= Z.v
HZ
Z
v
vv
c
c

, vӟi
Z
Z
H
c

Vұy:
g.
v
d
l
h
w
2
1

2
2
2
1
»
»
¼
º
«
«
¬
ª
O
¸
¹
·
¨
©
§
H
H

H
[

H
0
0
11
2

2
v
c
l
v
0
h
ck
g
v
.2
.
2
0
D
c
c
Khoa Xỏy Dng Thy li - Thy in B mụn C S K Thut Thy Li
Bi ging thy lc 1 Trang 113

g.
v
d
l
H
2
1
2
2
2

1
20
ằ
ằ
ẳ

ô
ô
ơ
ê
O
á
ạ
ã
ă
â
Đ
H
H

H
[
D
t:
d
l
O
á
ạ
ã

ă
â
Đ
H
H

H
[
D
M
2
2
1
2
2
1
1
Vi:
0
2 H.g.v M
Do ú:
0
2 H.g vQ ZM Z
=
0
2 H.g ZP
(6.16)
(Vỡ dũng chy qua vũi ti ca ra khụng cú co hp
H = 1 nờn M = P).
Trong ú :

P
- H s lu lng chy qua vũi, vi vũi cú chiu di l= (3ữ4)d, thỡ
P
~ 0,82
2.2. Nhn xột:
a.
- Khi chy qua l:
610
1
1
,vaỡ
lọự.q
P
[
M .
- Khi chy qua vũi trong trng hp ny:
820
1
1
2
2
1
2
,vồùi
d
l
P MP
O
á
ạ

ã
ă
â
Đ
H
H

H
[
D
M
Nh vy: H s lu lng chy qua vũi ln hn h s lu lng chy qua l gp
341
610
820
,
,
,

ln.
b. Xem xột hin tng chõn khụng trong vũi.
- Vit phng trỡnh Becnoulli cho mt ct 1-1 v c-c, vi mt chun qua trng tõm
vũi:
C
W
CCCa
h
g.
v.p
g.

v.p
H


D

J

D

J

1
22
0
2
0
2
(6.17)
0
22
22
H
g
v
.
g
vppp
h
C

ql
C.CCa
C
ck
C
ck
[
D

J


J

Vỡ: ;
2
.2.
2
0
2
0
g
v
HgHv MoM
Ta li cú:
H
v
v
C

Thay vo trờn ta c:
0
2
2
2
2
22
H
g.
v
.
g.
v
h
ql
.C
C
ck

H
[
H
D

00
2
2
0
2
2

HH.Hh
ql
C
ck

H
M
[
H
M

Hay

á
á
ạ
ã
ă
ă
â
Đ

H
M
[
11
2
2
0
.Hh

ql
C
ck
Vi
[
ql
= 0,06; H = 0,64 thỡ M = P = 0,82. Thay vo biu thc trờn ta cú:
0
750 H,h
C
ck
: ct nc chõn khụng ti mt ct C-C (6.18)
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 114
ĈӇ thҩy rõ thêm tác dөng cӫa chân không trong vòi ÿӕi vӟi lѭu lѭӧng cӫa vòi ta viӃt:
C
W
CCCa
h
g.
v.p
g.
v.p
H


D

J


D

J

1
22
0
2
0
2
00
22
22
HhH
pp
g
v
.
g
v
C
ck
CaC
ql
C.C
 
J

[
D


0
2
1
Hhgv
C
ck
ql
C

[D

 
C
ck
C
ckCCC
hHg.hHg vQ ZP MZH Z
00
22 (6.19)
So vӟi qua lӛ:

ckvoìi
läù
hHg.QgH.Q ZP ZP
00
22
Nhұn xét: Tӯ (6.18) ta thҩy: H
0
càng lӟn thì h

ck
càng lӟn
Tӯ (6.19) ta thҩy: h
ck
càng lӟn thì Q
vòi
càng lӟn
Tuy vұy, nӃu h
ck
mà tăng quá, không khí bên ngoài theo cӱa ra chui vào phá vӥ chân
không, do ÿó phҧi có h
ck
nҵm trong giӟi hҥn cho phép, trong ÿiӅu kiӋn bình thѭӡng, ta lҩy
[h
ck
] = 7 m.
Suy ra: 7 = 0,75.H
0
o Nhѭ vұy cӝt nѭӟc tác dөng giӟi hҥn trong bình là:
m
,
,
H
ogh
9
750
07

Vұy, ÿiӅu kiӋn ÿӇ vòi hình trө gҳn ngoài làm viӋc әn ÿӏnh là:
x l = (3y4)d

x H
0
d 9 m hoһc h
ck
d 7 m
Dùng vòi hình trө gҳn ngoài có thӇ tăng lѭu lѭӧng ÿѭӧc 32% so vӟi dùng lӛ nhӓ thành
mӓng.
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 115
B - DÒNG TIA
VII. Phân loҥi, tính chҩt dòng tia
1. Ĉӏnh nghƭa
- Dòng tia là dòng chҧy không bӏ bao bӑc bӣi thành rҳn. Có hai loҥi dòng tia:
+ Dòng tia ngұp là dòng tia chuyӇn ÿӝng trong môi trѭӡng chҩt lӓng cùng
loҥi hoһc trong không gian ÿҫy nѭӟc. Ví dө: Cӕng tháo nѭӟc thành phӕ vào sông.
+Dòng tia không ngұp: Chҩt lӓng phun vào không khí.
Ví dө: Vòi chӳa cháy, vòi tѭӟi phun.
+ Dòng tia ngұp ÿã ÿѭӧc nghiên cӭu tѭѫng ÿӕi nhiӅu so vӟi dòng tia không
ngұp.
- Trҥng thái chҧy trong dòng tia có thӇ là chҧy tҫng hoһc chҧy rӕi, nhѭng thѭӡng
gһp trong th
ӵc tӃ là trҥng thái chҧy rӕi. Dѭӟi ÿây ta chӍÿӅ cұp ÿӃn trҥng thái chҧy rӕi cӫa
dòng tia.
2. Dòng tia ngұp.
 C̭u t̩o cͯa dòng tia, d͹a vào s͹ phân tích ÿ͛ phân b͙ l˱u t͙c trên nhͷng m̿t c̷t
ngang cͯa dòng tia, bao g͛m:
a. Khu lõi hoһc khu tӕc ÿӝ không ÿәi: Bҳt ÿҫu tӯ mһt cҳt ÿҫu ӣ miӋng vòi, nhӓ dҫn và kӃt
thúc ӣ mһt cҳt tҥi ÿó chӍ có tӕc ÿӝ ӣ trөc dòng tia bҵng tӕc ÿӝ u
0
. Thí nghiӋm chӭng minh

rҵng ÿѭӡng giӟi hҥn này là mӝt ÿѭӡng thҷng.
b. Khu tҫng biên giӟi: Là khu có tӕc ÿӝ liên tөc biӃn ÿәi cho tӟi nѫi có tӕc ÿӝ bҵng
không. Ĉѭӡng nӕi các ÿiӇm tӕc ÿӝ bҵng không là ÿѭӡng phân chia.
Thí nghiӋm chӭng tӓÿѭӡng phân chia là mӝt ÿѭӡng thҷng.
 Theo chi͉u dài cͯa dòng tia, có th͋ chia làm hai ÿo̩n:
a. Ĉoҥn ÿҫu: Tӯ mһt cҳt ÿҫu ÿӃn mһt cҳt quá ÿӝ tӭc là mһt cҳt kӃt thúc khu lõi. Trong
phҥm vi hai ÿѭӡng phân chia ӣÿoҥn ÿҫu có hai khu: khu lõi và khu tҫng biên giӟi.
b. Ĉoҥn cѫ bҧn: Tӯ mһt cҳt quá ÿӝ trӣÿi trong phҥm vi hai ÿѭӡng phân chia; ÿoҥn cѫ bҧn
chӍ bao gӗm tҫng biên giӟi; tӕc ÿӝ tҥi trөc dòng tia giҧm dҫn.
 Giao ÿi͋m cͯa hai ÿ˱ͥng phân chia g͕i là ÿi͋m c͹c cͯa dòng tia.
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 116
a. VӅ sӵ biӃn thiên cӫa tӕc ÿӝ trên trөc dòng tia. Trong ÿoҥn ÿҫu, tӕc ÿӝ giӳ không ÿәi và
bҵng tӕc ÿӝ u
0
tҥi mһt cҳt ÿҫu. Trong ÿoҥn cѫ bҧn, thí nghiӋm chӭng tӓ rҵng tӕc ÿӝ u
1
trên trөc dòng tia ӣ cách mһt cҳt ÿҫu l biӃn thiên theo quy luұt hyperbol:

Trong ÿó: d
0
: Ĉѭӡng kính cӫa dòng tia ӣ mһt cҳt ÿҫu.
M : HӋ sӕ thӵc nghiӋm.
l : Khoҧng cách tӯÿiӇm xác ÿӏnh ÿӃn miӋng vòi.
Ta thҩy: l càng dài, u
1
càng giҧm ÿӃn mӝt lúc nào ÿó u
1
không có tác dөng và sӁ bҵng tӕc
ÿӝ môi trѭӡng.

Trong nhӳng dòng tia phun vào không gian ÿҫy không khí:
- Theo nhӳng thí nghiӋm cӫa Milovit:
M = 6
- Theo thí nghiӋm cӫa Abѫramôvit:
(6-19)
Trong nhӳng dòng tia phun vào không gian ÿҫy nѭӟc:
- Theo thí nghiӋm cӫa Cônôva lӕp

(6-20)
b. Trong trѭӡng hӧp phân bӕÿӅu tӕc ÿӝ ӣ mһt cҳt ÿҫu, áp lӵc trong dòng tia bҵng áp lӵc
cӫa môi trѭӡng xung quanh. Ĉó là mӝt kӃt luұn quan trӑng làm cѫ sӣ nghiên cӭu cho
nhiӅu vҩn ÿӅ vӅ dòng tia chҧy ngұp.
3. Dòng tia không ngұp
a. KӃt cҩu
: Xét mӝt dòng tia nѭӟc không ngұp hay còn gӑi là dòng tia tӵ do, tӯӕng hình
tròn phun vào không khí, ta có thӇ chia dòng ra làm 3 phҫn:
-Phҫn liên kӃt chһt: Trong phҫn này, dòng tia còn giӳ nguyên hình trө: các hҥt chҩt
lӓng vүn liên kӃt chһt nên chҩt lӓng vүn liên tөc, không có nhӳng khu bӏ không khí lүn
vào.
-Phҫn rӡi rҥc: Trong phҫn này, sӵ liên tөc cӫa chҩt lӓng bӏ phá hoҥi, dòng tia mӣ
rӝng, bҳt ÿҫu có nhӳng hҥt nѭӟc lӟn.
-Phҫn m
ѭa bөi: Trong phҫn này, dòng tia gӗm nhӳng hҥt nѭӟc rҩt nhӓ, riêng biӋt.
Sau ÿây là mӝt vài công thӭc tính toán vӅ dòng tia không ngұp ÿӕi vӟi dòng tia
phun ra thҷng ÿӭng, dӵa vào kӃt quҧ thí nghiӋm:
Ĉӝ cao cӫa ÿoҥn liên kӃt chһt H
k
tính tӯ miӋng vòi phun, tính theo:

(6-21)

Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 117
Trong ÿó : H là cӝt nѭӟc tҥi miӋng vòi, có thӇ lҩy
g
v
H
2
2

v: Tӕc ÿӝ ӣ miӋng vòi, \ hӋ sӕ thí nghiӋm, phө thuӝc ÿѭӡng kính d cӫa vòi .

, d tính bҵng m
H
c
là ÿӝ cao cӫa dòng tia, tӭc khoҧng cách tӯ miӋng vòi ÿӃn nѫi mà dòng tia
không phun lên cao hѫn nӳa ÿѭӧc:

E
: HӋ sӕ thí nghiӋm, phө thuӝc H
c
tính theo bҧng sau ÿây:
H
c
(m) 7 9.5 12 14.5 17.2 20 22.9 24.5 26.8
E
0.84 0.84 0.835 0.825 0.815 0.805 0.79 0.785 0.76
Ĉӕi vӟi dòng tia phun nghiêng, các
kӃt quҧ nghiên cӭu còn ít.
b. Nhӳng ÿһc tính ÿӝng lӵc
hӑc cӫa dòng tia

- Cho dòng tia tác ÿӝng
vào vұt chҳn. Dòng tia ÿi theo
giӟi hҥn vұt chҳn tҥo ra các
vұn tӕc v
1,
, v
2
theo các nhánh
1,2; và v
1
tҥo ra góc
1
D và v
2
tҥo ra góc
2
D vӟi trөc ӕng
nҵm ngang.
v
o
: Tӕc ÿӝ tҥi miӋng vòi
so vӟi chiӅu ngang trөc vòi
P: phҧn lӵc cӫa thành
rҳn, lұp vӟi phѭѫng ngang mӝt
góc
E
- Ta viӃt phѭѫng trình ÿӝng lѭӧng cho ÿoҥn dòng tia giӟi hҥn bӣi mһt cҳt vào 0-0
và mһt cҳt ra 1-1 và 2-2; ÿӝng lѭӧng trong mӝt giây tҥi nhӳng mһt cҳt ÿó là m
0
v

0
, m
1
v
1
và m
2
v
2
; hình chiӃu cӫa nhӳng vectѫÿӝng lѭӧng ÿó lên trөc N-N là m
0
v
0
, m
1
v
1
cos
D 1
,
m
2
v
2
cos
D 2
, xung lӵc tác dөng vào ÿoҥn dòng tia ÿó là P, hình chiӃu cӫa nó lên trөc N-N
là Pcos
E
, trong ÿó

E
là góc lұp bӣi vectѫ phҧn lӵc P và trөc N-N. Vұy theo phѭѫng
trình ÿӝng lѭӧng, ta có:
m
1
v
1
cosD
1
+ m
2
v
2
cosD
2
- m
0
v
0
= PcosE. (6-22)
- Ta dùng phѭѫng trình này ÿӇ nghiên cӭu mӝt sӕ trѭӡng hӧp riêng.
a. Tr˱ͥng hͫp v̵t r̷n là m͡t ṱm ph̻ng ÿ̿t th̻ng góc vͣi trͭc N-N.
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 118
Khi ÿó
D
1
=
D
2

= S /2, E = S. Tӯ phѭѫng trình trên, ta viӃt lҥi:
P = m
0
v
0
(6-23)
b. Tr˱ͥng hͫp v̵t r̷n là m͡t m̿t cong:
NӃu vұt rҳn có hình hai bán cҫu hoһc hai hình trө tròn ÿӕi xӭng thì
D
1
=
D
2
=
S
, E =
S
và ta có: R = 2m
0
v
0

c. L͹c tác ÿ͡ng cͯa dòng tia vào ṱm ch̷n quay:
- Khi tҩm chҳn quay vӟi tӕc ÿӝ u thì tӕc ÿӝ dòng tia tác ÿӝng lên sӁ là:
w = v
0
-u vӟi w: Tӕc ÿӝ tѭѫng ÿӕi cӫa dòng tia ÿӕi vӟi tҩm chҳn; v
o
: Vұn
tӕc cӫa dòng tia.

d. Công sṷt cͯa dòng tia ÿ͙i vͣi ṱm ch̷n:
NӃu vұt rҳn di ÿӝng là mӝt tҩm phҷng, ÿӝng lѭӧng bҵng
)uv.(v
oo
Z
U
. Xung lӵc
P tác dөng vào tҩm phҷng ÿó bҵng:
P = ZUv
0
(v
0
-u).
Và sinh ra mӝt công suҩt là:
N = Pu = ZUv
0
(v
0
-u)u
Ta có công suҩt cӵc ÿҥi khi:

02  uv
d
u
dN
o

2
o
v

u
Lúc ÿó trӏ sӕ công suҩt cӵc ÿҥi là:
422
3
o
oo
oomax
v
v
)
v
v(v N
ZU
ZU
BiӃt rҵng ÿӝng năng trong mӝt giây cӫa dòng tia bҵng:
Ta thҩy:
2
E
N
max

K͇t lu̵n:
- Cánh quay phҷng vuông góc vӟi dòng tia thì:
2
N
N
max
,
Vӟi N: Công suҩt dòng tia.
- Khi cánh quay có

o
180
21
D D vӟi lӵc R=2m
o
v
o
,thì tұn dөng ÿѭӧc hӃt công
suҩt dòng tia
N
N
max
.
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 119
Câu hӓi:
1. Khái niӋm chung và cách phân loҥi dòng chҧy qua lӛ?
2. Lұp công thӭc xác ÿӏnh vұn tӕc, lѭu lѭӧng dòng chҧy tӵ do әn ÿӏnh qua lӛ nhӓ
thành mӓng ?
3. Lұp công thӭc xác ÿӏnh vұn tӕc, lѭu lѭӧng dòng chҧy ngұp әn ÿӏnh qua lӛ to, nhӓ
thành mӓng?
4. Lұp công thӭc xác ÿӏnh vұn tӕc, lѭu lѭӧng dòng chҧy tӵ do әn ÿӏnh qua lӛ to
thành mӓng?
5. Lұp công thӭc xác ÿӏ
nh vұn tӕc, lѭu lѭӧng dòng chҧy qua vòi?
6. Trong trѭӡng hӧp nào vòi có lѭu lѭӧng lӟn hѫn dòng chҧy qua lә, vì sao ?
7. Nêu hiӋn tѭӧng chân không xuҩt hiӋn trong vòi tӯÿó xác ÿӏnh cӝt nѭӟc cho phép?
8. Lұp công thӭc xác ÿӏnh thӡi gian tháo và làm ÿҫy bӇ chӭa?
9. Ĉӏnh nghƭa dòng tia, phân loҥi dòng tia, nêu nhӳng ÿһc tính ÿӝng lӵc hӑc cӫa dòng
tia và nêu vài ӭng dөng cӫa nó ?

10. Hãy nêu ra nhӳng nhұn xét khi thiӃt lұp công thӭc tính lѭu lѭӧng dòng ch
ҧy ra
khӓi lә, vòi ?
BÀI TҰP
Bài 1.
Hai lӛ tròn thành mӓng có cùng ÿѭӡng kính d=6cm ӣ thành bình lӟn chӭa nѭӟc, lӛ
dѭӟi cách ÿáy mӝt khoҧng a
1
=20cm, khoҧng cách hai tâm lӛ a
2
=50cm. Xác ÿӏnh chiӅu
sâu cӫa nѭӟc trong bình bҵng bao nhiêu ÿӇ tәng lѭu lѭӧng thoát ra hai lӛ là Q=23l/s.
Bài 2. Xác ÿӏnh lѭu lѭӧng nѭӟc chҧy ra
khӓi bӇ chӭa kín theo mӝt ӕng có ÿѭӡng
kính thay ÿәi. Cho biӃt: p
o
=0,2 at (áp suҩt
dѭ), H=0,8m, ÿѭӡng kính và chiӅu dài
các ÿoҥn ӕng: d
1
=70mm, l
1
=5m;
d
2
=100mm, l
2
=7,5m; d
3
=50mm, l

3
=4m;
hӋ sӕ sӭc cҧn ma sát cӫa các ӕng
O =0,028; hӋ sӕ tәn thҩt cӫa khoá
k
[
=3,0
p
o
H
Khóa
l
3,
d
l
2,
d
2 l
1,
d
1
h
a
2
a
1
Khoa Xáy D͹ng Thͯy lͫi - Thͯy ÿi͏n B͡ môn C˯ Sͧ KͿ Thu̵t Thͯy Lͫi
Bài gi̫ng thͯy l͹c 1 Trang 120
TÀI LIӊU THAM KHҦO
1. Nguyen The Hung, Hydraulics, Vol. 1, NXB Xay Dung 2006.

2. Nguyen Canh Cam & al., Thuy luc T1, T2, NXB Nong Nghiep 2000.
3. Hoàng Văn Quý, Thuy Luc và Khí ÿӝng lӵc, NXB KHKT 1997.
4. Nguyen Tai, Thuy Luc T1, NXB Xay Dung 2002.
5. Doughlas J. F. et al., Fluid Mechanics, Longman Scientific & Technical
1992.
6. Edward J. Shaughnessy et al., Introduction to Fluid Mechanics, Oxford
University Press 2005.
7. Frank M. White, Fluid Mechanics, McGrawHill 2002.
8. John A. Roberson & Clayton T. Crowe, Engineering Fluid Mechanics, John
wiley & Sons, Inc 1997.
9. Philip M. Gerhart et al., Fundamental of Fluid Mechanics, McGrawHill
1994.
Website tham khҧo:


/>



The end