Đáp án thi học kì môn Thuỷ lực công trình (Trường đại học sư phạm kĩ thuật TP.HCM)

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CN HH & TP
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Đáp án thi môn: Thủy lực Công trình
Mã môn học: EHAH223510
Học kỳ: I/2015-2016
Ngày thi:12/01/2016

Câu 1: (3 điểm)
Hình vẽ:

Vẽ hình được
0,5 điểm

Áp suất dư tại B:

pB = ρ gh1 = 1000.10.2 = 20000( N / m 2 ) = 20( kN / m 2 )
(0,75 điểm)
Áp suất dư tại A:

p A = ρ g ( h1 + h2 ) = 1000.10. ( 2 + 1) = 30000( N / m 2 ) = 30( kN / m 2 )
(0,75 điểm)
Biểu đồ áp suất dư tác dụng lên AB như hình vẽ.
Áp lực tương đương tác dụng lên AB:

PAB = S ABCD .b =

PAB =

BC + AD

. AB.b
2

BC + AD
p + p A h2
20 + 30
1
. AB.b = B
.
.b =
.
.1 = 35,36 ( kN )
2
2
sin α
2
sin 450
(1 điểm)

1


CÂU 2: (4 điểm)

-

Vẽ hình được
0,5 điểm

Chọn mặt cắt chuẩn 0-0 đi qua tâm của các đoạn ống như hình vẽ.

Chọn mặt cắt 1-1, 2-2 như hình vẽ.

Viết phương trình becniuly cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2:

p1 m1v12
p2 m2v22
z1 + +
= z2 +
+
+ hw
γ
2g
γ
2g
(1)
Ta có:

(0,5 điểm)

z1 = H, p1 = 0, v1 = 0.

-

Tại mặt cắt 1-1:

-

Tại mặt cắt 3-3:
Chọn: g=10m/s2 và m1=m2=1
hw = hd + hc

-

(0,5 điểm)
Với hw, hd và hc lần lượt là tổng tổn thất, tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ. Theo bài tổn
thất cục bộ lấy bằng 50% tổn thất đường dài vậy:
hw = hd + hc = 1,5.hd

z2 = 0, p 2 = 0,

Theo yêu cầu tổn thất dọc đường được tính theo manning:
LAB V22
hd = λ
DAB 2.g

hw = hd + hc = 1,5.hd = 1,5.λ

LAB V22
40 V22
= 1,5.2.10−2
= 0, 6.V22
DAB 2. g
0,1 2.10

Hay:

(m) (1 điểm)

Thay vào phương trình 1 ta được:

H +0+0 =0+0+
10 = 0, 05v22 + 0, 6v22

v22
+ 0, 6v22
2g

v2 = 3, 92 ( m / s )



Lưu lượng qua đoạn ống AB là:

(0,75 điểm)

2


QAB = ω AB .v2 =

2
π .DAB
π .0,12
v2 =
.3,92 = 0, 0307 ( m 3 / s) = 30, 7 (l / s)
4
4

(0,75 điểm)
Vậy: Lưu lượng qua đoạn ống AB là 10 (l/s)

CÂU 3: (3 điểm)

Vẽ hình được
0,25 điểm

-

Chọn mặt cắt 1-1, 2-2 như hình vẽ.
Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ.
Phương trình động lượng cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2:
ρ Q ( αV2 − αV1 ) = ∑ Fi
( 1)

-

Chiếu phương trình 1 lên trục Ox, ta được:
ρ Q ( αV2 x − αV1x ) = P1x − P2 x + Tx

-

Chiếu phương trình 1 lên trục Oy, ta được:

ρ Q ( α V2 y − α V1 y ) = P1 y − P2 y + Ty

(0,5 điểm)

( 2)

( 3)

Vì hiện tượng xảy ra trong môi trường không khí nên P1x = P1y = P2x = P2y = 0 nên phương
trình (2) và (3), trở thành.
ρ Q ( αV2 x − αV1x ) = Tx
( 2′)

ρ Q ( αV2 y − αV1 y ) = Ty
Trong đó:
α =1
- Chọn
.

( 3′ )

ρ

- Khối lượng riêng của nước:
- Lưu lượng của tia nước là:

=1T/m3=1000kg/m3

Q = V .s = 20.0, 05 = 1( m3 / s )
(0,25 điểm)
3


V2 x = V .cos α = 20.cos 450 = 14,142 ( m / s )
Vận tốc theo phương Ox:
V1x = V = 20 ( m / s )
(0,25 điểm)

V2 y = V .sin α = 20.sin 45 = 14,142 ( m / s )
0

Vận tốc theo phương Oy:
V1 y = 0 ( m / s )
(0,25 điểm)
Thay tất cả các giá trị vừa tìm được vào phương trình (2’) và (3’), ta được:
Theo phương Ox:
ρ Q ( αV2 x − αV1x ) = Tx 1000.1( 1.14,142 − 1.20 ) = Tx

Tx = −5857 ( N ) = −5,857 ( kN )


(0,5 điểm)

Tx = −5857 ( N ) = −5,857 ( kN ) < 0
Với
lực của khối ABC tác dụng lên tia nước ngược chiều Ox
đã chọn. Do đó, lực của tia nước tác dụng lên vật cản cố định ABC cùng chiều với Ox đã chọn và có
độ lớn là Hx=5,857 kN.
Theo phương Oy:
ρ Q αV2 y − α V1 y = Ty 1000.1( 1.14,142 − 0 ) = Ty

(

)


Ty = 14142 ( N ) = 14,142 ( kN )



(0,5 điểm)

Ty = 14,142 ( kN ) > 0
Với
lực của khối ABC tác dụng lên tia nước cùng chiều Oy đã chọn. Do đó,
lực của tia nước tác dụng lên vật cản cố định ABC theo phương Oy ngược chiều với Oy đã chọn và
có độ lớn là Hy=14,142 kN.
Vậy áp lực tia nước tác dụng lên vật cản cố định ABC là:

H = H x2 + H y2 = 5,857 2 + 14,1422 = 15,307 ( kN )
(0,25 điểm)

Vẽ hình được
0,25 điểm

4


Ngày 14 tháng 01 năm 2016
CN BM CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

5