วิศวกรรมชลศาสตร์: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

น้ำในท่อและทางน้ำ: แรงจากความดันของของไหลนิ่ง พลังงานและเบอร์นูลลี การสูญเสียจากความเสียดทาน การเลือกปั๊ม และการไหลในทางน้ำเปิดด้วยสมการแมนนิง

ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

  1. แรงจากความดันของไหลนิ่งผนังแนวดิ่ง · ประตูน้ำที่จมอยู่ใต้น้ำ · จุดศูนย์กลางความดันโจทย์คำนวณ
  2. ความต่อเนื่องและเบอร์นูลลีความต่อเนื่อง · ท่อลดขนาดแนวนอน · ท่อที่ยกสูงขึ้นโจทย์คำนวณ
  3. แรงเสียดทานในท่อและเฮดสูญเสียเลขเรย์โนลดส์ · เฮดสูญเสียแบบดาร์ซี–ไวส์บาค · การสูญเสียย่อยและเฮดรวมโจทย์คำนวณ
  4. ปั๊มและกำลังของปั๊มกำลังไฮดรอลิก · ประสิทธิภาพของปั๊ม · เฮดของระบบและกำลังโจทย์คำนวณ
  5. การไหลในช่องเปิด (แมนนิง)ความเร็วในช่องทาง · อัตราการไหล · ความลาดชันที่ต้องการโจทย์คำนวณ

เทคนิคทำข้อสอบวิชา วิศวกรรมชลศาสตร์

  • เขียนสมการพลังงานระหว่างสองจุดและระบุทุกพจน์ก่อนลดรูป
  • การสูญเสียเฮดจากความเสียดทานเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว
  • ในทางน้ำเปิด ใช้รัศมีไฮดรอลิก A/P ไม่ใช่ความลึก

ตัวอย่างวิธีทำ

แรงจากความดันของไหลนิ่งง่าย
h = 4 m

น้ำลึก 4 m กระทบผนังแนวดิ่ง หาความสูง ȳ เหนือฐานที่แรงลัพธ์กระทำ

h = 4 mb = 2 mρ = 1000 kg/m³g = 9.81 m/s²

จงหา ȳ (m)

แสดงคำใบ้
  1. ความดันในของเหลวนิ่งคือ p = ρ·g·z
  2. แผนภาพความดันบนผนังเป็นรูปสามเหลี่ยม F เท่ากับพื้นที่คูณความกว้าง และกระทำผ่านเซนทรอยด์ของมัน
  3. ความดันที่ก้นคือ 39.24 kPa
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

แรงจากความดันของไหลนิ่ง: บนพื้นผิวระนาบ F = ρ·g·yc·A เมื่อ yc คือความลึกของเซนทรอยด์ แรงนี้กระทำที่ตำแหน่งต่ำกว่าเซนทรอยด์ คือจุดศูนย์กลางความดัน

h = 4 mF

ความดันเปลี่ยนแปลงเป็นเส้นตรงตามความลึก

p = ρ·g·z จากศูนย์ที่ผิวน้ำถึง ρ·g·h ที่ก้นถัง ดังนั้นแรงที่กระทำต่อผนังจึงมีลักษณะเป็นรูปสามเหลี่ยม

pbase = ρgh = 1000·9.81·4 = 39.24 kPa

แนวแรงกระทำ

แรงรูปสามเหลี่ยมกระทำที่เซนทรอยด์ ซึ่งอยู่สูงจากฐานหนึ่งในสามของความสูง
ȳ = h/3 = 4/3 = 1.333 m เหนือฐาน

คำตอบ

ȳ = 1.333 m
ความต่อเนื่องและเบอร์นูลลีปานกลาง
12d1​ = 150 mm, p1​ = 250 kPad2​ = 50 mm, p2​ = ?

น้ำไหลผ่านท่อแนวนอนที่แคบลงจาก 150 mm เป็น 50 mm ในช่วงกว้างความดันคือ 250 kPa และความเร็วคือ 0.5 m/s ไม่คิดการสูญเสีย หาความดัน p2 ในช่วงแคบ

d1 = 150 mmd2 = 50 mmp1 = 250 kPav1 = 0.5 m/sρ = 1000 kg/m³

จงหา p2 (kPa)

แสดงคำใบ้
  1. ใช้ความต่อเนื่องหาความเร็วในช่วงแคบก่อน
  2. เบอร์นูลลีสำหรับท่อแนวนอน: p₁ + ½ρv₁² = p₂ + ½ρv₂²
  3. v2 = 4.5 m/s.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

ความต่อเนื่องและเบอร์นูลลี: สำหรับของไหลที่อัดตัวไม่ได้ อัตราการไหลเท่ากันทุกหน้าตัด Q = A₁v₁ = A₂v₂ ตามเส้นกระแสที่ไม่มีการสูญเสีย p + ½ρv² + ρgz เป็นค่าคงตัว ดังนั้นตรงที่ของไหลเร็วขึ้นหรืออยู่สูงขึ้น ความดันจะต่ำลง

ความต่อเนื่องและเบอร์นูลลี

คำนวณเป็น Pa แล้วหารด้วย 1000 เพื่อให้ได้ kPa

v2 = v1·(d1/d2)² = 0.5·(150/50)² = 4.5 m/s
½ρ(v1² − v2²) = ½·1000·(0.5² − 4.5²)/1000 = −10 kPa
p2 = p1 + ½ρ(v1² − v2²) = 250 + (−10) = 240 kPa

คำตอบ

p2 = 240 kPa

การฝึกทำงานอย่างไร

  • “ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
  • โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
  • ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
  • ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

เครื่องคำนวณสมการเบอร์นูลลีเครื่องคำนวณการสูญเสียเฮดในท่อ (ดาร์ซี–ไวส์บาค)เครื่องคำนวณกำลังปั๊มเครื่องคำนวณสมการแมนนิงเครื่องคำนวณเลขเรย์โนลดส์เครื่องคำนวณความหนาแน่น (มวล ปริมาตร และความหนาแน่น)

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ฝึกข้อสอบ FE โยธากลศาสตร์ของไหลฝึกข้อสอบ FE เครื่องกลฟิสิกส์สำหรับวิศวกรฝึกข้อสอบ FE เคมีวิศวกรรมปฐพีการวิเคราะห์โครงสร้าง
ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร