Kỹ thuật thủy lực: bài tập và câu hỏi ôn thi

Nước trong ống và kênh: lực thủy tĩnh, năng lượng và Bernoulli, tổn thất ma sát, chọn bơm và dòng chảy kênh hở với phương trình Manning.

Luyện tập môn học này miễn phíLuyện tập môn học nàyLàm đề thi thử5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.

Gói ôn nước rút (PDF)Bảng công thức, các bước phương pháp và bài tập có lời giải đầy đủ, sẵn sàng để in.

Các chủ đề trong môn học này

  1. Lực thủy tĩnhtường thẳng đứng · cửa van ngập nước · tâm áp lựcbài tính toán
  2. Phương trình liên tục và Bernoulliphương trình liên tục · ống thu hẹp nằm ngang · ống đi lênbài tính toán
  3. Ma sát đường ống và tổn thất cột ápSố Reynolds · tổn thất cột áp Darcy–Weisbach · tổn thất cục bộ và tổng cột ápbài tính toán
  4. Máy bơm và công suất bơmcông suất thủy lực · hiệu suất bơm · cột áp hệ thống và công suấtbài tính toán
  5. Dòng chảy hở (Manning)vận tốc trong kênh · lưu lượng · độ dốc cần thiếtbài tính toán

Mẹo làm bài thi Kỹ thuật thủy lực

  • Viết phương trình năng lượng giữa hai điểm và liệt kê mọi số hạng trước khi đơn giản hóa.
  • Tổn thất cột áp do ma sát tăng theo bình phương vận tốc.
  • Trong kênh hở, dùng bán kính thủy lực A/P, không dùng độ sâu.

Ví dụ có lời giải

Lực thủy tĩnhDễ
h = 4 m

Nước sâu 4 m dựa vào một bức tường thẳng đứng. Tìm độ cao ȳ so với đáy tại đó hợp lực tác dụng.

h = 4 mb = 2 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²

Tìm ȳ (m)

Hiện các gợi ý
  1. Áp suất trong chất lỏng đứng yên là p = ρ·g·z.
  2. Biểu đồ áp suất trên tường là một tam giác. F bằng diện tích của nó nhân với bề rộng; lực tác dụng qua trọng tâm của nó.
  3. Áp suất tại đáy là 39,24 kPa.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Lực thủy tĩnh: trên một mặt phẳng, F = ρ·g·yc·A, trong đó yc là độ sâu của trọng tâm. Lực tác dụng phía dưới trọng tâm, tại tâm áp lực.

h = 4 mF

Áp suất biến thiên tuyến tính theo độ sâu

p = ρ·g·z, từ không ở mặt thoáng đến ρ·g·h ở đáy, nên tải trên tường có dạng tam giác.

pbase = ρgh = 1000·9,81·4 = 39,24 kPa

Đường tác dụng

Tải hình tam giác tác dụng tại trọng tâm, cách đáy một phần ba chiều cao
ȳ = h/3 = 4/3 = 1,333 m phía trên đáy

Đáp số

ȳ = 1,333 m
Phương trình liên tục và BernoulliTrung bình
12d1​ = 150 mm, p1​ = 250 kPad2​ = 50 mm, p2​ = ?

Nước chảy qua một ống nằm ngang thu hẹp từ 150 mm xuống 50 mm. Ở đoạn rộng, áp suất là 250 kPa và vận tốc là 0,5 m/s. Bỏ qua tổn thất, tìm áp suất p2 ở đoạn hẹp.

d1 = 150 mmd2 = 50 mmp1 = 250 kPav1 = 0,5 m/sρ = 1000 kg/m³

Tìm p2 (kPa)

Hiện các gợi ý
  1. Trước hết dùng phương trình liên tục để tìm vận tốc ở đoạn hẹp.
  2. Bernoulli cho ống nằm ngang: p₁ + ½ρv₁² = p₂ + ½ρv₂².
  3. v2 = 4,5 m/s.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Phương trình liên tục và Bernoulli: với chất lỏng không nén được, lưu lượng ở mọi tiết diện đều như nhau, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Dọc theo một đường dòng không có tổn thất, p + ½ρv² + ρgz là hằng số, nên ở nơi chất lỏng nhanh hơn hoặc cao hơn thì áp suất thấp hơn.

Phương trình liên tục và Bernoulli

Làm việc theo Pa, rồi chia cho 1000 để có 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

Đáp số

p2 = 240 kPa

Cách luyện tập hoạt động

  • “Luyện tập môn học này” trộn các bài từ mọi chủ đề của nó, giống một kỳ thi thật.
  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Đề thi thử có tính giờ và không có gợi ý, và bạn nhận được điểm số cùng phần xem lại đầy đủ ở cuối.

Máy tính cho môn học này

Máy tính phương trình BernoulliMáy tính tổn thất cột áp trong ống (Darcy–Weisbach)Máy tính công suất bơmMáy tính phương trình ManningMáy tính số ReynoldsMáy tính khối lượng riêng (khối lượng, thể tích và khối lượng riêng)

Các môn học liên quan

Luyện thi FE Xây dựngCơ học chất lưuLuyện thi FE Cơ khíVật lý cho kỹ sưLuyện thi FE Hóa họcĐịa kỹ thuậtPhân tích kết cấu
Luyện tập môn học này miễn phíLuyện tập môn học nàyLàm đề thi thử5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.