Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 141 trang nguyenduy 02/05/2025 90
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần

Luận án Nghiên cứu xác lập công thức tính toán một số thông số nước nhảy đáy trên kênh dốc thuận có lòng dẫn mở rộng dần
2
2 11 1 1
1 12 2
1 1 1 1 1
1 1
1 22 2 2
1 1 1 1 1
1 22
1 1 1 1 1
2
1
1
'
1
'4 6,36 1,1 0,9 '
' ' 1
(1 ) 2 (1 ) '
4 6,36 2
'
(1 ) 2 ' 2 '
'ln
6,36 ' 2 ' 2 '
1,1
1,1
h
hik k tg ik h
h h
b ik ik h
ik k tg F G
h
b ik h F G h
h
h F G k tg h F G h
b
ik

 
 
   
   

1 1 11
2 2 2
1 1 1 1 1 1
0,45
' 2 ' '' 20,9
ar
(1 ) ' 2 ' '
x
h F G h hh F G
ctg
ik h F G h h
 
   
 
 
  
38 
2
11 1 1
12 2
1 1 1 1 1
1 1
1 22 2 2
1 1 1 1 1
22
1 1 1 1 1
2
1
1
'
1
'4 6,36 1,1 0,9 '
' 1
(1 ) 2 (1 ) '
4 6,36 2
'
(1 ) 2 ' 2 '
ln
6,36 ' 2 ' 2 '
1,1 0,9
1,1
(1
h
hik k tg ik h
h
b ik ik h
ik k tg F G
h
b ik h F G h
h F G k tg h F G h
b
ik

 
 
   
   

1
1 1 1
2 2 2
1 1 1 1 1 1
0,45
'
' 2 ' '2
ar
) ' 2 ' '
x
h
h F G h hF G
ctg
ik h F G h h
 
   
 
 
  
2
11 1 1 1 1
2 2
1 1 1 1 1 1
2
1 1 1 1 2
2 2 1
1 1 1 1 1
2
1 11 1
2
1 1
'
1
'4 6,36 ' 1,1 0,9 '
1
(1 ) 2 (1 ) '
4 6,36 ' 2 '
2
(1 ) 2 '
ln
6,36 2 2'
1,
1,1
h
hik k tg h b ik h
ik b b ik h
ik k tg h b F G h
F G
ik b b h
F G k tg F Gh b
b b

 
 
 
 
   

1
1
11
2
21 1 1
1
1
0,45
'
'
2 1
'21 0,9
ar
'(1 )
2
'
x
h
h
F G
hF Gik
ctg
hik
F G
h
 

   
 
 
  
(2.62) 
Đặt: 
1 1
1 2
1 1
1
1 2
1 1
2 2
1 1
1 2 2
1 1
1
1
1
1
1
2 3,18
1
1,1 0,9
1
6,36
1,1
2
'
ik k tg
A
k i
ik
B
k i
A E E k tg
C
B E
D
a
E F G
h
 
 

 
 


(2.63) 
39 
Thay (2.63) vào (2.62) thì hình dạng trung bình của mặt thoáng trong khu nước nhảy 
được biểu diễn bằng phương trình rút gọn sau: 
22
1 12
1 1 1 12 2 2 2
11 1
1
1 1 ln 0,45
'
h h
h h
h
E E x
A B C D arctg
hE E
   
 
  
 (2.64) 
Kết hợp phương trình (2.64) với phương trình (2.31) được hệ phương trình tính toán các 
đặc trưng nước nhảy trong khu xoáy, cuối khu xoáy, cuối nước nhảy trong trường hợp 
0,13i như sau: 
Chiều sâu tương đối x và chiều dài tương đối '
1
xl
h
 cuối khu xoáy được biểu diễn bằng 
các công thức: 
22
1 12
1 1 1 12 2 2 2
1 1 1
3
1
1 1 ln 0,45
'
2 3,12 0
x x x
x x
x
x x
E E l
A B C D arctg
E E h
F G F
   
 
  
  
(2.65) 
Chiều sâu tương đối 2 và chiều dài tương đối 
2
'
1
l
h
 cuối nước nhảy: 
22
2 1 2 1 2 2
1 2 1 2 1 12 2 2 2
1 1 2 1
3
2 2
1
1 1 ln 0,45
'
2 2 0
E E l
A B C D arctg
E E h
F G F
   
 
  
  
(2.66) 
Với trường hợp lòng dẫn lăng trụ 0tg công thức (2.64) sẽ trở về công thức của 
Hoàng Tư An [6]. 
2.3.3.2 Hình dạng mặt thoáng trung bình và chiều dài tương đối khu xoáy mặt trong 
lòng dẫn dốc 0 0,13i 
Theo công thức (2.60) 21 nhận giá trị dương khi 0,13i còn với 0 0,13i thì 
2
1 0 
lúc này hệ phương trình (2.57), (2.59) được biến đổi về dạng: 
40 
 3 2 2 2 2 21 1 1 1 1 1
1
4 6,36 6,36 '
' 0,9 ' ' 1,1 0,45 '
1
ik tg dh
k h tg h a k h a a h
b k i b dx


(2.67) 
Chia hai vế phương trình (2.67) cho 2 21 'a h được: 
3 2
1
1 2 2 2 2
1 1 1
2 2
1 1 12 2 2 2
1 1
4 6,36 ' '
0,9
1 ' ' '
0,45
6,36 ' 1
1,1
' '
ik h h
k tg
b k i a h a h dh
dxtg h
a k a
b a h a h


3 2
1
1 2 2 2 2
1 1 1
2 2
1 1 12 2 2 2
1 1
4 6,36 ' '
0,9
1 ' '
' 0,45
6,36 ' 1
1,1
' '
ik h h
k tg
b k i a h a h
dh dx
tg h
a k a
b a h a h


(2.68) 
Kết hợp với sử dụng các công thức biến đổi toán học [41], đồng thời thay điều kiện biên 
của bài toán (2.20) vào phương trình (2.68), trở thành: 
21 1
1
2
1
1 1
3,18 2
1 0,9 1
1
1,18 2 2
ln 0,45
1 2 1 '
2 2 1
2 ln
2 2 1
h h
h
h
h
ik k tg
k i
F G k tg F G x
k i F G h
F G F G
F G
F G F G
 
 

    
 
  

  
(2.69) 
đặt: 
1 1
2
1
2
2
1
2
1
3,18 2
1
0,9
1,18
1
ik k tg
A
k i
B
E k tg
C
k i
 

 

(2.70) 
41 
Kết hợp phương trình (2.70), (2.69) được phương trình đường mặt nước trung bình trong 
khu xoáy: 
2 2
2
2 2 2 2
1
1
1 1 ln ln 0,45
1 1 '
hh
h h
h
E EE x
A B C E
E E E h

 

(2.71) 
Với trường hợp lòng dẫn lăng trụ 0tg công thức (2.71) sẽ trở về công thức của Hoàng 
Tư An [6]. 
Phương trình (2.71) cùng với phương trình (2.31) được hệ phương trình tính toán các 
đặc trưng nước nhảy trong trường hợp 0 0,13i . 
Chiều sâu tương đối x và chiều dài tương đối '
1
xl
h
 cuối khu xoáy: 
2 2
2
2 2 2 2
1
3
1
1 1 ln ln 0,45
1 1 '
2 3,12 0
xx x
x x
x
x x
E EE l
A B C E
E E E h
F G F

 

  
(2.72) 
Chiều sâu tương đối 2 và chiều dài tương đối 
2
'
1
l
h
 cuối nước nhảy: 
2 2
2 22 2
2 2 2 2 2 2
2 1
3
2 2
1
1 1 ln ln 0,45
1 1 '
2 2 0
E EE l
A B C E
E E E h
F G F

 

  
(2.73) 
2.3.4 Quy luật thay đổi vận tốc điểm tương đối ở đáy và vận tốc điểm tương đối ở 
mặt trong khu xoáy của nước nhảy 
Biến đổi phương trình (2.1) thành [6]: 
  ( ) 1 ( )
'
'
m nu u f u f
z
h d dz
h
 
 
(2.74) 
Mặt khác xuất phát từ phương trình (2.17) và (2.18): 
1 1 1' 0,45 ' 0,55 'm nV h b u bh u bh 
42 
Rút gọn phương trình trên tìm được vận tốc điểm mặt nu : 
1 1 1' 0,45 '
0,55 '
m
n
V h b u bh
u
bh
1
1 1
1 1
'
0,45
'
'
0,55
'
m
n
bh
V u
h b
u
bh
h b
1 0,45
0,55
m h
n
h
V u
u


(2.75) 
Thay (2.75) vào (2.74) được công thức tính vận tốc điểm tại tọa độ z: 
 1
0,45
( ) 1 ( )
0,55
m h
m
h
V u
u u f f

 

  10,55 ( ) 0,45 1 ( )
0,55
m h m h
h
u f V u f
u
   

   10,55 ( ) 1 ( ) 0,45 1 ( )
0,55
m h m h
h
u f V f u f
u
    

    1( ) 0, 45 1 ( )
0,55
h m
h
u f V f
u
   
 
(2.76) 
Thay công thức (2.76) vào 2
S
u dS được: 
   
2
12
( ) 0, 45 1 ( )
0,55
h m
hS S
u f V f
u dS dS
   
 
  
 
 
   
  
2 1 1
2 2
2 2
12 0 01 1 1
1
2
1 0
( ) 0, 45 1 ( )
'
0,3025
2 ( ) ( ) 0, 45 1 ( )
h m
hS
h m
u
f d f d
VFr b h
u dS g
u
f f f d
u
 
   
   
   
(2.77) 
43 
Thay công thức (2.1) vào (2.77) được: 
 22 2
2 1 1 1
1 1
'
0,1131 0,2262 0,416
0,3025
h m h m
S
u uFr b h
u dS g
u u
   

(2.78) 
Thay (2.76) vào (2.14), kết hợp với (2.13), (2.20) và (2.24) đồng thời chia số hạng 
2
1 1 'gb h được phương trình sau: 
2 2
2
12
1
2 2
11 1 1
2
1
2 2 2 1
1 1 1
1
1 1
' '
'0,1131 2
' 2
'0,3025
'0,2262 0,416 2
'
h m
h m
h h
u gibkh
buFr b h
g h
bu V h b
u b h
 

  
chia phương trình trên cho 21 1 'gb h và tiến hành biến đổi, rút gọn được: 
2
2 2 2
1 1 12
1 1 1
1,337
2 3,678 2 1 1 0m m hh h h
u u
Fr ik i k
V V Fr
 
     
Giải phương trình bậc hai trên, phân bố vận tốc điểm tương đối cực đại 
1
mu
V
 theo chiều 
sâu tương đối h tìm được như sau: 
2
2 21 1
2
11 1 1
1
1,3371 1
1 2 2,674
1 1
1
m h
h
h
u Fr i k
FrV ik ik
ik
 
   
 
 
  
  
Chia cả tử và mẫu phương trình trên cho 2 , đồng thời kết hợp với phương trình (2.30) 
được phương trình biến đổi vận tốc điểm tương đối đáy lớn nhất dòng chảy ở lòng dẫn 
phi lăng trụ mở rộng dần trong khu vực xoáy mặt như sau: 
 2
1
1,3371
1 2 2,674m h h
h
u
F G
V F

 
 
(2.79) 
44 
Thay phương trình (2.80) vào phương trình (2.76) được phương trình biến đổi vận tốc 
điểm tương đối 
1
nu
V
 theo chiều dòng chảy của nước nhảy ở lòng dẫn phi lăng trụ mở rộng 
dần trong khu vực xoáy như sau: 
1
1
1 0,45
0,55
m
h
n
h
u
u V
V


 2
1
1,3371
1 0,45 1 2 2,674
0,55
h
h h
hn
h
F G
Fu
V

  
 

  
  
  
 2
1
1,337
1 0,45 2 2,674
0,55
h
h
n
h
F G
u F
V

 

(2.80) 
2.3.5 Trường hợp riêng: lòng dẫn phi lăng trụ mở rộng dần đáy bằng 
Với nước nhảy trong lòng dẫn phi lăng trụ mở rộng dần đáy bằng 0i , thì hệ phương 
trình tính toán các đặc trưng nước nhảy là trường hợp riêng của các phương trình (2.69), 
cụ thể: 
21
2
1
1
2
1 0,9 1
1,18 2 2
ln 0,45
2 1 '
2 2 1
2 ln
2 2 1
h h
h
h
h
k tg
F G k tg F G x
F G h
F G F G
F G
F G F G
 
 

    
 
  

  
(2.81) 
Đặt: 
45 
1
3
3
2
2 1
3
2
0,9
1,18
k tg
A
B
D k tg
C
 

 

(2.82) 
Phương trình đường mặt nước trung bình trong khu xoáy: 
2 2
2
3 3 3 2
1
1
1 1 ln ln 0,45
1 1 '
o h oo h
h h o
o o h o
E EE x
A B C E
E E E h

 

(2.83) 
Với trường hợp lòng dẫn lăng trụ 0tg công thức (2.83) sẽ trở về công thức của 
Hoàng Tư An [6]. 
Chiều sâu tương đối x và chiều dài tương đối '
1
xl
h
 cuối khu xoáy: 
2 2
2
3 3 3 2
1
3
2
1
2
1
1 1 ln ln 0,45
1 1 '
2 3,12 0
1
2 1
o x oo x x
x x o
o o x o
x o o x o
o
o
o o
E EE l
A B C E
E E E h
F G F
Fr
F
G
E F

 

  



(2.84) 
Chiều sâu tương đối 2 và chiều dài tương đối 
2
'
1
l
h
 cuối nước nhảy: 
2 2
22 2 2
3 2 3 2 3 2
2 1
3
2 2
1
1 1 ln ln 0,45
1 1 '
2 2 0
o oo
o
o o o
o o o
E EE l
A B C E
E E E h
F G F

 

  
(2.85) 
Khi lòng dẫn không mở rộng thì công thức: 
 32 22 2 0o o oF G F   
46 
chính là công thức của Dumitru Dumitrescu và Ernest Răzvan [5]. 
Quy luật phân bố vận tốc điểm tương đối ở đáy theo chiều dài dòng chảy khu xoáy: 
 2
1
1,3371
1 2 2,674m h o o h
h o
u
F G
V F

 
 
(2.86) 
Quy luật phân bố vận tốc điểm tương đối trên mặt theo chiều dài dòng chảy khu xoáy: 
 2
1
1,337
1 0,45 2 2,674
0,55
h
o o h
on
h
F G
Fu
V

 

(2.87) 
2.4 Kết luận chương 2 
Như vậy, dựa trên những lý thuyết cơ bản của cơ học chất lỏng, cùng với một số giả 
thiết, tác giả luận án đã tiến hành thiết lập các công thức tính toán một số đặc trưng của 
nước nhảy trên lòng dẫn có mặt cắt ngang hình chữ nhật mở rộng dần, đáy bằng hoặc 
dốc thuận. Kết quả thu được các phương trình sau: 
- Phương trình chiều sâu tương đối của dòng chảy cuối khu xoáy và sau nước nhảy 
(2.31); 
- Phương trình đường mặt nước trung bình khu xoáy trong 3 trường hợp độ dốc 
lòng dẫn (2.64), (2.71), (2.83); 
- Phương trình tính toán chiều dài tương đối cuối khu xoáy mặt (2.65), (2.72), 
(2.84); 
- Phương trình tính toán chiều dài tương đối cuối nước nhảy (2.66), (2.73), (2.85); 
- Phương trình phân bố vận tốc điểm tương đối tại đáy (2.79), (2.86) và vận tốc 
điểm tương đối tại mặt dọc theo chiều dài khu xoáy (2.87), (2.80). 
Tuy nhiên, các phương trình giải tích vừa được thiết lập ở trên có phù hợp thực tế dòng 
chảy hay không thì cần phải kiểm chứng. 
47 
CHƯƠNG 3 KIỂM ĐỊNH CÔNG THỨC LÝ THUYẾT MỚI 
3.1 Đặt vấn đề chương 3 
Nhằm đánh giá độ tin cậy các công thức mới của luận án, tác giả tiến hành so sánh các 
công thức mới thiết lập với công thức đã có đồng thời tiến hành thí nghiệm trên mô hình 
vật lý. Điều này quan trọng và cần thiết. 
3.2 So sánh các công thức mới thiết lập với công thức đã có 
So sánh kết quả tính toán chiều sâu dòng chảy cuối nước nhảy theo công thức vừa được 
thiết lập với các công thức đã được đề cập ở chương 1. Kết quả so sánh thể hiện ở những 
nội dung sau: 
3.2.1 Nước nhảy trong lòng dẫn đáy bằng phi lăng trụ mở rộng dần 
Với trường hợp lòng dẫn phi lăng trụ đáy bằng mở rộng dần, tiến hành so sánh kết quả 
tính toán chiều sâu tương đối sau nước nhảy theo các công thức đã có với công thức mới 
được thiết lập (2.85). Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 3.1 và hình 3.1. 
Từ bảng và đồ thị có thể nhận thấy kết quả tính chiều sâu tương đối sau nước nhảy 2 
giữa các phương pháp là khác nhau. Tuy nhiên sai số này nhỏ hơn hoặc bằng 5%. Sự 
chênh lệch kết quả tính toán này nằm trong phạm vi cho phép, cũng có nghĩa là công 
Hình 3.1 Quan hệ giữa 2 với Fr12 trong trường hợp 0,03; 0,04; 0tg i  
5
6
7
8
9
10
11
20 25 30 35 40 45 50 55 60
2
Fr1
2
P.K Tsveskov F. I Picalov
Razvan O. F Vaxiliep
Nguyễn Văn Mạo Luận án
48 
thức mới được kiến nghị (2.85) phù hợp với các kết quả nghiên cứu đã có trên thế giới 
và ở Việt Nam. 
3.2.2 Nước nhảy trong lòng dẫn lăng trụ đáy dốc 
Hiện tượng nước nhảy trong lòng dẫn lăng trụ dốc, công thức mới thiết lập được chia 
làm hai trường hợp 0,13i và 0 0,13i . 
Với 0,13i , so sánh công thức (2.67) với các công thức của tác giả G. K Intsep [42] 
và Hoàng Tư An. Còn với 0 0,13i , so sánh công thức (2.74) với các công thức của 
tác giả B. A. Bakhmeteff, Kôxiacôva và Hoàng Tư An. Kết quả so sánh được thể hiện 
trong bảng 3.2, hình 3.2 và hình 3.3. 
Bảng 3.1 Bảng quan hệ giữa 2 với Fr12 trường hợp 0,03; 0,04; 0tg i  
TT Fr12 
Giá trị 2 theo các phương pháp tính toán 
P. K 
Tsveskov 
F. I 
Picalov 
Razvan 
(Rumani) 
O. F 
Vaxiliép 
Nguyễn 
V. Mạo 
Luận 
án 
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 
1 20 5,80 5,80 5,67 5,75 5,80 5,74 
2 25 6,50 6,50 6,35 6,44 6,54 6,43 
3 30 7,10 7,10 6,95 7,06 7,17 7,04 
4 35 7,70 7,70 7,52 7,63 7,77 7,60 
5 40 8,30 8,30 8,02 8,19 8,32 8,11 
6 45 8,80 8,80 8,50 8,63 8,83 8,59 
7 50 9,30 9,30 8,95 9,06 9,32 9,03 
8 55 9,75 9,75 9,36 9,50 9,77 9,45 
9 60 10,10 10,10 9,76 9,94 10,21 9,84 
49 
Từ bảng tính toán và hình 3.2 nhận thấy với 0,13i thì kết quả tính toán chiều sâu tương 
đối sau nước nhảy 2 từ công thức của Hoàng Tư An và Luận án sai khác so với công 
Bảng 3.2 Bảng quan hệ giữa 2 và 
2
1Fr trong lòng dẫn lăng trụ đáy dốc 
TT Fr12 
2 
i=0.05;  = 0,037 i=0.15,  = 0,0434 
B. A. 
Bakhmeteff 
G. N 
Kôxiacôva 
Hoàng Tư An 
và Luận án 
G. K 
Intsep 
Hoàng Tư An 
và Luận án 
Sai Số 
(%) 
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (8) (9) 
1 20 7,38 7,13 7,57 9,00 9,32 -3,4 
2 25 8,32 8,13 8,40 10,09 10,36 -2,6 
3 30 9,16 9,04 9,15 11,18 11,30 -1,0 
4 35 9,92 9,89 9,84 12,26 12,16 0,8 
5 40 10,63 10,68 10,48 13,35 12,96 3,0 
6 45 11,44 11,09 14,44 13,72 5,3 
7 50 12,15 11,66 15,53 14,43 7,6 
8 55 12,83 12,20 16,61 15,11 9,9 
9 60 13,48 12,72 17,70 15,76 12,3 
Hình 3.2 Quan hệ 2 với Fr12 trong lòng dẫn lăng trụ 0,15; 0,0434i  
8
10
12
14
16
18
20 25 30 35 40 45 50 55 60
2
Fr1
2
G. K Intsep
Hoàng Tư An và Luận Án
50 
thức kinh nghiệm Intsep, số Fr12 càng tăng thì sai số càng lớn do sự xuất hiện hàm khí 
trong nước nhảy. Tuy nhiên với Fr12 45 thì sai khác này là chấp nhận được. 
Còn đối với trường hợp 0 0,13i , kết quả tính toán chiều sâu tương đối sau nước 
nhảy 2 từ công thức kiến nghị từ luận án (2.73) khá phù hợp với các công thức đã được 
nghiên cứu từ trước với sai số tính toán nhỏ hơn 5%. 
3.2.3 Nhận xét chung 
Từ các mục 3.3.1, 3.3.2 có thể thấy rằng: 
Với các giả thiết khác nhau thì công thức cũng như kết quả tính toán chiều sâu sau nước 
nhảy khác nhau. 
Công thức tính toán mới được thiết lập cho kết quả chiều sâu tương đối của dòng chảy 
cuối nước nhảy phù hợp với công thức của các tác giả khác. 
Khi số Fr12 càng tăng thì khoảng cách sai số giữa công thức mới của luận án và các công 
thức kinh nghiệm càng tăng. Nguyên nhân là do lòng dẫn có độ dốc càng lớn thì độ hàm 
khí trong nước nhảy và trong dòng chảy càng lớn Hình 3.4 . Trong khi đó, để thành lập 
công thức mới, tác giả luận án đã không tính đến ảnh hưởng của hàm khí, giả thiết (2). 
Hình 3.3 Quan hệ giữa 2 với Fr12 trong lòng dẫn lăng trụ 0,05; 0,037i  
6
8
10
12
14
20 25 30 35 40 45 50 55 60
2
Fr1
2
B. A. Bakhmeteff
G.N Kôxiacôva
Hoàng Tư An và Luận Án
51 
3.3 Mô hình vật lý thí nghiệm hiện tượng nước nhảy trong lòng dẫn phi lăng trụ 
mở rộng dần, đáy dốc thuận 
Dựa vào lý thuyết mô hình vật lý và kỹ thuật đo đạc [43], hiện tượng nước nhảy trong 
lòng dẫn phi lăng trụ mở rộng dần đáy dốc đã được kiểm chứng qua mô hình xây dựng 
ngoài bãi thí nghiệm thủy lực của trường Đại học Thủy lợi. (Xem sơ đồ hình 3.5). 
3.3.1 Mô tả thí nghiệm 
Mô hình vật lý thí nghiệm gồm: 
- Kính hữu cơ làm lòng dẫn, khe van, cửa phai. Lòng dẫn được thiết kế mở rộng dần, 
đỡ trên khung sắt, kích thước bề rộng đầu máng kính là 0,277m; bề rộng cuối máng kính 
Hình 3.4 Hình ảnh bọt khí trong nước nhảy 
Hình 3.5 Sơ đồ thí nghiệm trên mô hình vật lý mô phỏng nước nhảy 
52 
là 0,491m; chiều dài máng kính 2,44m; trong lòng dẫn có cửa van dạng phai có thể điều 
chỉnh độ mở tùy ý. 
- Máng lăng trụ bằng gạch xây trát vữa xi măng, bề rộng 0,491m; chiều dài 1,5m; ở 
cuối có cửa van dạng phai có thể điều chỉnh độ mở. 
Kính hữu cơ có hệ số nhám: n = 0,008 – 0,009, dày 10mm. Có thể quan sát bằng mắt 
thường vị trí nước nhảy, các khu xoáy cuộn, xoáy cục bộ và những điều kiện thủy lực 
khác. 
Mục đích của việc thiết kế cửa van dạng phai ở thượng và hạ lưu mô hình nhằm điều 
chỉnh vị trí nước nhảy cho phù hợp. Bên cạnh đó kết hợp với điều chỉnh lưu lượng nước 
cấp để đạt được số Fr12 theo ý muốn. 
Tác giả tiến hành thí nghiệm mô hình với các độ dốc lòng dẫn lần lượt là 0,156; 0,036; 
0,0; số Froude ở mặt cắt đầu nước nhảy Fr12 thay đổi trong khoảng 20 đến 65. 
3.3.2 Kiểm định thiết bị đo đạc thí nghiệm 
- Các bộ phận của mô hình gồm đáy và thành bên của lòng dẫn được chế tạo bằng kính 
hữu cơ, phần kênh lăng trụ được đánh bóng bằng xi măng có độ nhám thỏa mãn yêu cầu 
thí nghiệm. Toàn bộ khoảng cách, cao độ trong mô hình đảm bảo độ chính xác cho phép. 
- Cao độ kênh dẫn hạ lưu, được đo bằng máy thủy bình Sokia và thước thép có độ chính 
xác 1/10 mm 
- Khoảng cách, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc và các chi tiết khác được kiểm tra bằng thước 
thép kẹp có độ chính xác 1/10 mm, thước thép có vạch chia 1,0mm, đảm bảo sai số tuyệt 
đối về các kích thước dài không vượt quá 1,0mm 
- Đo lưu lượng ở phía thượng lưu đập : Sử dụng đập tràn thành mỏng của chữ nhật. 
Mực nước được đo bằng các bình đo với kim đo có độ chính xác 0,1mm. 
- Vận tốc điểm và vận tốc điểm mạch động được đo bằng máy điện tử P.EMS do Hà 
lan chế tạo với đầu đo E30 có độ sai số dưới 0,1%. Thiết bị này kết nối với máy tính và 
được xử lý bằng phần mềm của Trường Đại học Thủy lợi. Kết quả đưa ra giá trị vận tốc 
trung bình, vận tốc lớn nhất, vận tốc nhỏ nhất, cường độ mạch động vận tốc trung bình, 
53 
cường độ mạch động vận tốc lớn nhất, cường độ mạch động vận tốc nhỏ nhất ở tại vị trí 
các điểm đo. 
Sau khi kiểm định dụng cụ đo đạc mô hình, tiến hành đánh giá sai số kết quả đo đạc như 
sau: 
Sai số các điểm đo cao độ và chiều dài (m): 
- Sai số về địa hình và các cao độ khác tại các điểm khống chế : ± 1,0 mm. 
- Sai số về kích thước các bộ phận chế tạo bằng kính hữu cơ: ± 0,5mm. 
- Sai số đo cao độ theo máy thủy bình Sokkia là 1,0 mm. 
- Sai số về cao độ đường mặt nước của dòng chảy, chiều cao sóng, chiều sâu dòng chảy 
và các đại lượng cao độ khác: ± 2 mm. 
- Các sai số về độ dài được đánh giá theo thang đo trên dụng cụ thước thép là : ± 0,5 
mm. 
Sai số đo lưu lượng: 
- Sai số kim đo mực nước đập tràn thành mỏng tại máng lường sai số kim đo không 
vượt quá 0,5 mm. Theo công thức đo lưu lượng, ta có sai số tương đối [43]: 
 3
(%) (0.00063 0.0106) 1%
2
e
e
hQ b
Q b h
 (3.1) 
trong đó: b = 0,9m ; sai số chiều rộng Δb = 1mm; sai số mực nước Δh = 0,5mm ; độ cao 
cột nước trên máng đo tối thiểu hmin = 100mm. 
Sai số đo vận tốc, với 
Q
V

 thì sai số tương đối của vận tốc được tính theo công thức 
sau [43]: 
 V Q
V Q


 (3.2) 
Với sai số đo diện tích: 
54 
 0,5 0,5
(%) 0,1%
1000 1000
h b
h b


 (3.3) 
b, h : Chiều cao và chiều rộng của tràn trên mô hình có sai số tuyệt đối 1mm khi chế 
tạo ; 
Sai số dụng cụ đo vận tốc theo đặc tính kỹ thuật của máy là 1,0 % (được phản ánh qua 
mạch động vận tốc điểm và cường độ rối) 
Vậy sai số của tổng vận tốc là: 
(%) 1% 0,1% 1% 2,1%
V
V
Kết luận: Mô hình và các thiết bị đo đạt tiêu chuẩn để thí nghiệm 
3.4 Kiểm định công thức lý thuyết mới 
Ở chương 2 đã đề cập đến việc tính toán một số đặc trưng của nước nhảy trong lòng dẫn 
có mặt cắt ngang lòng dẫn hình chữ nhật, mở rộng dần đáy bằng và đáy dốc thuận 0i 
, bao gồm các công thức mới sau: 
- Quy luật phân bố vận tốc điểm theo chiều sâu dòng chảy trong khu xoáy theo công 
thức (2.1); 
- Đường mặt nước trung bình trong khu xoáy mặt được tính toán theo các công thức 
(2.64), (2

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_xac_lap_cong_thuc_tinh_toan_mot_so_thong.pdf
  • pdfThongtindonggopmoiLATS_LeThiVietHa(2018).pdf
  • pdfTomtatLATS(TA)_LeThiVietHa(2018).pdf
  • pdfTomtatLATS(TV)_LeThiVietHa(2018).pdf