Đặc trưng nối tiếp nước nhảy trên lòng dẫn phi lăng trụ có độ dốc lớn

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> ĐẶC TRƯNG NỐI TIẾP NƯỚC NHẢY TRÊN LÒNG DẪN<br /> PHI LĂNG TRỤ CÓ ĐỘ DỐC LỚN<br /> <br /> ThS. Lê Thị Việt H à<br /> Trường đại học Giao thông Vận tải<br /> <br /> Tóm tắt: Nhiều hiện tượng nước nhảy đã được nghiên cứu trên thế giới, tuy nhiên, công trình<br /> nghiên cứu đề cập đến hiện tượng nước nhảy trên trên lòng dẫn phi lăng trụ đáy dốc chưa có<br /> nhiều. Do đó bài báo này muốn đề cập đến vấn đề nói trên.<br /> Từ khóa: Nước nhảy, lòng dẫn phi lăng trụ, đáy dốc<br /> Abstract: Many hydraulic jump phenomenons have been studied in the world, however, there is<br /> no research refers to hydraulic jum p in non-prism atic channel with slope bottom. Therefore, the<br /> article refers to the above problem.<br /> Key words: Hydraulich jum p, non – prism atic channel, slope bottom .<br /> <br /> <br /> I. MỞ ĐẦU1 chỉ tập trung vào các trường hợp nối tiếp bằng<br /> nước nhảy cho một trong các trường hợp: lòng<br /> Hiện tượng nối tiếp bằng nước nhảy đáy trong<br /> dẫn lăng trụ đáy bằng; lòng dẫn phi lăng trụ<br /> lòng dẫn hở với các đặc trưng cơ bản của nó<br /> đáy bằng [13]; lòng dẫn lăng trụ đáy dốc; lòng<br /> đã có rất nhiều công trình nghiên cứu trên thế<br /> dẫn lăng trụ đáy có độ dốc thay đổi và không<br /> giới và Việt Nam , như: P. K Tsveskov, M. Đ gian mở rộng đột ngột đáy bằng. Với các<br /> Trectousov. I Pikalov, Dum itru Dumitrescu và phương pháp nghiên cứu bao gồm: giải tích,<br /> Ernest Rawzvan, M.A Mikhaliev, Rajaratram, thực nghiệm , phương pháp số, kết hợp hai<br /> Abdul Khader, G.H Kosiakova, Hoàng Tư An, trong ba phương pháp trên.<br /> Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Đăng. Còn<br /> Như vậy hiện tượng nước nhảy nước nhảy đáy<br /> trong khu vực chảy quá độ từ không áp sang<br /> trên lòng dẫn phi lăng trụ mở rộng dần có đáy<br /> có áp xuất hiện hiện tượng nối tiếp bằng nước dốc chưa được đề cặp đến. Trong bài bảo này<br /> nhảy đáy trong đường hầm có áp, thường được bằng phương pháp giải tích kết hợp với thực<br /> gọi là nước nhảy trong đường ống có áp (lòng nghiệm vấn đề nước nhảy trong điều kiện trên<br /> dẫn kín), có thể kể đến các nghiên cứu của được nghiên cứu.<br /> K.V Kiseliev, Hoàng Văn Quý, v.v.. [2, 10,<br /> II. SƠ ĐỒ BÀI TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> 11]. Nước nhảy trên kênh đáy nhám cũng có NGHIÊN CỨU<br /> nhiều công trình nghiên cứu, như của M. A<br /> Bài toàn nước nhảy trên kênh phi lăng trụ trên<br /> Mikhaliev, Nguyễn Văn Đăng, Nguyễn Đình<br /> đáy dốc được nghiên cứu có sơ đồ như Hình 1<br /> Bảo [2, 12]. Cùng rất nhiều các kết quả nghiên<br /> cứu của nhiều nhà thủy lực khác [1-6,12].<br /> Tuy nhiên các công trình nghiên cứu này mới<br /> <br /> <br /> Người phản biện: PGS. TS. Lê Văn Nghị<br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH Ệ TH ỦY LỢI SỐ 20 - 2014 1<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> z<br /> <br /> V1<br /> h1'<br /> h1<br /> 0 h'<br /> h<br /> h'x hx<br /> x<br /> <br /> <br /> lx<br /> <br /> x<br /> <br /> y<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> b1 b<br />  bx x<br /> O<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Sơ đồ bài toán nước nhảy trên lòng dẫn phi lăng trụ đáy dốc<br /> Ở hình trên có: - Nghiên cứu bằng giải tích nhằm xây dựng<br /> các công thức giải tích để xác định m ột số đặc<br /> h1 ' , h1 , b1 : Chiều sâu dòng chảy vuông góc với<br /> trưng của hiện tượng nối tiếp chảy đáy trên<br /> lòng dẫn, chiều sâu dòng chảy theo phương<br /> lòng dẫn phi lăng trụ, đáy dốc.<br /> đứng, bề rộng lòng dẫn trước nước nhảy;<br /> - Phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm<br /> h ', h , b : Chiều sâu dòng chảy vuông góc với<br /> nhằm kiểm chứng các công thức được thiết<br /> lòng dẫn, chiều sâu dòng chảy theo phương<br /> lập.<br /> đứng, bề rộng lòng dẫn trong khu xoáy;<br /> III. THIẾT LẬP CÔNG THỨC TÍNH TOÁN<br /> h2 ' ,h 2 , b2 : Chiều sâu dòng chảy vuông góc với<br /> CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC NHẢY TRÊN<br /> lòng dẫn, chiều sâu dòng chảy theo phương<br /> KÊNH PHI LĂNG TRỤ, CÓ ĐỘ DỐC LỚN<br /> đứng, bề rộng lòng dẫn sau khu xoáy;<br /> III.1 C ác giả thiết và cơ sở toán học<br /> 2 , i : Góc m ở rộng của đáy lòng dẫn, độ dốc<br /> đáy của lòng dẫn; Hiện tượng nước nhảy trên lòng dẫn phi lăng<br /> trụ m ở rộng dần đáy dốc được nghiên cứu dựa<br /> lx: Chiều dài khu xoáy m ặt. vào một số giả thiết và cơ sở toán học sau:<br /> Ox, Oy, Oz: Các trục tọa độ theo hình 1. 1. Nước nhảy được coi là m ột dòng tia tự do ở<br /> Phương pháp nghiên cứu trong bài toán này là nửa không gian trên có đáy không thấm nước,<br /> kết hợp giữa nghiên cứu bằng giải tích và thực không gian hữu hạn m ở rộng dần với góc m ở<br /> nghiệm trên m ô hình vật lý: lòng dẫn 2  const ;<br /> <br /> <br /> 2 TẠP CH Í KH OA H ỌC VÀ C ÔN G N GHỆ TH Ủ Y LỢI SỐ 20 - 2014<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 2. Phân bố lưu tốc theo Schlichting: trong đó:<br /> u  un z Fx: Lực khối đơn vị theo phương vuông góc<br />  (1   3 / 2 ) 2  f ( );   (3.1)<br /> với trục Ox; Fx  gi ;<br /> u m  un h'<br /> ( u n , u m : thành phần lưu tốc m ặt và lưu tốc<br /> u, w : thành phần lưu tốc trung bình thời gian<br /> theo phương x và z;<br /> lớn nhất ở đáy lòng dẫn trong khu vực nước<br /> l: chiều dài xáo trộn rối theo giả thuyết Prandtl<br /> nhảy) 2 ;<br /> [2];<br /> 3. Lưu lượng không thay đổi theo thời gian b: bề rộng mặt thoáng và đáy của dòng chảy<br />  Q  trong lòng dẫn;<br />   0 (3.2) P: áp lực thủy tĩnh.<br />  t <br /> III.2. Độ sâu dòng chảy trong khu xoáy và<br /> 4. Dòng chảy liên tục:<br /> nước nhảy<br /> Q S Tích phân Karm an (3.7) khi dòng chảy ổn định<br /> (  0) (3.3)<br />  x t trên kênh đáy dốc được biến đổi về dạng:<br /> không xét đến ảnh hưởng của hàm khí trong P<br /> x x<br /> <br />  u dS    giSdx  C   gibh'dx  C<br /> 2<br /> khu vực nước nhảy; <br /> S 0 0<br /> 5. Đáy lòng dẫn nhẵn lý tưởng, do đó có thể bỏ Phân bố lưu tốc theo Schlichting (3.1), đặt<br /> qua lực m a sát; Bỏ qua chiều dày lớp biên sát u<br /> thành,  t  0 ; mo  n được viết lại dưới dạng:<br /> um<br /> 6. Mặt cắt ngang dòng chảy hình chữ nhật: u  um 1  mo  f    m o <br /> b Giả thiết độ sâu h’ biến đổi theo hình dạng:<br /> S  Bh  bh; 0 (3.4)<br /> z x<br /> h'  h1 ' (3.11)<br /> 7. Áp suất phân bố theo quy luật thủy tĩnh : k1<br /> p  h (3.5) Hệ số k1 được chọn sao cho trọng lượng khối<br /> 8. Lực khối là trọng lực: nước được giới hạn bởi đáy lòng dẫn và m ặt<br /> thoáng bằng trọng lượng khối nước tính theo<br /> Fx  gi (3.6)<br /> đường (3.11) và đáy. Hệ số này được xác định<br /> 9. Các đại lượng trung bình theo phương bằng thực nghiệm. Mặt khác hệ số k1 cũng có<br /> ngang 0y có giá trị như nhau tại mọi điểm. thể tìm được nhờ phương pháp gần đúng của<br /> T ừ các giả thiết trên, hệ phương trình cơ bản Bogomolov A.I. Trong bài báo này, hệ số k1 ,<br /> của dòng tia được viết cho không gian có giới lấy như với kênh lăng trụ. Các tài liệu thí<br /> hạn với chiều rộng B có dạng: nghiệm trên m ô hình cho thấy hệ số k1 tính<br /> - T ích phân Karm an: cho kênh phi lăng trụ có thể chấp nhận được<br />  1 P theo công thức [2]:<br /> <br /> x S<br /> u 2 dS   FxdS <br />  x<br /> (3.7)<br /> 3i<br /> S k1  4  (3.12)<br /> 1  2 i(1  2i )<br /> - Phương trình Reynolds hai chiều đứng mở<br /> rộng: Điều kiện biên bài toán như sau:<br />  (bu )  1 z ( bu )  bu  * Tại m ặt cắt đầu nước nhảy x  0, h  h1 ;<br /> u   dz <br /> x  b 0 x  z (3.8) * Tại mặt cắt cuối khu xoáy mặt<br />  bh ' u  2u<br />  gib  g  2l2 b x  l x , h  hx ;<br /> x z z 2<br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH Ệ TH ỦY LỢI SỐ 20 - 2014 3<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> <br /> * Tại mặt cắt cuối nước nhảy x  l2 , h  h2 . u m f  '  b u m f  '<br /> x<br /> Thay phương trình (3.10), (3.11) vào tích phân 1 z<br /> bu m f  '  b u m f  '<br /> Karman (3.9), sau một vài phép biến đổi thu <br /> b<br /> 0<br /> x<br /> dz <br />  z<br /> <br /> (3.16)<br /> được phương trình tính độ sâu sau khu xoáy:<br />  bh '<br /> gb 2 h'3 ik 1  1  bh '  gib  g<br /> x<br /> <br /> <br /> 2V 1<br /> 2<br /> b1 h1 'gb 1 h1 '2  gibk 1h1 '2  (3.13)  2l 2 b<br /> u m f  '  2 u m f ' <br /> 2<br /> 2 2 z z<br />  2V1 h1 ' 2 b1  m  0 Đặt:<br /> 2<br /> (1.32 mo  0.852mo  1) A  f  2 ;<br /> với  m  1,56 (3.14)<br /> 1  1.22 mo 2 d f  <br /> h<br /> d f   1 f  d  ;<br /> B <br /> dz  f  dz<br /> 0<br /> <br /> d ' 0<br /> <br /> Ở cuối khu xoáy mo  0,  m  1,56 , tại vị trí d f   d 2 f   ; l<br /> C  4k 2<br /> k <br /> dòng chảy sau nước nhảy ổn định d d 2 h<br /> m  1, m  1,0 [2]. Thay vào phương trình (3.16) được:<br /> 2<br /> du m 2 b dh '<br /> Chia phương trình (3.13) cho số hạng gb1 2h1 ' 2 ; b( A  B)<br /> 2<br />  4(A  B) um tg  2um B<br /> dx h' dx (3.17)<br /> đặt: dh ' b 2<br /> 2  2bgi  2g(b  2h'tg )  C u m<br /> 2 V b h h' h' dx h'<br /> Fr1  1 ;   ; h   ;   1 ;<br /> gh b1 h1 h1 ' b1 Từ công thức tích phân Karman (3.7) tìm được<br /> 2<br /> công thức (3.13) có dạng không thứ nguyên: biểu thức tính um :<br />  h  2 F  G  h  2 m F  0  g  2 V12 b1h1' h1 '2 b1 <br /> 3<br /> <br />  h '2  <br /> 2<br />  um   <br /> Fr12 (1  ik 1 )  (3.15) 0, 632h '  gb b  (3.18)<br /> F ;G <br /> (1  ik1 )  2 (1  ik1 )    2Fr 2  1 <br /> III.3 C hiều dài khu xoáy và chiều dài<br /> <br /> g<br />  <br /> a 2  h'2 ; a 2  h 1'2  1 <br /> <br /> 0, 632h '   <br /> nước nhảy: Giải hệ phương trình (3.17) và (3.18) thu được<br /> Sử dụng phương trình Reynolds mở rộng (3.8) phương trình tính sự biến đổi của độ sâu dọc<br /> với giả thiết u  um f   và lòng dẫn mở rộng theo chiều dài dòng chảy, qua một vài phép<br /> db biến đổi tìm được phương trình vi phân thường<br /> dần có góc mở  nên  2tg :<br /> dx dưới các dạng sau:<br /> 4tg   6,36 tgik1<br /> k1h'3 <br /> 1,1ik1  0,9  h'2  6,36a12k1tg h' 1,1a 2 dh'  0, 45 a 2   2h '2 dx <br />  <br />  1  <br /> b1  k1i  1  k1i  1 1<br />  b  <br /> 4, 45i  (3.19)<br /> 1 <br /> 2<br /> 1 <br /> 1  k1i <br /> a1  h1' 2 F  G  <br /> <br /> <br /> Thông số  1 nhận giá trị dương khi i  0,13 , còn với 0  i  0,13 thì  1  0 , lúc này hệ<br /> 2 2<br /> <br /> <br /> phương trình (3.17) và (3.18) được biến đổi như sau:<br />  4  6,36ik1 k 1tg  h' 3 h' 2 6,36a1 k 1tg <br /> 2<br /> h' 2 1  <br />  0,9 2   1,1a1 dh'  0,45dx  (3.20)<br /> <br />  b 1  k1 i  a1<br /> 2<br /> <br />  h ' 2<br />  a 1<br />   h '2<br /> b a<br /> 1<br /> 2<br />  h ' 2<br />  a 1<br /> 2<br />  h' 2 <br />  <br /> <br /> a1  h1 ' 2 F  G <br /> Kết hợp các phương trình (3.15), (3.19), (3.20) được các kết quả sau:<br /> <br /> <br /> 4 TẠP CH Í KH OA H ỌC VÀ C ÔN G N GHỆ TH Ủ Y LỢI SỐ 20 - 2014<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> III.3.1 Các đặc trưng của khu xoáy trong III.3.2 C ác đặc trưng của khu xoáy trong<br /> lòng dẫn phi lăng trụ đáy dốc với i  0,13 : lòng dẫn phi lăng trụ đáy dốc với 0  i  0 .13 :<br /> Đặt: Đặt:<br /> A1 <br /> 2  3,18 ik1 k 1 tg <br /> A2 <br /> 3,18ik1  2 k1tg ;<br /> 1  k1 i   <br /> 1<br /> 2<br />   1  k1i  <br />  (3.24)<br /> 1,1ik1  0,9  1,18 E 2 k1tg<br /> B1   C2  <br /> 1  k 1i12<br />   1  k1i  <br />  A 1 E 2 6, 36E 2 k 1tg   (3.21) T ích phân hai vế phương trình (3.20) được quy<br /> C 1    <br /> <br />  1  2<br />  1<br /> 2<br />  luật thay đổi hình dạng trung bình của mặt<br /> 1,1  B1 E  thoáng trong khu vực nước nhảy:<br /> D1  <br /> 1 <br /> <br />  2<br /> <br /> A 2  h  1  0, 9 h  1  C2 ln 2<br /> E 2  h 2<br /> <br /> E 1 (3.25)<br /> a<br /> E   2F  G   1  E  h  E  1 x<br /> h1'   E ln  0, 45<br /> E h  E 1<br />    h 1'<br /> Tích phân hai vế phương trình (3.19) thu được Với cách làm tương tự như khi i  0,13 , sử<br /> quy luật thay đổi hình dạng trung bình của mặt dụng (3.15) và (3.25) ta thu được:<br /> thoáng trong khu vực nước nhảy:<br /> E 2  x 2 <br />  <br /> A1 h  1  B1h  1  C1 ln<br /> 2 E2  1h <br /> 2<br /> <br /> 2<br />  <br /> A 2 x 2  1  B2  x  1  C2 ln<br /> E 2 1 <br /> <br /> E2  1 (3.22)<br /> <br />  E  1<br />  D1arctg 1 2 h 2  0, 45<br /> x E   x E  1 lx <br />  E ln  0, 45<br /> E  1  h<br /> h 1<br /> ' E  x E  1 h1'  (3.26)<br /> <br /> Các đặc trung chiều dài và độ sâu khu xoáy hx ' hx 2E  <br /> của nước nhảy khi thay x  l x ,    x vào x    cos ; <br /> h1 ' h1 3 3<br /> <br /> (3.15) và (3.22) với  m  1,56 thu được các 8, 2F <br /> cos   <br /> công thức: 2F  G 1.5<br /> <br /> E 2   1  x 2 <br /> A 1  x  1  B1  x  1  C1 ln IV. KIỂM CH ỨNG C Ô NG TH ỨC BẰNG<br /> 2<br /> <br /> 2<br /> E  1<br /> 2<br /> <br /> <br /> KẾT Q UẢ THỰC NG HIỆM:<br />  1 Ex  1 lx (3.23)<br />  D1 arctg  0,45  IV.1. Mô hình vật lý được xây dựng:<br /> E 2  1 2  x h 1' <br />  Mô hình thí nghiệm được xây dựng tại sân bãi<br /> h x ' h x 2E  <br /> x    cos ;  ngoài trời của phòng thí nghiệm thủy lực<br /> h1 ' h 1 3 3<br /> <br /> 8,2F  trường đại học Thủy lợi. Sơ đồ m ô hình được<br /> cos   <br /> 2F  G 1 .5  thể hiện ở Hình 2, bao gồm :<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2: Sơ đồ mô hình thủy lực để thí nghiệm kiểm chứng công thức được thiết lập<br /> <br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH Ệ TH ỦY LỢI SỐ 20 - 2014 5<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> - Phần cửa vào của mô hình là m ột bể chứa cuối có cửa van dạng phai để điều chỉnh mực<br /> được xây dựng bằng gạch xây, có đặt cửa van nước hạ lưu.<br /> điều chỉnh độ mở tại vị trí tiếp giáp với kênh<br /> Các thí nghiệm được thực hiện với 2 độ dốc<br /> phi lăng trụ;<br /> lòng dẫn là i1  0,156 và i2  0,036 , với số<br /> - Phần kênh phi lăng trụ mở rộng dần, được 2<br /> Fround ở m ặt cắt đầu nước nhảy Fr1 thay đổi<br /> xây dựng bằng kính hữu cơ có độ nhám n =<br /> trong khoảng 20 đến 62.<br /> 0.08 – 0.09, dày 10mm, chiều dài m áng là<br /> 2,44m với bề rộng cửa vào là 0,277m , cửa ra T hiết bị đo đạc gồm m áy đo lưu tốc, kim đo độ<br /> là 0,491m . T oàn bộ phần kênh phi lăng trụ sâu, thước thép có độ chính xác cao cùng với<br /> được đặt trên giá đỡ bằng thép đảm bảo ổn các thiết bị khác có độ chính xác theo yêu cầu<br /> định và không bị biến dạng trong quá trình thí của tiêu chuẩn thí nghiệm mô hình thủy lực<br /> nghiệm . Với việc đặt m áng trên khu đỡ bằng công trình đầu mối thủy lợi thủy điện T CVN<br /> thép cho phép dễ dàng thay đổi độ dốc của 8214-2009.<br /> m áng khi thí nghiệm . Đoạn kênh phi lăng trụ IV.2 Kết quả kiểm chứng công thức với<br /> này có thể qun sát được nước nhảy, các khu lòng dẫn phi lăng trụ đáy dốc i  0,13 :<br /> xoáy, các diễn biến thủy lực xuất hiện trong<br /> m áng bằng m ắt thường và cho phép đo đạc các T ác giả tiến hành thí nghiệm trên mô hình với<br /> đặc trưng của nước nhảy bởi sự trong suất của nhiều trường hợp nước nhảy trên kênh phi lăng<br /> trụ có độ dốc lòng dẫn i  0,156 , các kết quả<br /> kính hữu cơ.<br /> thí nghiệm được loại bỏ sai số thô, thiết lập<br /> - Phần cửa ra của mô hình là máng lăng trụ các đại lượng không thứ nguyên so sánh giữa<br /> được xây bằng gạch xây trát vữa xi m ăng có công thức lý thuyết, kết quả thể hiện trên Hình<br /> đánh bóng bề rộng 0,491m; chiều dài 1,5m ; ở 3.:<br /> <br /> Mối quan hệ giữa h và x/h1 trong trường hợp i = 0,156<br /> h<br /> 16<br /> <br /> 14 Fr12 = 61,23;  = 0,032<br /> <br /> 12<br /> <br /> 10<br /> <br /> 8<br /> Fr12 = 54,58;  = 0,034<br /> 6<br /> <br /> 4<br /> <br /> 2 Fr12=30,51;=0,043<br /> <br /> 0 x/h1<br /> 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50<br /> <br /> h' h x<br /> Hình 3: Mối quan hệ giữa chiều sâu tương đối h   và chiều dài tương đối trong<br /> h1 ' h1 h1<br /> trường hợp i = 0,156<br /> <br /> <br /> <br /> 6 TẠP CH Í KH OA H ỌC VÀ C ÔN G N GHỆ TH Ủ Y LỢI SỐ 20 - 2014<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> T ừ đồ thị hình 3 ở trên nhận thấy mối quan hệ nghiệm hoàn toàn phù hợp với công thức giải<br /> h' h tích (3.22), (3.23) tìm được.<br /> giữa chiều sâu tương đối h   và chiều<br /> h1 ' h1 Ngoài ra tác giả còn tiến hành thí nghiệm các<br /> 2<br /> x trường hợp biến đổi của số Fr1 từ 30 đến 60<br /> dài tương đối thu được từ kết quả thí<br /> h1 với kết quả thể hiện tại Bảng 1.<br /> Bảng 1: Đánh giá sai số giữa kết quả thí nghiệm và lý thuyết cho trường hợp<br /> nước nhảy đáy trên lòng dẫn có độ dốc i  0,156<br /> Thứ 2 Thí nghiệm Lý thuyết Sai số (%)<br /> Fr1 <br /> tự x lx/h 1 x lx/h1 x lx/h 1<br /> 1 30,51 0,043 10,85 35,11 11,05 35,10 1,76 -0,02<br /> 2 33,78 0,045 11,30 37,27 11,54 36,38 2,08 -2,45<br /> 3 42,20 0,040 13,26 42,40 13,62 42,70 2,70 0,71<br /> 4 51,34 0,034 14,00 42,29 13,87 41,13 -0,94 -2,82<br /> 5 52,25 0,031 14,23 47,01 14,07 45,94 -1,13 -2,34<br /> 6 54,58 0,034 12,97 42,80 13,29 43,54 2,41 1,70<br /> 7 61,23 0,032 15,48 50,00 15,11 48,97 -2,50 -2,11<br /> IV.3 Kết quả kiểm chứng công thức với lòng dẫn phi lăng trụ đáy dốc 0  i  0 .13<br /> Với cách làm tương tự như trường hợp trên kết quả thu được ở Hình 4.<br /> <br /> Mối quan hệ giữa  h và x/h1 trường hợp i = 0,036<br /> h<br /> Fr12= 56,24<br /> 12  =0,042<br /> <br /> 10<br /> <br /> 2<br /> 8Fr1 =<br /> 46,96<br /> 6 0 037<br /> <br /> 4 Fr12= 35,49<br />  =0,033<br /> Fr12= 22,02<br /> 2  = 0,049<br /> x/h1<br /> 0<br /> 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60<br /> <br /> <br /> h' h x<br /> Hình 4: Mối quan hệ giữa chiều sâu tương đối h   và chiều dài tương đối trong<br /> h1 ' h1 h1<br /> trường hợp i  0,036<br /> <br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH Ệ TH ỦY LỢI SỐ 20 - 2014 7<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> T ừ đồ thị hình 4 ở trên nhận thấy mối quan hệ nghiệm hoàn toàn phù hợp với công thức giải<br /> h' h tích (3.25), (3.26) tìm được.<br /> giữa chiều sâu tương đối h   và chiều<br /> h1 ' h1 Ngoài ra tác giả còn tiến hành thí nghiệm các<br /> 2<br /> x trường hợp biến đổi của số Fr1 từ 20,0 đến<br /> dài tương đối thu được từ kết quả thí<br /> h1 60,0 với số liệu thu được tại bảng 2:<br /> <br /> <br /> Bảng 2: Đánh giá sai số giữa kết quả thí nghiệm và lý thuyết cho trường hợp<br /> nước nhảy đáy trên lòng dẫn có độ dốc i  0,036<br /> Thứ 2<br /> Thí nghiệm Lý thuyết Sai số %<br /> Fr1 <br /> tự h lx/h 1 h lx/h1 h lx/h 1<br /> 1 22,02 0,049 7,45 26,64 7,36 26,67 -1,29 0,10<br /> 2 30,36 0,036 8,47 35,13 8,61 35,19 1,62 0,15<br /> 3 35,49 0,033 9,46 39,96 9,25 39,50 -2,28 -1,17<br /> 4 46,96 0,037 10,50 46,90 10,36 46,93 -1,32 0,06<br /> 5 56,24 0,042 7,45 26,64 7,36 26,67 -1,29 0,10<br /> <br /> <br /> V. KẾT LUẬN lý và kết quả tính toán bằng công thức cho<br /> thấy sai số giữa thí nghiệm và lý thuyết trong<br /> Xuất phát từ lý thuyết dòng tia và phương<br /> trình Rey nold hai chiều đứng viết trong không khoảng từ -2,82% đến +2,70%, công thức<br /> gian có giới hạn, cùng với các phân bố vận tốc được tác giả thiết lập có sự phù hợp cao với số<br /> liệu thí nghiệm . Điều đó khẳng định các giả<br /> của Schlichting bằng phương pháp giải tích tác<br /> thiết được đưa ra không làm giảm độ chính<br /> giả đã tìm được các phương trình tính chiều<br /> xác của công thức được thiết lập.<br /> sâu, chiều dài khu xoáy thuộc nước nhảy trên<br /> kênh lăng trị có đáy dốc trong các trường hợp Giới hạn các công thức trên đặt độ chính xác<br /> khác nhau. Công thức mới được kiểm chứng  1 1<br /> trong phạm vi: góc mở tg     ; độ đốc<br /> bằng mô hình vật lý. 10 8 <br /> lòng dẫn thuận; Fr1  18  62 <br /> 2<br /> T ừ so sánh các kết quả thí nghiệm m ô hình vật<br /> <br /> <br /> T ÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1] I.I A-GRÔ-SKIN và PH.I PI – CA – LỐP, T hủy lực tập 2 (bản tiếng Việt), Nhà xuất bản<br /> năng lượng MÁT – XCƠ – VA, năm 1954.<br /> [2] HOÀNG T Ư AN, T hủy lực công trình, Nhà xuất bản nông nghiệp, năm 2012.<br /> [3] NGUYỄN CẢNH CẦM và các tác giả, T hủy lực tập 2, Nhà xuất bản xây dựng, năm 2007.<br /> [4] P.G KIXÊLEP và các tác giả, Sổ tay tính toán thủy lực (bản tiếng Việt), nhà xuất bản xây<br /> dựng, năm 2008.<br /> [5] M.Đ TRÉC – T Ô – U- XỐP, T hủy lực học, nhà xuất bản giáo dục, năm 1963.<br /> <br /> <br /> 8 TẠP CH Í KH OA H ỌC VÀ C ÔN G N GHỆ TH Ủ Y LỢI SỐ 20 - 2014<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> [6] BOGOMOLOV, T hủy lực (bản tiếng Nga), Nhà xuất bản năng lượng MÁT – XCƠ – VA,<br /> năm 1972.<br /> [7] Sổ tay toán học (bản tiếng Nga), Nhà xuất bản năng lượng MÁT – XCƠ – VA, năm 1973.<br /> [8] Dum itru Dumitrescu và Ernest Răzvan, Disiparea energiei și disipatori de energie, Editura<br /> tehnică București.<br /> [9] Trần Quốc Thưởng, T hí nghiệm mô hình thủy lực công trình, Nhà xuất bản xây dựng, năm<br /> 2005.<br /> [10] Lưu Như Phú, Nguyễn Văn T oàn, Xác định các độ sâu nước nhảy tự do trong cống có mặt<br /> cắt chữ nhật, bán tròn, Tuyển tập Khoa học – Công nghệ giai đoạn 2008 – 2013, Nhà xuất<br /> bản Khoa học Kỹ thuật, Hà nội 2013.<br /> [11] Trần Đình Hợi, Hoàng Văn Quý, Nguyễn Văn T oàn, Nước nhảy có áp trong đường hầm có<br /> mặt cắt chữ nhật, bán tròn, T uyển tập Khoa học – Công nghệ giai đoạn 2008 – 2013, Nhà<br /> xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà nội 2013.<br /> [12] Nguyễn Đình Bảo, Tính toán nước nhảy đáy hoàn chỉnh khi xét tới ma sát đáy của thiết bị<br /> tiêu năng phụ, mặt cắt chữ nhật, bán tròn, T uyển tập Khoa học – Công nghệ giai đoạn 2008<br /> – 2013, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà nội 2013.<br /> [13] Lê T hị Việt Hà (2013), “Đặc trưng hình học nối tiếp nước nhảy đáy trong lòng dẫn m ở<br /> rộng dần đáy bằng”, T ạp chí Khoa học và Công nghệ T hủy lợi, Số 14, trang 63-68.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGH Ệ TH ỦY LỢI SỐ 20 - 2014 9<br />