Máy tính lưu lượng đập tràn chữ nhật là gì?
Đập tràn chữ nhật là một khe hở hình chữ nhật được cắt vào tường chắn ngang một kênh hở, dùng để đo hoặc điều tiết dòng chảy của nước. Chỉ cần đo cột nước (chiều cao mực nước phía trên đỉnh đập), bạn đã có thể xác định lưu lượng với độ chính xác khá cao. Công cụ này áp dụng phương trình đập tràn kinh điển để chuyển cột nước, bề rộng đỉnh và hệ số lưu lượng thành lưu lượng dòng chảy. Đây là một công cụ thủy lực mang tính phổ quát, không gắn riêng với quy định của quốc gia nào.
Cách sử dụng
Nhập hệ số lưu lượng (Cd), thường vào khoảng 0,60–0,62 đối với đập tràn thành mỏng; bề rộng đỉnh đập L tính bằng mét; cột nước H phía trên đỉnh tính bằng mét; và gia tốc trọng trường g (mặc định 9,81 m/s²). Máy tính sẽ trả về lưu lượng theo cả hai đơn vị: mét khối trên giây và lít trên giây.
Giải thích công thức
Phương trình chủ đạo là $$Q = \frac{2}{3} \, \text{C}_d \cdot \text{L} \cdot \sqrt{2 \, \text{g}} \cdot \text{H}^{1.5}$$. Hệ số \(\frac{2}{3}\) xuất hiện từ việc tích phân biểu đồ vận tốc theo chiều sâu dòng chảy, với giả thiết phân bố vận tốc dạng tam giác. Số hạng \(\sqrt{2 \, \text{g}}\) bắt nguồn từ định lý Torricelli, liên hệ cột nước vận tốc với vận tốc xả. Lưu lượng tăng theo lũy thừa \(3/2\) của cột nước, vì vậy chỉ cần mực nước dâng lên một chút cũng làm lưu lượng tăng đáng kể.
Ví dụ minh họa
Với Cd = 0,62, L = 1,0 m, H = 0,3 m và g = 9,81 m/s²: \(\sqrt{2 \cdot 9{,}81} = 4{,}429\), \(\text{H}^{1.5} = 0{,}1643\), nên $$Q = 0{,}6667 \times 0{,}62 \times 1{,}0 \times 4{,}429 \times 0{,}1643 \approx 0{,}3008 \ \text{m}^3/\text{s}$$ tức khoảng 300,8 L/s.
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng giá trị Cd nào? Với đập tràn chữ nhật thành mỏng, thông khí đầy đủ, Cd thường nằm trong khoảng 0,60–0,62. Đập tràn đỉnh rộng có hệ số hiệu dụng thấp hơn.
Công cụ có tính đến co hẹp ở hai đầu không? Không — công thức sử dụng dạng không co hẹp (suốt toàn bộ bề rộng). Đối với đập tràn có co hẹp, hãy giảm chiều dài hiệu dụng L khoảng 0,1H cho mỗi đầu co hẹp.
Công cụ dùng đơn vị gì? Mét cho chiều dài và cột nước, m/s² cho gia tốc trọng trường, cho ra lưu lượng theo m³/s (và lít/giây).
