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紊流时,均匀流沿程水头损失与流速的()次方成正比例。

A、(A) 1

B、(B) (1.75,2.0)

C、(C) 1.75

D、(D) 2.0

答案:B

解析:解析这一题需要理解紊流状态下均匀流的沿程水头损失与流速之间的关系。在实际的水利工程中,流体在管道或开放渠道中的流动通常处于紊流状态,此时的沿程阻力系数与雷诺数有关,并且随着雷诺数的变化,阻力系数会经历不同的变化规律。

根据尼古拉兹实验以及后续的研究,对于商业粗糙度的管道,在紊流状态下(尤其是完全粗糙区),沿程水头损失hf通常与平均流速v的平方成正比,即hf ∝ v^2。然而,在紊流过渡区(部分粗糙区),沿程损失与流速的关系可能介于线性关系(hf ∝ v^1)与平方关系(hf ∝ v^2)之间。

选项分析如下:

A. 1:这是层流的情况,对于紊流并不适用。
B. (1.75, 2.0):这个范围涵盖了从紊流光滑区到混合区再到完全粗糙区的变化情况,因此是一个合理的描述。
C. 1.75:这是紊流过渡区的一个经验值,但并不是所有情况都适用。
D. 2.0:这是紊流完全粗糙区的情况,对于所有紊流情况来说过于绝对。

正确答案是 B,因为对于紊流,特别是当流体从光滑区进入粗糙区时,沿程水头损失与流速的关系不是一个固定的指数,而是介于大约1.75到2.0之间的一个变化值。这反映了不同粗糙程度下的管道对于沿程损失的影响差异。

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紊流中,某一瞬时液体质点的流速可称之为()。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e109-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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紊流中任意点的运动要素的瞬时值是时均值与脉动值的()。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e203-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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紊流阻力平方区时的水力阻力以()为主。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e306-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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严格意义上讲,紊流是属于()。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e3ef-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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圆管均匀层流的流速分布为()。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e4e4-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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圆管均匀流过水断面上的切应力是按()分布的。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e5db-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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圆管突然扩大的局部水头损失等于()的速度水头。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e6c4-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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作层流运动的液体,相邻两液层间单位面积上所作用的内摩擦力与流速梯度成(),同时与液体的性质 有关。
https://www.shititong.cn/cha-kan/shiti/3e90e7b9-6421-11ea-896e-00163e0cc5d8.html
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从一点分开而不在另一点汇合的管道称为()。
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()的总水头应等于各管段沿程水头损失之和。
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单选题
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紊流时,均匀流沿程水头损失与流速的()次方成正比例。

A、(A) 1

B、(B) (1.75,2.0)

C、(C) 1.75

D、(D) 2.0

答案:B

解析:解析这一题需要理解紊流状态下均匀流的沿程水头损失与流速之间的关系。在实际的水利工程中,流体在管道或开放渠道中的流动通常处于紊流状态,此时的沿程阻力系数与雷诺数有关,并且随着雷诺数的变化,阻力系数会经历不同的变化规律。

根据尼古拉兹实验以及后续的研究,对于商业粗糙度的管道,在紊流状态下(尤其是完全粗糙区),沿程水头损失hf通常与平均流速v的平方成正比,即hf ∝ v^2。然而,在紊流过渡区(部分粗糙区),沿程损失与流速的关系可能介于线性关系(hf ∝ v^1)与平方关系(hf ∝ v^2)之间。

选项分析如下:

A. 1:这是层流的情况,对于紊流并不适用。
B. (1.75, 2.0):这个范围涵盖了从紊流光滑区到混合区再到完全粗糙区的变化情况,因此是一个合理的描述。
C. 1.75:这是紊流过渡区的一个经验值,但并不是所有情况都适用。
D. 2.0:这是紊流完全粗糙区的情况,对于所有紊流情况来说过于绝对。

正确答案是 B,因为对于紊流,特别是当流体从光滑区进入粗糙区时,沿程水头损失与流速的关系不是一个固定的指数,而是介于大约1.75到2.0之间的一个变化值。这反映了不同粗糙程度下的管道对于沿程损失的影响差异。

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相关题目
紊流中,某一瞬时液体质点的流速可称之为()。

A. (A) 瞬时流速

B. (B) 时均流速

C. (C) 脉动流速

D. (D) 紊动强度

解析:这道题目考察的是紊流中液体质点流速的概念。我们来逐一分析各个选项及其与题目描述的匹配度:

A. 瞬时流速:这是指紊流中某一瞬时液体质点的流动速度。紊流是一种复杂的流体运动,其中各质点的运动速度和方向随时间不断变化。因此,“瞬时流速”正是指这种在某一具体时间点上的质点流速,与题目描述完全吻合。

B. 时均流速:时均流速是对紊流中某一质点流速在一段时间内的平均值。它描述的是质点运动速度的平均状态,而非某一瞬时的速度,因此与题目要求的“某一瞬时”的流速不符。

C. 脉动流速:脉动流速是紊流中某一质点实际流速与其时均流速之差。它反映了流速的波动程度,但并非直接指代某一瞬时的流速,所以也不是本题的正确答案。

D. 紊动强度:紊动强度是描述紊流流动特性的一个物理量,通常与流速的脉动程度或紊流的能量耗散率有关,但并不直接代表某一瞬时的流速。

综上所述,只有“瞬时流速”准确描述了紊流中某一瞬时液体质点的流动速度,因此正确答案是A。

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紊流中任意点的运动要素的瞬时值是时均值与脉动值的()。

A. (A) 和

B. (B) 差

C. (C) 积

D. (D) 商

解析:这道题考察的是紊流(湍流)运动的基本概念。

选项解析如下: A. 和 - 这个选项意味着紊流中任意点的运动要素的瞬时值是时均值与脉动值之和。 B. 差 - 这个选项意味着瞬时值是时均值减去脉动值。 C. 积 - 这个选项意味着瞬时值是时均值与脉动值的乘积。 D. 商 - 这个选项意味着瞬时值是时均值除以脉动值。

为什么选择A: 在紊流理论中,紊流中的任何运动要素(如速度、压力等)都可以分解为时间平均部分(时均值)和围绕这个平均值的随机波动部分(脉动值)。瞬时值是指在某一特定时刻的实际测量值,它等于时间平均值和在该时刻的脉动值之和。因此,正确答案是A(和)。

数学上,这种关系可以表示为:
瞬时值
=
时均值
+
脉动值
瞬时值=时均值+脉动值

所以,根据紊流的基本定义和特性,正确答案是A。

选择「段落」

可继续追问~

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紊流阻力平方区时的水力阻力以()为主。

A. (A) 粘滞切应力

B. (B) 附加切应力

C. (C) 正应力

D. (D) 剪应力

解析:解析如下:

题目考察的是紊流状态下管道或开放渠道中水流的阻力特性。在紊流状态中,流体流动不仅有层流中的粘性作用,还有由于流体质点脉动造成的动量交换。随着雷诺数的增加,流动从过渡区进入完全紊流区(也称为阻力平方区),此时流体流动的摩擦系数几乎与雷诺数无关,而主要由相对粗糙度决定。

选项分析:

A. 粘滞切应力:这是由于流体分子间的内摩擦产生的,它在层流中占主导地位,但在完全发展的紊流中其贡献相对较小。
B. 附加切应力:这是由于流体质点随机脉动导致的动量交换产生的。在紊流阻力平方区,这种由流体质点间相互碰撞和混合引起的动量传递是造成水力阻力的主要因素。
C. 正应力:正应力通常指的是流体静压强,与流动方向垂直,在本题情境下并不直接关联到流动阻力。
D. 剪应力:虽然剪应力也是影响流动的重要因素之一,但它包括了粘滞切应力和附加切应力两部分,在紊流阻力平方区主要是后者起作用。

因此,正确答案是 B,即在紊流阻力平方区时,水力阻力主要是由附加切应力造成的。

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严格意义上讲,紊流是属于()。

A. (A) 恒定流

B. (B) 非恒定流

C. (C) 均匀流

D. (D) 非均匀流

解析:解析这道题目时,我们首先要明确题目中涉及的几个流体力学概念:紊流、恒定流、非恒定流、均匀流和非均匀流。

A. 恒定流:指流场中各水力要素(如流速、压强、密度等)不随时间变化的流动。紊流可以是恒定的,也可以是非恒定的,因此,仅用“恒定流”来描述紊流是不准确的。

B. 非恒定流:指流场中各水力要素随时间发生变化的流动。紊流,尤其是自然环境中的水流,如水渠、河流、湖泊等中的水流,通常都会受到多种外部因素(如风、降雨、潮汐等)的影响,从而导致其水力要素随时间发生变化。因此,紊流更常表现为非恒定流。

C. 均匀流:指在同一流线上不同点上的流速相等,且流速的大小和方向沿程不变的流动。紊流的特点是水流中各质点的速度大小和方向都在不断变化,与均匀流的定义相悖。

D. 非均匀流:指在同一流线上不同点上的流速不相等,或流速的大小和方向沿程发生变化的流动。虽然紊流确实是非均匀的,但题目询问的是紊流的本质属性,而“非均匀流”是一个相对宽泛的描述,不如“非恒定流”直接指出紊流随时间变化的特点。

综上所述,紊流最本质的特点是其水力要素随时间发生变化,即它属于非恒定流。因此,正确答案是B选项。

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圆管均匀层流的流速分布为()。

A. (A) 直线

B. (B) 抛物线

C. (C) 指数曲线

D. (D) 对数曲线

解析:在水利学中,圆管内的流体流动状态分为层流和湍流。对于圆管均匀层流,其流速分布可以根据尼古拉斯定理(Hagen-Poiseuille Law)得出。

选项解析如下:

A. 直线:如果流速分布是直线,那么这意味着在圆管横截面上各点的流速是相同的,这不符合层流流速分布的特点。

B. 抛物线:根据尼古拉斯定理,在均匀层流条件下,圆管横截面上的流速分布呈抛物线形状,中心流速最大,向管壁方向流速逐渐减小,直至在管壁处流速为零。

C. 指数曲线:指数曲线通常用来描述湍流流速分布,其中流速会随着距离管壁的距离减小而迅速增加,并不适用于描述均匀层流的流速分布。

D. 对数曲线:对数流速分布适用于描述充分发展的湍流,而不是层流。在湍流情况下,靠近管壁的区域流速增加,并最终趋于平稳,这种分布用对数曲线来描述。

因此,正确答案是B(抛物线),因为在均匀层流条件下,圆管内的流速分布符合尼古拉斯定理,呈现出抛物线形状。

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圆管均匀流过水断面上的切应力是按()分布的。

A. (A) 直线

B. (B) 抛物线

C. (C) 指数曲线

D. (D) 对数曲线

解析:在讨论圆管均匀流过水断面上的切应力分布时,我们需要回顾流体力学中的基本概念。切应力是指流体层间由于速度梯度而产生的内摩擦力,其大小与流体的粘性和速度梯度有关。

对于圆管内的层流情况,根据泊肃叶定律(Poiseuille's Law),以及结合牛顿内摩擦定律,可以得出切应力 τ 在管壁附近最大,并随着距离 r(从管壁到管中心的距离)的增加而线性减小,直到管道中心位置切应力为零。因此,切应力 τ 与 r 的关系为直线关系,即切应力沿半径方向呈线性分布。

解析各个选项:

A. 直线:正确描述了圆管均匀流中切应力沿径向的变化规律。
B. 抛物线:这通常用于描述速度分布而不是切应力分布。
C. 指数曲线:这不符合圆管均匀流的切应力分布规律。
D. 对数曲线:对数曲线也不符合本题所述条件下的切应力分布规律。

因此,正确答案为 A,即切应力是按照直线分布的。

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圆管突然扩大的局部水头损失等于()的速度水头。

A. (A) 断面变化前流速

B. (B) 断面变化后流速

C. (C) 断面变化前后流速差

D. (D) 断面变化前后流速和

解析:本题主要考察圆管突然扩大时局部水头损失的计算原理。

在流体力学中,当流体通过管道中的突然扩大段时,由于流速的急剧变化,会产生额外的能量损失,这种损失称为局部水头损失。对于圆管突然扩大的情况,局部水头损失与流速的变化密切相关。

现在我们来逐一分析选项:

A. 断面变化前流速:这个选项只考虑了变化前的流速,没有考虑到流速变化对局部水头损失的影响,因此不正确。

B. 断面变化后流速:同样,这个选项只关注了变化后的流速,而忽略了流速变化本身的重要性,因此也不正确。

C. 断面变化前后流速差:这个选项直接关联了流速的变化,即流速差。在圆管突然扩大的情况下,流速的急剧减小是导致局部水头损失的主要原因。因此,局部水头损失与流速差的速度水头成正比,这个选项是正确的。

D. 断面变化前后流速和:流速和并不能直接反映流速变化对局部水头损失的影响,因此这个选项不正确。

综上所述,圆管突然扩大的局部水头损失等于断面变化前后流速差的速度水头,因此正确答案是C。

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作层流运动的液体,相邻两液层间单位面积上所作用的内摩擦力与流速梯度成(),同时与液体的性质 有关。

A. (A) 二分之一次方关系

B. (B) 二次方关系

C. (C) 反比

D. (D) 正比

解析:这道题考察的是流体力学中的层流特性以及牛顿内摩擦定律。

选项解析如下:

A. 二分之一次方关系:这种关系并不适用于描述层流运动中流体层间的内摩擦力与流速梯度的关系。

B. 二次方关系:虽然层流中的流速分布呈抛物线状,但是内摩擦力与流速梯度之间的关系并不是二次方关系。

C. 反比:内摩擦力与流速梯度不是反比关系,如果流速梯度增大,内摩擦力也会增大。

D. 正比:根据牛顿内摩擦定律,作层流运动的液体,相邻两液层间单位面积上所作用的内摩擦力(剪切力)与流速梯度(du/dy)成正比。数学表达式通常写作 τ = μ(dv/dy),其中τ是剪切力,μ是动力粘度,(dv/dy)是流速梯度。这个定律说明,在层流条件下,流速变化越快(即流速梯度越大),液层间的内摩擦力也越大。

因此,正确答案是D(正比),因为牛顿内摩擦定律明确指出,层流运动中流体层间的内摩擦力与流速梯度成正比,并且这个比例常数(动力粘度μ)与液体的性质有关。

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从一点分开而不在另一点汇合的管道称为()。

A. (A) 串联管道

B. (B) 并联管道

C. (C) 分叉管道

D. (D) 管网

解析:题目描述的是“从一点分开而不在另一点汇合的管道”的定义,这种管道结构在水利工程中被称为“分叉管道”。

解析各个选项:

A. 串联管道:指多个管道依次连接,水流经过前一根管道后进入下一根管道,形成连续的水流路径。
B. 并联管道:指多条管道并行,两端连接在同一节点上,水流可以同时通过多条路径。
C. 分叉管道:指从一个主干管道分出多个方向的支路,这些支路不会再次合并到一起。符合题目所描述的情况。
D. 管网:通常指的是一个复杂的网络系统,包含多个串联和并联管道的组合,形成了一个较大的输水系统。

正确答案是 C,即“分叉管道”,因为题目描述的情形是从一个点开始分出不同方向的管道,并且这些管道不会在另一个点重新汇合,这是分叉管道的特点。

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()的总水头应等于各管段沿程水头损失之和。

A. (A) 串联管道

B. (B) 并联管道

C. (C) 分叉管道

D. (D) 管网

解析:这是一道关于水利工程中管道系统水头损失理解的问题。我们需要分析各个选项,并理解总水头与沿程水头损失之间的关系,以确定哪个选项的总水头应等于各管段沿程水头损失之和。

首先,我们来理解题目中的关键概念:

总水头:在流体力学中,总水头是指单位重量流体所具有的机械能,包括位置水头(由高度决定)、压力水头和速度水头。
沿程水头损失:流体在管道中流动时,由于摩擦阻力等原因造成的能量损失,这种损失是沿着流动方向逐渐积累的。

接下来,我们分析各个选项:
A. 串联管道:在串联管道中,流体依次通过各个管段,每个管段都会产生沿程水头损失。由于流体是连续流动的,因此整个串联管道系统的总水头损失就是各个管段沿程水头损失之和。这个选项符合题目要求。

B. 并联管道:在并联管道中,流体可以分流进入不同的管道,然后再汇合。虽然每条管道都会有沿程水头损失,但并联管道系统的总水头并不简单地等于各条管道沿程水头损失之和,因为还需要考虑分流和汇流过程中的局部水头损失。因此,这个选项不符合题目要求。

C. 分叉管道:分叉管道类似于并联管道的一部分,即流体在某一点分流进入不同的管道。同样地,分叉管道的总水头也不简单地等于各分支管道沿程水头损失之和,还需要考虑分叉点处的局部水头损失。因此,这个选项也不符合题目要求。

D. 管网:管网是一个复杂的管道系统,包含多个串联、并联和分叉的管道。在管网中,流体的流动路径和能量损失都非常复杂,总水头不仅与沿程水头损失有关,还与局部水头损失、管道布置、流体分配等多种因素有关。因此,管网的总水头并不简单地等于各管段沿程水头损失之和。这个选项同样不符合题目要求。

综上所述,只有串联管道的总水头应等于各管段沿程水头损失之和。因此,正确答案是A。

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