A、(A) 脉动流速的时均值
B、(B) 紊动强度
C、(C) 脉动流速
D、(D) 脉动流速均方根
答案:BCD
解析:选项解析:
A. 脉动流速的时均值:时均值是指在一定时间内的平均流速,它反映的是流速的整体水平,而不是脉动的强弱。因此,时均值不能用来反映脉动的强弱。
B. 紊动强度:紊动强度是描述流体紊动程度的量,它能够反映流体质点脉动的剧烈程度,因此与脉动的强弱直接相关。
C. 脉动流速:脉动流速是指流速在其平均值附近的波动,它直接反映了流速的脉动情况,因此能够体现脉动的强弱。
D. 脉动流速均方根:均方根(RMS)是描述脉动流速波动能量的一种度量,它反映了流速脉动的能量大小,因此可以用来表示脉动的强弱。
为什么选这个答案(BCD):
选项B、C和D都能够直接或间接地反映脉动的强弱。紊动强度(B)反映了流体紊动的剧烈程度,脉动流速(C)直接描述了流速的波动,脉动流速均方根(D)则从能量的角度反映了脉动的大小。这三个指标都与脉动的强弱有关,而时均值(A)则与脉动的强弱无关,因此正确答案是BCD。
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A、(A) 脉动流速的时均值
B、(B) 紊动强度
C、(C) 脉动流速
D、(D) 脉动流速均方根
答案:BCD
解析:选项解析:
A. 脉动流速的时均值:时均值是指在一定时间内的平均流速,它反映的是流速的整体水平,而不是脉动的强弱。因此,时均值不能用来反映脉动的强弱。
B. 紊动强度:紊动强度是描述流体紊动程度的量,它能够反映流体质点脉动的剧烈程度,因此与脉动的强弱直接相关。
C. 脉动流速:脉动流速是指流速在其平均值附近的波动,它直接反映了流速的脉动情况,因此能够体现脉动的强弱。
D. 脉动流速均方根:均方根(RMS)是描述脉动流速波动能量的一种度量,它反映了流速脉动的能量大小,因此可以用来表示脉动的强弱。
为什么选这个答案(BCD):
选项B、C和D都能够直接或间接地反映脉动的强弱。紊动强度(B)反映了流体紊动的剧烈程度,脉动流速(C)直接描述了流速的波动,脉动流速均方根(D)则从能量的角度反映了脉动的大小。这三个指标都与脉动的强弱有关,而时均值(A)则与脉动的强弱无关,因此正确答案是BCD。
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A. (A) 粘滞切应力
B. (B) 附加切应力
C. (C) 脉动切应力
D. (D) 内摩擦切应力
解析:解析这一题目时,我们需要理解紊流中切应力的不同来源。紊流是流体的一种流动状态,其特征是流体质点在流动过程中表现出随机的脉动和混合。
选项分析:
A. 粘滞切应力:这是由于流体分子间的内摩擦力导致的,存在于所有类型的流体流动中,无论是层流还是紊流。它是由流体的粘性决定的,并且与速度梯度成正比。
B. 附加切应力:在紊流中,除了粘滞性带来的切应力之外,由于流体质点的随机运动和混合,会产生额外的切应力,这部分被称为附加切应力。
C. 脉动切应力:这也是描述紊流特性的一个概念,源自流体质点的速度脉动(即速度随时间的波动),这种脉动会导致流体质点之间发生碰撞并传递动量,从而产生切应力。
D. 内摩擦切应力:这个表述与粘滞切应力相似,指的是流体内部由于分子间摩擦而产生的阻力,通常用以描述层流中的情况。
正确答案是 BC,这意味着题目考查的是紊流中由于流体质点的不规则运动而产生的额外切应力,而不是由粘性直接引起的切应力。附加切应力和脉动切应力都是用来描述紊流中因为流体质点相互作用而产生的非粘性切应力。
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:这道题考察的是紊流时水流阻力的构成。首先,我们需要理解紊流的基本特性和水流阻力的来源。
选项解析:
A. 粘滞切应力:这是水流内部由于分子间的粘性作用而产生的切应力。即使在紊流中,这种由于流体粘性而产生的力仍然存在,并且是水流阻力的一部分。因此,A选项是正确的。
B. 附加切应力:在紊流中,由于水流质点的不规则运动,会产生额外的切应力,这种切应力被称为附加切应力。它是紊流特有的,与层流中的纯粘滞切应力不同。因此,B选项也是正确的。
C. 正应力:正应力通常指的是垂直于作用面的力,如压力。在水流阻力的讨论中,我们主要关注的是切应力,即平行于作用面的力,而非正应力。因此,C选项是错误的。
D. 剪应力:虽然“剪应力”在广义上与“切应力”有相似之处,但在此题的语境下,它并不是特指紊流中产生的那部分由于水流不规则运动而产生的额外切应力。此外,“剪应力”一词在此处可能引起混淆,因为它没有明确指出是紊流特有的那部分切应力。因此,D选项不如B选项准确,且在此题的选项中并未直接提及。
综上所述,紊流时水流阻力主要包括粘滞切应力和附加切应力,即选项A和B。因此,正确答案是A和B。
A. (A) 粘性底层
B. (B) 层流底层
C. (C) 边界层
D. (D) 过度层
解析:这道题的答案是AB,以下是对各个选项的解析:
A. 粘性底层:这个选项是正确的。在流体力学中,紧贴固体边界的极薄液层由于粘性作用,流速从零迅速增加到与外部流体相同的速度,这一层被称为粘性底层。
B. 层流底层:这个选项也是正确的。在层流条件下,靠近边界的这一层流体呈层状有序流动,因此也可以称为层流底层。
C. 边界层:这个选项虽然描述的是一个实际存在的流体力学概念,但它比粘性底层和层流底层更为广泛。边界层指的是在固体边界附近的流体中,流速从零变化到自由流速度的这一区域,它包括了层流和湍流两种状态。因此,这个选项虽然相关,但不如A和B选项精确。
D. 过度层:这个选项通常指的是在流体从层流向湍流过渡的区域,而不是特指紧贴固体边界的层流状态。因此,这个选项与题目描述的“处于层流状态”的条件不符。
综上所述,A和B选项是最准确的描述,因为它们都特指了紧贴固体边界的层流状态,而C和D选项要么范围太广,要么与层流状态不符。所以正确答案是AB。
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A. (A) 粘性底层
B. (B) 过渡层
C. (C) 紊流核心
D. (D) 紊流流核
解析:这道题考察的是对紊流内部结构的理解。紊流是一种复杂的流动状态,其特征是流体质点在流动过程中具有随机脉动速度分量,并且流动轨迹极不规则。对于过水断面上的紊流,其内部结构通常可以划分为以下几个部分:
A. 粘性底层(Viscous Sublayer):紧贴固体壁面的一薄层流体,在这一层内,由于粘性力的作用,流体的速度梯度非常大,流动接近层流状态。
B. 过渡层(Buffer Layer):位于粘性底层之上,这一区域内的流动开始表现出紊流特性,速度梯度依然较大,但已经开始有涡旋出现。
C. 紊流核心(Turbulent Core)或 D. 紊流流核(Turbulent Region):这是紊流的主要部分,远离壁面,流体的速度分布较为均匀,内部充满着不同尺度的涡旋结构,这些涡旋是紊流能量传递的主要载体。
答案为ABCD是因为上述四个部分共同构成了紊流从壁面到主流区的完整结构层次。题目中给出的所有选项都是描述紊流内部结构的重要组成部分,因此正确答案应该包含所有这些选项。
A. (A) 紊流光滑区
B. (B) 紊流过渡粗糙区
C. (C) 紊流粗糙区
D. (D) 阻力平方区
解析:本题考查的是紊流根据粘性底层与壁面粗糙度的比值进行的区域划分。
选项A,紊流光滑区:当粘性底层的厚度远大于壁面粗糙度时,壁面的粗糙度对流动的影响可以忽略不计,流动特性主要由粘性力决定,此时流动处于紊流光滑区。故A选项正确。
选项B,紊流过渡粗糙区:当粘性底层的厚度与壁面粗糙度相近时,壁面的粗糙度开始影响流动,但影响尚未完全占据主导地位,此时流动处于紊流过渡粗糙区。故B选项正确。
选项C,紊流粗糙区:当粘性底层的厚度远小于壁面粗糙度时,壁面的粗糙度对流动的影响占据主导地位,流动特性主要由壁面粗糙度决定,此时流动处于紊流粗糙区。故C选项正确。
选项D,阻力平方区:虽然“阻力平方区”这一术语在常规的水力学或流体力学分类中不常直接用于描述紊流根据粘性底层与壁面粗糙度的比值划分的区域,但在某些文献或特定上下文中,它可能指的是当流动进入充分发展的紊流粗糙区后,流体的阻力与流速的平方成正比的关系区段,这一描述与紊流粗糙区的概念有一定的关联性,且从广义上理解,可以认为是对紊流粗糙区特性的一种描述。因此,在本题中,我们可以将D选项理解为与紊流粗糙区相关的一个概念或特性,故D选项也被视为正确。
综上所述,正确答案是ABCD。这四个选项分别代表了紊流根据粘性底层与壁面粗糙度的比值划分的不同区域或特性。
A. (A) 指数公式
B. (B) 对数公式
C. (C) 抛物线公式
D. (D) 线性公式
解析:对于这道关于紊流时均流速表达式的问题,我们需要理解紊流流速分布的基本特性以及常用的数学描述方式。紊流中的流速分布通常不是均匀的,而是随着距离某些参考点(如管道壁面)的距离而变化。这种变化关系常用数学公式来近似描述。
现在来分析各个选项:
A. 指数公式:在紊流中,特别是靠近壁面的区域(即粘性底层和过渡区),流速的垂向分布常常呈现出指数衰减的特性。这种特性使得指数公式成为描述这些区域流速分布的有效工具。因此,A选项是合适的。
B. 对数公式:在紊流的充分发展区(也称为对数区或惯性区),流速的垂向分布更接近于对数关系。这种对数公式在描述紊流流速分布中的这部分区域时非常有效。因此,B选项也是正确的。
C. 抛物线公式:抛物线公式通常不直接用于描述紊流的时均流速分布。它更多地与某些特定的流动现象(如层流中的抛物线流速分布)或简化模型相关。在紊流流速分布的常规描述中,抛物线公式并不常见。因此,C选项不正确。
D. 线性公式:线性公式同样不常用于描述紊流的时均流速分布。紊流的复杂性和非均匀性使得其流速分布很难用简单的线性关系来准确描述。因此,D选项也不正确。
综上所述,紊流时均流速的表达式最常用的是能够反映其复杂分布特性的公式,即指数公式和对数公式。因此,正确答案是A和B。需要注意的是,虽然两者都用于描述紊流流速,但它们适用的区域和条件有所不同。
A. (A) 谢才系数
B. (B) 达西系数
C. (C) 相对光滑度
D. (D) 相对粗糙度
解析:题目考查的是紊流中的沿程阻力系数λ在不同流动状态下的决定因素。
紊流可以分为不同的区域,其中包括光滑区、过渡区和粗糙区。在光滑区内,流体流动受到的主要影响是粘性力,此时沿程阻力系数λ主要取决于流体的粘性和速度分布,即主要由雷诺数(Reynolds number, Re)来决定。
现在来看各个选项:
A. 谢才系数(Chezy coefficient):这是描述均匀流中水力半径、流速和沿程阻力间关系的一个经验系数,并非直接决定沿程阻力系数的因素,因此本题不选A。
B. 达西系数(Darcy friction factor):实际上,达西系数就是沿程阻力系数λ的一种表示方式,因此在本题的上下文中,它和题目讨论的λ是同一个概念,所以不选B也是因为题目本身就在问λ。
C/D. 相对光滑度/相对粗糙度:这两个选项实际上是同一概念的不同表述,在紊流中指的是管道壁面的粗糙程度与流动层厚度的比例。在光滑区内,由于边界层完全覆盖了管道表面的微观不规则性,管道的实际粗糙度不会影响沿程阻力系数λ,因此正确答案包含C和D。
综上所述,正确答案是 CD,因为在紊流光滑区,沿程阻力系数λ只与雷诺数相关,而与相对粗糙度(或相对光滑度)无关。
A. (A) 紊流光滑区
B. (B) 紊流过渡粗糙区
C. (C) 紊流粗糙区
D. (D) 阻力平方区
解析:这道题考察的是对谢才系数与水流状态之间关系的理解,特别是曼宁公式在何种水流状态下适用。
首先,我们来分析各个选项及其对应的水流状态:
A. 紊流光滑区:在此区域,水流表面相对光滑,阻力主要由粘性力引起,与壁面粗糙度关系不大。曼宁公式中包含了壁面粗糙度(通过糙率n表示)这一因素,因此在光滑区并不完全适用。
B. 紊流过渡粗糙区:这是从光滑区向粗糙区过渡的区域,水流特性复杂,既受到粘性力的影响,也受到壁面粗糙度的影响。然而,曼宁公式更侧重于描述粗糙区的水流特性,因此在此区域也不完全准确。
C. 紊流粗糙区:在此区域,水流阻力主要由壁面粗糙度决定,粘性力的影响相对较小。曼宁公式正是基于这一特性推导出来的,它考虑了水流速度、水力半径以及壁面粗糙度(通过糙率n表示)对水流阻力的影响,因此在粗糙区非常适用。
D. 阻力平方区:这一区域实际上也是粗糙区的一个特例,当水流速度很大时,水流阻力与流速的平方成正比,此时曼宁公式仍然适用,因为它通过考虑糙率n来间接反映了这种关系。
综上所述,曼宁公式主要用于描述紊流粗糙区的水流特性,其中也包括了阻力平方区这一特殊情况。因此,正确答案是C(紊流粗糙区)和D(阻力平方区)。
所以,最终答案是CD。
A. (A) 水流阻力
B. (B) 水力阻力
C. (C) 水流流量
D. (D) 水流流速
解析:粗糙系数(n值)是反映水流水力阻力特性的一个无量纲系数,主要用于曼宁公式中,用以估算在明渠水流中的平均流速。以下是对各个选项的解析:
A. 水流阻力:正确。选定粗糙系数值,实际上是对水流在渠道中流动时受到的阻力大小作出了估计。粗糙系数值反映了水与渠道壁之间的摩擦力,这是水流阻力的一个重要组成部分。
B. 水力阻力:正确。水力阻力是指流体在流动过程中,由于与固体边界的摩擦以及流体内部的粘性作用而产生的阻力。粗糙系数正是与这种阻力相关的参数。
C. 水流流量:错误。虽然粗糙系数值能够间接影响水流流量计算,因为流量计算需要用到流速,而流速是通过曼宁公式计算得到的,但选定粗糙系数值并不直接意味着对水流流量作出了估计。
D. 水流流速:错误。同样,粗糙系数值是用来计算流速的,但它本身并不直接代表对流速的估计,而是通过与其他因素(如水力半径、坡度等)结合使用曼宁公式来估算流速。
因此,正确答案是AB,因为粗糙系数是直接关联到水流的阻力的,这个阻力包括水流阻力(摩擦力)和水力阻力(摩擦阻力和形状阻力)。选定粗糙系数值,意味着已经对水流的这两种阻力作出了估计。
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A. (A) 沿程水头损失
B. (B) 局部水头损失
C. (C) 断面平均流速
D. (D) 液流型态
解析:这道题考察的是流体力学中的基本概念,具体涉及到管道流动中的几个重要参数。
选项分析如下:
A. (A)沿程水头损失
沿程水头损失是指流体在管道内流动时,由于粘性摩擦作用而产生的能量损失。当管道内的流量增大时,流速增加,导致沿程水头损失也会增加。因此,对于不同的流量,沿程水头损失是不一样的。
B. (B)局部水头损失
局部水头损失是指流体在流动过程中遇到局部障碍或几何形状改变(如阀门、弯头等)时所造成的能量损失。这类损失与流速有关,但由于题目中没有提到管道的具体结构变化,因此不能确定局部水头损失会随流量变化而变化。所以此选项通常不会因流量不同而变化,不是正确答案。
C. (C)断面平均流速
断面平均流速是指单位时间内通过某一过流断面的流体量与该断面面积之比。很显然,当流量增加时,为了保持质量守恒定律,断面平均流速也必须相应增加。因此,不同流量下,断面平均流速是不同的。
D. (D)液流型态
液流型态指的是流体流动的方式,例如层流或湍流。根据雷诺数(Reynolds number)的计算,当流量增加时,如果超过了一定的临界值,原本的层流可能会转变为湍流。因此,随着流量的变化,液流型态也可能发生变化。
综上所述,正确答案为ACD,即沿程水头损失、断面平均流速以及液流型态都会随着流量的不同而有所改变。