题目
泥沙颗粒雷诺数R D. < 0.5时,沉降过程中主要受力为()。A. 黏滞阻力B. 绕流阻力C. 形状阻力D. 负压阻力
泥沙颗粒雷诺数R
- D. < 0.5时,沉降过程中主要受力为()。
- A. 黏滞阻力
- B. 绕流阻力
- C. 形状阻力
- D. 负压阻力
题目解答
答案
A
解析
本题考查泥沙颗粒在沉降过程中的受力分析,核心在于理解雷诺数(Re)与流体流动状态的关系。当雷诺数较小时(Re_D < 0.5),流体流动处于层流状态,此时黏滞力主导阻力,而其他类型的阻力(如绕流阻力、形状阻力等)在高雷诺数(紊流)时才显著。关键点在于不同流动状态下主导阻力类型的判断。
雷诺数与流动状态
雷诺数公式为:
$\text{Re}_D = \frac{\rho v D}{\mu}$
其中,$\rho$ 为流体密度,$v$ 为颗粒沉降速度,$D$ 为颗粒直径,$\mu$ 为流体动力黏度。
- 当 Re_D < 0.5 时,流动为层流,惯性力远小于黏滞力,阻力主要由黏滞力产生。
- 当 Re_D 较大时(如紊流),阻力类型转向绕流阻力、形状阻力等。
黏滞阻力的主导性
在层流条件下,泥沙颗粒的沉降阻力遵循斯托克斯定律:
$F = 6\pi \mu v D$
该公式直接体现黏滞阻力(与黏度 $\mu$ 成正比),而其他阻力类型(如绕流产生的压差阻力)此时可忽略。
排除其他选项
- 绕流阻力、形状阻力、负压阻力均与流体紊流中的压差或绕流现象相关,仅在高雷诺数时显著。
- 题目明确 Re_D < 0.5,故排除上述选项。