题目
计算突然扩大或突然缩小的局部阻力时,速度选择哪个管的内的速度?A. 大管内速度B. 小管内速度C. 随便选D. 难以确定
计算突然扩大或突然缩小的局部阻力时,速度选择哪个管的内的速度?
A. 大管内速度
B. 小管内速度
C. 随便选
D. 难以确定
题目解答
答案
B. 小管内速度
解析
局部阻力是流体通过管道突然扩大或缩小处时,因流速变化、漩涡生成等导致的能量损失。计算这类阻力时,速度的选择是关键。
核心思路:局部阻力的计算公式为 $h_f = \xi \frac{v^2}{2g}$,其中 $\xi$ 是局部阻力系数,$v$ 是流速。
破题关键:
- 局部阻力发生在流速发生突变的位置(如突然扩大或缩小处)。
- 速度应取突变前的管段速度(即小管内的速度),因为阻力主要由该位置的流速变化引起。
- 无论管道是扩大还是缩小,“小管”始终指突变前的管段,因此速度统一取小管内的速度。
局部阻力的形成与速度选择
- 突然扩大:流体从细管(小管)进入粗管(大管),速度降低。阻力发生在小管出口处,因此速度取小管内的速度 $v_1$。
- 突然缩小:流体从粗管(大管)进入细管(小管),速度增加。阻力发生在小管入口处,因此速度取小管内的速度 $v_2$。
公式验证
局部阻力公式中的速度始终对应突变前的管段速度,与管道是扩大还是缩小无关。例如:
- 突然扩大时,$\xi$ 与面积比相关,但速度取小管速度 $v_1$。
- 突然缩小时,$\xi$ 也与面积比相关,但速度取小管速度 $v_2$。
结论:无论管道如何变化,速度均取小管内的速度。