题目
完全湍流时,阻力损失与流量(速度)的平方成正比,与管径的5次方成反比。A. 正确B. 错误
完全湍流时,阻力损失与流量(速度)的平方成正比,与管径的5次方成反比。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
考查要点:本题主要考查流体力学中完全湍流状态下阻力损失与流量、管径的关系,需结合达西方程及流量公式进行推导。
解题核心思路:
- 明确完全湍流阻力公式:阻力损失与速度平方成正比,与管径成反比。
- 关联流量与速度:通过流量公式 $Q = v \cdot \frac{\pi D^2}{4}$,将速度 $v$ 用流量 $Q$ 和管径 $D$ 表示。
- 代入推导:将速度表达式代入阻力公式,最终得到阻力损失与流量、管径的综合关系。
破题关键点:
- 完全湍流阻力公式的正确形式。
- 流量与速度的转换关系,注意管径的平方影响速度。
- 综合推导时需正确处理分母中的管径幂次。
完全湍流阻力公式:
阻力损失 $h$ 的表达式为:
$h = \frac{f L v^2}{2g D}$
其中,$f$ 为摩擦系数(常数),$L$ 为管长,$v$ 为流速,$D$ 为管径。
流量与速度的关系:
流量 $Q$ 与速度 $v$ 的关系为:
$Q = v \cdot \frac{\pi D^2}{4} \implies v = \frac{4Q}{\pi D^2}$
代入推导:
将 $v = \frac{4Q}{\pi D^2}$ 代入阻力公式:
$h = \frac{f L}{2g D} \cdot \left( \frac{4Q}{\pi D^2} \right)^2$
展开后得:
$h \propto \frac{Q^2}{D^5}$
即阻力损失与 $Q^2$ 成正比,与 $D^5$ 成反比。
结论:题目描述正确。