题目
流体在管内作湍流流动时,由于流体粘性的作用,在靠近管壁附近总是存在着一层动的流体,将该层流体称为它的厚度随增加而减薄。[武汉理工
流体在管内作湍流流动时,由于流体粘性的作用,在靠近管壁附近总是存在着一层
动的流体,将该层流体称为
它的厚度随
增加而减薄。[武汉理工
题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查对湍流流动中层流内层概念的理解,以及雷诺数对层流内层厚度的影响。
解题核心思路:
- 明确湍流流动中靠近管壁的流体行为:尽管整体为湍流,但粘性作用导致紧邻管壁的薄层仍保持层流状态。
- 该层流体的名称为层流内层(或层流底层)。
- 层流内层的厚度与雷诺数相关,雷诺数越大,厚度越小。
破题关键点:
- 结合流体流动的边界条件(管壁粘性作用)理解层流内层的存在。
- 熟悉雷诺数的物理意义(惯性力与粘性力的比值),并联系其对流动结构的影响。
流体在管内发生湍流时,尽管主流区域呈现无规则的脉动,但靠近管壁的极薄区域仍受粘性力主导,形成层流内层。这一层的厚度可通过公式 $\dfrac{{\sigma}_{0}}{d} = \dfrac{61.5}{{R}_{e}}$ 计算,其中 $R_e$ 为雷诺数。雷诺数越大,层流内层厚度越薄,因为高雷诺数意味着惯性力占优,粘性层被压缩得更薄。