题目
20℃的水以主体平均流速0.36 m/s流过内径3.8cm的圆管,试确定水在管中的流型。
20℃的水以主体平均流速0.36 m/s流过内径3.8cm的圆管,试确定水在管中的流型。
题目解答
答案
流型通常分为层流和湍流两种。
层流是流体在流动时，各层之间互不干扰，保持各自的平均流速，互不混合。
湍流则是流体流动时，各层之间相互混合，流速、压力等物理量在时间和空间上随机变化。
判断流型的一个常用方法是使用雷诺数（Re），其定义为：
其中，ρ 是流体的密度，V 是流体的平均流速，D 是管子的直径，μ 是流体的动力粘度。
对于水，在20°C时，其密度ρ约为
，动力粘度μ约为
。
给定的流速V为0.36 m/s，管子的内径D为3.8cm（即0.038m）。
将这些值代入雷诺数公式，计算得到的雷诺数Re为：13639.08
所以，在给定的条件下，水在管中的流型为：湍流。
故答案是：湍流
解析
步骤 1：确定流体的物理性质
在20°C时，水的密度ρ约为$1000kg/{m}^{3}$，动力粘度μ约为$1.003\times {10}^{-3}Pa\cdot S$。
步骤 2：计算雷诺数
雷诺数（Re）的定义为：$Re=\frac{\rho VD}{\mu}$，其中ρ是流体的密度，V是流体的平均流速，D是管子的直径，μ是流体的动力粘度。
将给定的流速V为0.36 m/s，管子的内径D为3.8cm（即0.038m），以及水的物理性质代入雷诺数公式，计算得到的雷诺数Re为：$Re=\frac{1000\times 0.36\times 0.038}{1.003\times {10}^{-3}}=13639.08$。
步骤 3：判断流型
雷诺数Re的值大于2300，表明流体处于湍流状态。因此，水在管中的流型为湍流。
在20°C时，水的密度ρ约为$1000kg/{m}^{3}$，动力粘度μ约为$1.003\times {10}^{-3}Pa\cdot S$。
步骤 2：计算雷诺数
雷诺数（Re）的定义为：$Re=\frac{\rho VD}{\mu}$，其中ρ是流体的密度，V是流体的平均流速，D是管子的直径，μ是流体的动力粘度。
将给定的流速V为0.36 m/s，管子的内径D为3.8cm（即0.038m），以及水的物理性质代入雷诺数公式，计算得到的雷诺数Re为：$Re=\frac{1000\times 0.36\times 0.038}{1.003\times {10}^{-3}}=13639.08$。
步骤 3：判断流型
雷诺数Re的值大于2300，表明流体处于湍流状态。因此，水在管中的流型为湍流。