题目
流体的层流底层越薄,则()。A. 近壁面速度梯度越小B. 流动阻力越小C. 流动阻力越大D. 流体湍动程度越小
流体的层流底层越薄,则()。
A. 近壁面速度梯度越小
B. 流动阻力越小
C. 流动阻力越大
D. 流体湍动程度越小
题目解答
答案
C. 流动阻力越大
解析
本题考查流体力学中层流底层厚度与流动阻力的关系。关键在于理解层流底层的物理意义及其对流动阻力的影响。层流底层是靠近壁面的薄层,其厚度与速度梯度相关。当层流底层变薄时,壁面附近的速度梯度增大,导致摩擦应力增加,从而流动阻力增大。此外,层流底层变薄可能意味着湍流区域扩大,进一步加剧阻力。
核心思路
- 层流底层厚度与速度梯度的关系:层流底层厚度 $\delta$ 越小,壁面附近的速度梯度 $\frac{du}{dy}$ 越大。
- 摩擦应力公式:摩擦应力 $\tau = \mu \frac{du}{dy}$($\mu$ 为流体粘度),速度梯度增大时,摩擦应力增大。
- 流动阻力的影响:摩擦应力是流动阻力的直接来源,因此摩擦应力增大导致流动阻力增大。
选项分析
- A. 近壁面速度梯度越小:错误。层流底层变薄时速度梯度增大。
- B. 流动阻力越小:错误。摩擦应力增大导致阻力增大。
- C. 流动阻力越大:正确。速度梯度增大和湍流区域扩大共同作用使阻力增大。
- D. 流体湍动程度越小:错误。层流底层变薄可能伴随湍流区域扩大,湍动程度增大。