题目
设管内流体流动压降是管径、管长、平均流 速、流体密度、流体粘度以及管子粗糙度的函 数,若将这些变量之间的关系以数群形式表 达,则数群的个数为()。A. 3B. 4C. 5D. 6
设管内流体流动压降是管径、管长、平均流 速、流体密度、流体粘度以及管子粗糙度的函 数,若将这些变量之间的关系以数群形式表 达,则数群的个数为()。
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
题目解答
答案
B. 4
解析
本题考查量纲分析法(π定理)的应用,核心在于确定物理现象中变量的无量纲组合数。关键点如下:
- 变量总数:包括因变量(流动压降ΔP)和自变量(管径d、管长L、流速v、密度ρ、粘度μ、粗糙度ε),共7个变量。
- 基本量纲:质量(M)、长度(L)、时间(T),共3个。
- 数群公式:根据π定理,数群个数 = 变量总数 - 基本轮纲数 = 7 - 3 = 4。
步骤1:确定变量与量纲
- 因变量:流动压降ΔP(量纲 $ML^{-1}T^{-2}$)。
- 自变量:
- 管径d(L)
- 管长L(L)
- 流速v(LT⁻¹)
- 密度ρ(ML⁻³)
- 粘度μ(ML⁻¹T⁻¹)
- 粗糙度ε(L)
步骤2:应用π定理
- 变量总数:7个(ΔP、d、L、v、ρ、μ、ε)。
- 基本量纲:M、L、T(共3个)。
- 数群个数:7 - 3 = 4。
步骤3:结论
流动压降的数群表达式需包含4个无量纲数,对应选项B。