题目
牛顿粘性定律适用于牛顿型流体,且流体( )A. 应作层流流动;B. 应作湍流流动;C. 应作过渡流流动;D. 静止的;
牛顿粘性定律适用于牛顿型流体,且流体( )
A. 应作层流流动;
B. 应作湍流流动;
C. 应作过渡流流动;
D. 静止的;
题目解答
答案
A. 应作层流流动;
解析
考查要点:本题主要考查对牛顿粘性定律适用条件的理解,特别是流体流动状态的要求。
解题核心思路:
牛顿粘性定律描述了剪切应力与剪切速率的线性关系($\tau = \eta \dot{\gamma}$),其成立需满足两个条件:
- 流体必须是牛顿型流体(粘度仅与温度、压强有关,与剪切速率无关);
- 流动状态为层流(流线平行,无涡旋,剪切速率均匀)。
破题关键点:
- 层流状态下,流体的剪切应力与剪切速率保持线性关系,符合牛顿定律的数学形式;
- 湍流或过渡流会引入复杂流动结构(如涡旋),破坏线性关系;静止流体无剪切速率,定律不适用。
选项分析
A. 应作层流流动
层流是流体分层滑动的有序流动,剪切速率均匀,符合牛顿粘性定律的假设条件。
B. 应作湍流流动
湍流存在剧烈的涡旋和无规则运动,剪切速率分布复杂,牛顿定律的线性关系失效。
C. 应作过渡流流动
过渡流是层流与湍流的中间状态,流动不稳定性强,无法保证剪切应力与剪切速率的线性关系。
D. 静止的
静止流体无相对运动,剪切速率$\dot{\gamma} = 0$,牛顿定律无适用意义。