单选题
附面层中摩擦阻力较大的是( )。
A
层流层
B
紊流层
C
附面层内层
D
附面层外层
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
在流体力学中,附面层(边界层)内的流动状态主要分为层流和紊流(湍流)两种,它们对摩擦阻力的影响有显著差异:
1. **速度梯度与剪切应力**:
摩擦阻力主要取决于流体在物体表面处的速度梯度(即速度随距离变化的快慢)。根据牛顿内摩擦定律,壁面剪切应力 $\tau_w = \mu (\frac{\partial u}{\partial y})_{y=0}$。速度梯度越大,壁面剪切应力越大,从而产生的摩擦阻力也越大。
2. **层流附面层的特点**:
在层流状态下,流体分层流动,互不混合。其速度剖面较为饱满但变化平缓,靠近壁面的速度梯度相对较小。因此,层流附面层产生的摩擦阻力较小。
3. **紊流附面层的特点**:
在紊流状态下,流体微团发生剧烈的横向混合和脉动。这种强烈的混合作用使得高速外层流体更有效地将动量传递给靠近壁面的低速流体,导致靠近壁面处的速度急剧增加。因此,紊流附面层在壁面附近的速度梯度远大于层流附面层。
4. **结论**:
由于紊流附面层在壁面处具有更大的速度梯度,其产生的壁面剪切应力显著高于层流附面层。因此,在相同条件下,**紊流层**产生的摩擦阻力比层流层大得多。
故正确答案为 **B. 紊流层**。
相关知识点:
紊流层摩擦阻力大
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