单选题
公式λ =64/Re仅适用于流体在()管内作()时应用。
A
圆形湍流
B
非圆形滞流
C
圆形滞流
D
圆形各种流型
答案解析
正确答案:C
解析:
这道题考查的是流体力学中沿程阻力系数($\lambda$)与雷诺数($Re$)之间的关系,具体涉及哈根-泊肃叶定律(Hagen-Poiseuille law)的应用条件。
### 解析过程:
1. **公式识别**:
公式 $\lambda = \frac{64}{Re}$ 是流体力学中一个非常经典的理论公式。它描述了沿程阻力系数 $\lambda$ 与雷诺数 $Re$ 之间的反比关系。
2. **适用流态分析**:
* **层流(滞流)**:当流体在管道中作层流运动时(通常 $Re < 2000$),流体分层流动,互不混合。通过理论推导(基于纳维-斯托克斯方程的简化),可以得出圆管层流的沿程阻力系数确切为 $\lambda = \frac{64}{Re}$。
* **湍流(紊流)**:当流体处于湍流状态时(通常 $Re > 4000$),流体质点发生剧烈混掺,阻力规律变得复杂。此时 $\lambda$ 不仅与 $Re$ 有关,还与管壁的相对粗糙度有关,通常需要通过经验公式(如布拉修斯公式、柯尔布鲁克公式等)或莫迪图来确定,不再遵循 $\frac{64}{Re}$ 这一简单线性关系。
3. **适用管道形状分析**:
* 该公式 $\lambda = \frac{64}{Re}$ 是针对**圆形直管**推导出来的。
* 对于非圆形管道,虽然也可以定义当量直径来计算雷诺数,但在层流状态下,其阻力系数公式中的常数不再是 64,而是取决于具体的截面形状(例如平行平板间流动常数为 96,正方形截面约为 56.9 等)。因此,该特定公式严格限定于圆形管道。
4. **选项排查**:
* A. 圆形湍流:湍流时不适用此公式。
* B. 非圆形滞流:非圆形管道层流时,常数不是 64。
* C. **圆形滞流**:符合公式推导的前提条件(圆管、层流/滞流)。
* D. 圆形各种流型:湍流时不适用。
### 结论:
公式 $\lambda = \frac{64}{Re}$ 仅适用于流体在**圆形**管内作**滞流(层流)**时的情况。
故正确答案为 **C**。
相关知识点:
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