单选题
105.临界流时,矩形断面的断面比能等于临界水深的()倍。
A
1
B
2
C
0.5
D
1.5
答案解析
正确答案:D
解析:
这道题目考察的是流体力学中关于临界流的概念,特别是在矩形断面中的临界水深与断面比能之间的关系。
首先,理解几个关键概念:
临界流:当水流达到一种特殊状态,即其流速不再随下游水位的降低而增大时,这种水流状态被称为临界流。在矩形渠道中,这通常发生在水深等于临界水深时。
临界水深:在临界流状态下,渠道中的水深即为临界水深。
断面比能:是水流的单位重量所具有的能量,包括动能和势能两部分。
接下来,我们分析各个选项:
A. 1:这个选项意味着断面比能等于临界水深,但显然这不符合流体力学的基本原理,因为断面比能是能量概念,而水深是距离概念,两者不能直接相等。
B. 2:这个选项也没有明确的物理或数学依据来支持断面比能是临界水深的两倍。
C. 0.5:同样,这个选项也缺乏理论支持。
D. 1.5:在矩形渠道中,当水流处于临界流状态时,有一个重要的关系式,即临界水深与渠道宽度的乘积的平方与水流断面比能成正比,且比例系数为常数(具体数值取决于流量公式和边界条件,但在此上下文中,我们关注的是其倍数关系)。在某些简化的公式或特定条件下,这个比例关系可以简化为断面比能等于临界水深的一定倍数,通常为1.5倍(这个值可能因不同的推导方法和假设条件而有所变化,但在此题中作为选项给出,我们接受其为正确答案)。
综上所述,根据临界流时矩形断面的特性及断面比能与临界水深的关系,选择D选项(1.5倍)是正确的。
首先,理解几个关键概念:
临界流:当水流达到一种特殊状态,即其流速不再随下游水位的降低而增大时,这种水流状态被称为临界流。在矩形渠道中,这通常发生在水深等于临界水深时。
临界水深:在临界流状态下,渠道中的水深即为临界水深。
断面比能:是水流的单位重量所具有的能量,包括动能和势能两部分。
接下来,我们分析各个选项:
A. 1:这个选项意味着断面比能等于临界水深,但显然这不符合流体力学的基本原理,因为断面比能是能量概念,而水深是距离概念,两者不能直接相等。
B. 2:这个选项也没有明确的物理或数学依据来支持断面比能是临界水深的两倍。
C. 0.5:同样,这个选项也缺乏理论支持。
D. 1.5:在矩形渠道中,当水流处于临界流状态时,有一个重要的关系式,即临界水深与渠道宽度的乘积的平方与水流断面比能成正比,且比例系数为常数(具体数值取决于流量公式和边界条件,但在此上下文中,我们关注的是其倍数关系)。在某些简化的公式或特定条件下,这个比例关系可以简化为断面比能等于临界水深的一定倍数,通常为1.5倍(这个值可能因不同的推导方法和假设条件而有所变化,但在此题中作为选项给出,我们接受其为正确答案)。
综上所述,根据临界流时矩形断面的特性及断面比能与临界水深的关系,选择D选项(1.5倍)是正确的。
相关知识点:
临界流时断面比,水深倍数记
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