多选题
14.能量方程应用过程中,上、下游两个渐变流断面上的动水压强可以采用(),但必须采用同一个压强量度基准。
A
绝对压强
B
相对压强
C
真空度
D
汽化压强
答案解析
正确答案:AB
解析:
### 解析
在流体力学中,能量方程(即伯努利方程)描述了流体在流动过程中机械能的守恒关系。其基本形式为:
$$ z_1 + \frac{p_1}{\gamma} + \frac{v_1^2}{2g} = z_2 + \frac{p_2}{\gamma} + \frac{v_2^2}{2g} + h_w $$
其中,$z$ 为位置水头,$\frac{p}{\gamma}$ 为压强水头,$\frac{v^2}{2g}$ 为流速水头,$h_w$ 为水头损失。
关于压强 $p$ 的选取,需要注意以下几点:
1. **压强基准的一致性**:
能量方程本质上是能量守恒定律在流体运动中的体现。方程两边的各项必须具有相同的量纲和基准。压强可以采用**绝对压强**,也可以采用**相对压强**(即表压强)。
* 如果上游断面使用绝对压强,下游断面也必须使用绝对压强。
* 如果上游断面使用相对压强,下游断面也必须使用相对压强。
* **关键点**:只要上下游两个断面采用**同一个压强量度基准**,方程两边的压强势能差值就是正确的,从而保证能量平衡关系的成立。因为在大多数工程应用中,大气压强 $p_a$ 在上下游断面通常是相同或相近的,使用相对压强时,大气压部分会在方程两边相互抵消,简化计算。
2. **选项分析**:
* **A. 绝对压强**:是以绝对真空为零点计算的压强,是物理上真实的压强值,完全可以用于能量方程。
* **B. 相对压强**:是以当地大气压为零点计算的压强($p_{rel} = p_{abs} - p_{atm}$)。在明渠流或有自由液面的管流中,使用相对压强非常方便,因为自由液面上的相对压强通常为0。只要全系统统一使用相对压强,方程依然成立。
* **C. 真空度**:真空度是指绝对压强低于大气压的数值($p_{vac} = p_{atm} - p_{abs}$),它本质上也是相对压强的一种特殊表达形式(负值的相对压强)。虽然理论上可以转换,但通常不直接作为通用的“压强量度基准”类别与绝对/相对并列讨论,且题目强调的是通用的基准选择,A和B是最标准、最基础的两种基准。此外,真空度仅适用于压强低于大气压的情况,不具备普遍性。
* **D. 汽化压强**:这是流体发生汽化时的临界压强,是一个物性参数,不是测量或计算流动能量的压强基准。
3. **结论**:
在应用能量方程时,为了计算方便和统一,既可以使用绝对压强,也可以使用相对压强,但必须保证上下游断面采用同一种基准。因此,选项 A 和 B 都是正确的选择。
**正确答案:AB**
相关知识点:
水头线图要素全,各种水头要会算
题目纠错
水利工程专业工程师资格业务考试题库
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