多选题
24.当谢才系数用曼宁公式计算时,就认为水流处于()。
A
紊流光滑区
B
紊流过渡粗糙区
C
紊流粗糙区
D
阻力平方区
答案解析
正确答案:CD
解析:
**解析:**
曼宁公式(Manning Formula)是水力学中计算明渠均匀流平均流速或谢才系数 $C$ 的经验公式,其表达式为:
$$ C = \frac{1}{n} R^{1/6} $$
其中,$n$ 为粗糙系数,$R$ 为水力半径。
1. **关于阻力特性**:
曼宁公式是一个经验公式,它是基于大量天然河道和人工渠道的实测数据总结出来的。在这些实际工程应用中,水流通常处于高度紊流状态,且边壁粗糙度对水流阻力的影响占主导地位,粘滞力的影响可以忽略不计。这种状态在水力学中被称为**紊流粗糙区**(也称为完全粗糙区)。
2. **关于阻力平方区**:
在紊流粗糙区内,沿程水头损失 $h_f$ 与流速 $v$ 的平方成正比(即 $h_f \propto v^2$),因此该区域也被称为**阻力平方区**。在这个区域内,谢才系数 $C$ 仅与边壁的粗糙程度和水力半径有关,而与雷诺数 $Re$ 无关。曼宁公式正是适用于这一区域。
3. **选项分析**:
* **A. 紊流光滑区**:在此区域,粘性底层覆盖了粗糙突起,阻力主要取决于粘滞力,谢才系数与雷诺数有关,不适用曼宁公式。
* **B. 紊流过渡粗糙区**:在此区域,阻力既受粘滞力影响,也受粗糙度影响,谢才系数与雷诺数和相对粗糙度都有关,曼宁公式不再准确适用。
* **C. 紊流粗糙区**:曼宁公式适用的核心流态区域,正确。
* **D. 阻力平方区**:这是紊流粗糙区的另一个名称,因为在该区域阻力与速度平方成正比,正确。
综上所述,当使用曼宁公式计算谢才系数时,隐含的前提条件是水流处于紊流粗糙区,即阻力平方区。
**正确答案:C、D**
相关知识点:
谢才系数曼宁算,紊流粗糙阻力全
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