判断题
77.临界流时,矩形断面的断面比能等于临界水深的1.5倍。()
A
正确
B
错误
答案解析
正确答案:A
解析:
**解析:**
该说法是**正确**的。以下是详细推导过程:
1. **断面比能公式**
断面比能 $E_s$ 定义为相对于渠底的水流单位重量能量,其表达式为:
$$ E_s = h + \frac{v^2}{2g} $$
其中:
* $h$ 为水深;
* $v$ 为断面平均流速;
* $g$ 为重力加速度。
2. **流量与水深的关系**
对于矩形断面,设单宽流量为 $q$,则流速 $v = \frac{q}{h}$。代入比能公式得:
$$ E_s = h + \frac{q^2}{2gh^2} $$
3. **临界水深的条件**
临界流状态对应于断面比能 $E_s$ 取得极小值时的水深,即临界水深 $h_k$。
对 $E_s$ 关于 $h$ 求导并令其为 0:
$$ \frac{dE_s}{dh} = 1 - \frac{q^2}{gh^3} = 0 $$
由此可得临界水深的定义式:
$$ \frac{q^2}{g} = h_k^3 \quad \text{或} \quad q^2 = g h_k^3 $$
4. **计算临界状态下的断面比能**
将临界条件代入比能公式。在临界流时,$h = h_k$,且动能项 $\frac{v^2}{2g}$ 可以简化:
由弗劳德数 $Fr=1$ 或直接利用上述推导:
$$ \frac{v_k^2}{2g} = \frac{q^2}{2g h_k^2} $$
将 $q^2 = g h_k^3$ 代入上式:
$$ \frac{v_k^2}{2g} = \frac{g h_k^3}{2g h_k^2} = \frac{h_k}{2} $$
因此,临界断面比能 $E_{sk}$ 为:
$$ E_{sk} = h_k + \frac{h_k}{2} = 1.5 h_k $$
**结论:**
在临界流状态下,矩形断面的断面比能确实等于临界水深的 1.5 倍。故题目表述正确。
相关知识点:
临界流时比能是水深1.5倍
题目纠错
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