674.亚音速气流流过收缩管道,其气流参数如何变化

这是一道关于气体动力学（空气动力学）基础原理的题目。以下是详细的解析： ### 核心原理：连续性方程与伯努利原理 对于**亚音速**（Ma < 1）的可压缩或不可压缩流体，当其在管道中流动时，遵循以下基本规律： 1. **连续性方程（质量守恒）**： $$ \rho A V = \text{常数} $$ 其中 $\rho$ 是密度，$A$ 是截面积，$V$ 是流速。 在亚音速流动中，密度的变化相对较小（或者对于不可压缩流体，密度视为常数）。因此，**截面积 $A$ 与流速 $V$ 成反比**。 * 当管道收缩（$A$ 减小）时，为了保持质量流量恒定，**流速 $V$ 必须增加**。 2. **伯努利原理（能量守恒）**： 在忽略高度变化和粘性损失的理想流动中，流体的总压（静压 + 动压）保持不变： $$ P + \frac{1}{2}\rho V^2 = \text{常数} $$ 其中 $P$ 是静压，$\frac{1}{2}\rho V^2$ 是动压。 * 既然流速 $V$ **增加**，那么动压 $\frac{1}{2}\rho V^2$ 就会**增大**。 * 为了保持总能量守恒，静压 $P$ 必须**减小**。 ### 具体分析本题场景 * **条件**：亚音速气流、收缩管道（截面积变小）。 * **推导**： 1. 管道变窄 $\rightarrow$ 气流被挤压加速 $\rightarrow$ **流速增加**。 2. 速度增加 $\rightarrow$ 动能增加 $\rightarrow$ 势能（压力能）转化为动能 $\rightarrow$ **压强下降**。 ### 选项分析 * **A. 流速增加, 压强增大**：错误。根据伯努利原理，速度增加必然伴随静压降低，不可能同时增大。 * **B. 速度降低, 压强下降**：错误。收缩管道会使亚音速气流加速，而不是减速。且如果速度降低，压强应该升高。 * **C. 流速增加, 压强下降**：**正确**。符合亚音速气流在收缩管道中的流动特性。 ### 总结记忆口诀 * **亚音速**流动： * 收缩管（面积↓）：速度↑，压力↓ （类似捏住水管口水流变急） * 扩张管（面积↑）：速度↓，压力↑ * **超音速**流动（反之）： * 收缩管（面积↓）：速度↓，压力↑ * 扩张管（面积↑）：速度↑，压力↓ （拉瓦尔喷管原理） 因此，正确答案是 **C**。