A、(A) 流速水头
B、(B) 压强水头
C、(C) 测压管水头
D、(D) 总水头
答案:A
解析:这道题考察的是水利工程专业中局部水头损失的计算知识。
选项解析如下:
A. (A)流速水头:局部水头损失的计算公式通常表示为局部水头损失系数乘以流速水头。流速水头是指流体由于流动而具有的能量,与流体的流速有关。
B. (B)压强水头:压强水头是指流体由于压强而具有的能量,与流体的压强有关,但不是局部水头损失计算的直接因素。
C. (C)测压管水头:测压管水头是流体在测压管中的高度,它是压强水头和流速水头的总和,但也不是局部水头损失计算的直接因素。
D. (D)总水头:总水头是流体的能量总和,包括压强水头、流速水头和位能水头,但局部水头损失的计算并不直接与总水头相关。
为什么选这个答案: 正确答案是A,因为局部水头损失的计算公式是:局部水头损失 = 局部水头损失系数 * 流速水头的平方。这里的流速水头是流体流速的平方除以2倍的重力加速度。局部水头损失系数与流体的流动状态、管道形状等因素有关,而计算局部水头损失时,需要用到流速水头。因此,正确答案是A。
A、(A) 流速水头
B、(B) 压强水头
C、(C) 测压管水头
D、(D) 总水头
答案:A
解析:这道题考察的是水利工程专业中局部水头损失的计算知识。
选项解析如下:
A. (A)流速水头:局部水头损失的计算公式通常表示为局部水头损失系数乘以流速水头。流速水头是指流体由于流动而具有的能量,与流体的流速有关。
B. (B)压强水头:压强水头是指流体由于压强而具有的能量,与流体的压强有关,但不是局部水头损失计算的直接因素。
C. (C)测压管水头:测压管水头是流体在测压管中的高度,它是压强水头和流速水头的总和,但也不是局部水头损失计算的直接因素。
D. (D)总水头:总水头是流体的能量总和,包括压强水头、流速水头和位能水头,但局部水头损失的计算并不直接与总水头相关。
为什么选这个答案: 正确答案是A,因为局部水头损失的计算公式是:局部水头损失 = 局部水头损失系数 * 流速水头的平方。这里的流速水头是流体流速的平方除以2倍的重力加速度。局部水头损失系数与流体的流动状态、管道形状等因素有关,而计算局部水头损失时,需要用到流速水头。因此,正确答案是A。
A. (A) 均匀流
B. (B) 渐变流
C. (C) 急变流
D. (D) 非恒定流
解析:解析这一题目需要理解不同流动状态下的水头损失特性。
选项A:均匀流
均匀流指的是流速矢量沿流程不变的流动,这种情况下,流线是平行直线,没有明显的流速或流向变化。在均匀流中,主要考虑的是沿程水头损失,而不是局部水头损失。
选项B:渐变流
渐变流是指流速矢量缓慢变化的情况,虽然有变化但是变化率很小,这种流动通常与沿程损失有关,而非局部损失。
选项C:急变流
急变流指的是在很短的距离内流速矢量发生显著改变的流动,如管道入口出口、弯管、阀门等处,这些位置会形成旋涡区,导致能量以涡流的形式耗散掉,因此会产生较大的局部水头损失。
选项D:非恒定流
非恒定流指的是随时间变化的流动,虽然非恒定流中也可能存在局部损失,但这不是其定义的核心特征,而且题目询问的是特定流动状态下的局部水头损失。
根据上述分析,正确答案是C,即急变流。因为急变流中的流态变化剧烈,容易产生涡流等现象,从而导致能量的耗散,这就是我们所说的局部水头损失。
A. (A) 层流
B. (B) 紊流
C. (C) 缓流
D. (D) 急流
解析:这是一道关于明渠水流类型的问题。首先,我们需要理解题目中涉及的几个关键概念:层流、紊流、缓流和急流,并明确它们各自的特点。
层流:层流是指流体在流动过程中,各质点间互不掺混,质点的运动轨迹为平滑曲线或直线的流动状态。在自然界中,层流现象较为罕见,通常只在流速极低、流体粘度大或管道直径极小的情况下出现。
紊流:紊流是指流体在流动过程中,各质点间相互掺混,质点的运动轨迹极不规则、杂乱无章的流动状态。在自然界和工程实际中,紊流是更为普遍的现象,特别是在流速较大、管道直径较大的情况下。
缓流和急流:这两个概念主要是根据水流流速与渠道底坡的关系来划分的。缓流是指水流流速小于渠道底坡所允许的最大流速的流动状态;而急流则是指水流流速大于这一最大流速的流动状态。这两个概念与层流和紊流不是同一维度的分类,它们可以同时存在于层流或紊流中。
现在,我们根据题目要求分析各个选项:
A选项(层流):如前所述,层流在自然界中较为罕见,且题目明确指出“绝大多数明渠水流(渗流除外)”,因此可以排除层流作为普遍现象的可能性。
B选项(紊流):紊流是自然界和工程实际中更为普遍的水流状态,特别是在明渠这种流速较大、管道直径较大的环境中。因此,这个选项与题目描述相符。
C选项(缓流)和D选项(急流):这两个选项描述的是水流流速与渠道底坡的关系,而不是水流的流动状态(层流或紊流)。因此,它们不是题目所询问的焦点,可以排除。
综上所述,绝大多数明渠水流(渗流除外)都为紊流,因此正确答案是B选项(紊流)。
A. (A) 最大
B. (B) 最小
C. (C) 维持一定值
D. (D) 不确定
解析:在明渠紊流中,紊动强度是指流体紊流运动的剧烈程度,通常与流速分布、流体粘性、雷诺数等因素有关。
选项解析如下: A. 最大:在明渠底部,由于受到摩擦力的影响,流速较低,而靠近底部的流体需要克服摩擦力,导致流速梯度大,紊动强度高。 B. 最小:与实际情况不符,因为槽底附近由于流速梯度的原因,紊动强度不会是最小的。 C. 维持一定值:紊动强度在不同位置是变化的,尤其在明渠底部,不可能维持一个恒定值。 D. 不确定:根据流体力学理论,紊动强度在明渠底部的特性是可以确定的,因此这个选项不正确。
选择A的原因是:在明渠紊流中,靠近槽底的地方由于受到壁面摩擦的影响,流速较低,而流体要克服这种摩擦力,会在该区域形成较大的流速梯度,从而导致紊动强度最大。这就是所谓的“层流底层”现象,在此区域内,流体的紊动最为剧烈。因此,正确答案是A。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 相对光滑度
B. (B) 相对粗糙度
C. (C) 相对水深
D. (D) 相似比尺
解析:在尼古拉兹试验中,研究的是流体在管道中的流动阻力特性。题目提到的“管道半径与砂粒直径的比值”,实际上是在描述管道壁面的粗糙程度。这一比值用来衡量管道内表面相对于颗粒尺度的光滑程度。
解析各个选项:
A. 相对光滑度:正确答案。相对光滑度是指管壁实际粗糙度(如砂粒直径)相对于管道尺寸(如半径或直径)的比例。当这个比例很大时,表明管道非常光滑;反之,则表示管道较为粗糙。
B. 相对粗糙度:通常指的是管道内壁的实际粗糙高度与管道特征长度(通常是直径)的比例,但在此题的表述下,它不是正确答案。
C. 相对水深:通常用于描述水流深度相对于某个基准值(如临界深度或正常深度)的比例,在此题中无关。
D. 相似比尺:通常是指模型与原型之间的几何尺寸比例关系,在流体力学实验中用来确保流动相似性,也与此题无关。
因此,正确答案是A,即相对光滑度。这是因为在尼古拉兹实验中,通过改变砂粒直径与管道半径的比例,可以研究不同粗糙度条件下的流动阻力特性。
A. (A) 相对光滑度
B. (B) 相对粗糙度
C. (C) 相对水深
D. (D) 相似比尺
解析:这是一道关于水力学中尼古拉兹试验的题目,主要考察对尼古拉兹试验中关键概念的理解。尼古拉兹试验是研究水流阻力与管道壁面粗糙度之间关系的经典实验。
首先,我们来分析题目中的各个选项:
A. 相对光滑度:这个术语在水利工程或水力学中并不是一个常用的标准术语,特别是在描述砂粒直径与管道半径关系的上下文中。它更可能是一个误导性的选项。
B. 相对粗糙度:在尼古拉兹试验中,砂粒直径(代表壁面的粗糙元素)与管道半径的比值被用来量化管道的粗糙程度,即“相对粗糙度”。这是衡量管道壁面粗糙程度的一个重要参数,直接影响水流阻力和流动特性。
C. 相对水深:这个术语通常用于描述水深与某种参考尺度(如河道宽度、流速等)的比值,与砂粒直径和管道半径的比值无直接关联。
D. 相似比尺:相似比尺是模型试验中的一个重要概念,用于描述模型与原型之间各对应尺寸的比例关系。这与尼古拉兹试验中砂粒直径与管道半径的比值无直接联系。
综上所述,尼古拉兹试验中,砂粒直径与管道半径的比值正是用来描述管道壁面的粗糙程度,即“相对粗糙度”。因此,正确答案是B选项“相对粗糙度”。
A. (A) 牛顿数
B. (B) 雷诺数
C. (C) 佛汝得数
D. (D) 柯西数
解析:尼古拉兹图是水利学中用于描述管道流动阻力特性的一个重要图表,它展示了沿程阻力系数λ与雷诺数Re之间的关系。以下是对各个选项的解析:
A. 牛顿数(Newton number) - 牛顿数是描述流体运动中重力与粘性力之比的一个无量纲数,它并不直接用于描述沿程阻力系数。
B. 雷诺数(Reynolds number) - 雷诺数是描述流体流动状态的无量纲数,它是惯性力与粘性力之比。尼古拉兹实验表明,在不同的雷诺数下,流体的沿程阻力系数λ会有不同的值,因此雷诺数与沿程阻力系数之间的关系正是尼古拉兹图所反映的内容。
C. 佛汝得数(Froude number) - 佛汝得数是描述开放渠道中流体运动状态的无量纲数,主要用于区分流体的重力流和压力流,与沿程阻力系数无直接关系。
D. 柯西数(Cauchy number) - 柯西数是描述流体中压力与惯性力之比的无量纲数,它并不用于描述沿程阻力系数。
因此,正确答案是B. 雷诺数,因为尼古拉兹图全面反映了不同相对光滑度时沿程阻力系数λ与雷诺数之间的关系。在不同的雷诺数下,流体可能呈现层流或湍流状态,而每种状态下流体的阻力特性都不同,这正是尼古拉兹图所展示的内容。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 紊流光滑区
B. (B) 紊流过渡粗糙区
C. (C) 紊流粗糙区
D. (D) 层流
解析:这个问题考察的是流体力学中关于流动状态与能量损失之间的关系。流体在管道或河道中流动时,会因为摩擦等因素产生能量损失,这种损失通常用沿程水头损失来表示。
根据尼古拉兹实验以及流体力学的基本理论,我们可以将管道中的流动分为不同的区域:
A. 紊流光滑区:在这个区域内,尽管流动是紊流,但由于管壁的绝对粗糙度相对于流动边界层来说非常小,所以沿程损失仍然主要受粘性影响,并且与流速的平方成正比。
B. 紊流过渡粗糙区:随着流速增加或者管壁粗糙度增加,流动会进入一个过渡区,在这里损失系数既依赖于雷诺数也依赖于相对粗糙度。
C. 紊流粗糙区:当流速足够高或者管壁足够粗糙时,沿程损失几乎仅取决于相对粗糙度,而与流速的关系则更复杂。
D. 层流:在层流状态下,沿程水头损失与流速的一次方成正比,遵循哈根-泊肃叶定律(Hagen-Poiseuille law),适用于雷诺数较低的情况。
题目中提到“沿程水头损失只与断面平均流速的 1 次方成正比”,这是典型的层流特征。因此,正确答案为 D. 层流。
A. (A) 光滑区
B. (B) 过渡粗糙区
C. (C) 粗糙区
D. (D) 阻力平方区
解析:本题主要考察紊流沿程水头损失与断面平均流速的关系,以及这种关系如何对应到紊流的不同流动区域。
首先,我们需要理解紊流沿程水头损失与断面平均流速的关系。在紊流中,沿程水头损失与断面平均流速的幂次方成正比,这个幂次方的值取决于水流的流动区域。具体来说,幂次方的值在紊流的不同区域是不同的。
接下来,我们分析题目中给出的选项和对应的流动区域:
A选项(光滑区):在光滑区,沿程水头损失与断面平均流速的1.01.75次方成正比。由于题目中给出的是1.752.0次方,因此这个选项不符合。
B选项(过渡粗糙区):在过渡粗糙区,沿程水头损失与断面平均流速的幂次方关系介于光滑区和粗糙区之间,即幂次方的值在1.75~2.0之间。这与题目中给出的条件相符,因此这个选项是可能的正确答案。
C选项(粗糙区):在粗糙区,沿程水头损失与断面平均流速的2.0次方成正比。由于题目中给出的幂次方范围包括了2.0但不仅限于2.0,因此这个选项不是最准确的答案。
D选项(阻力平方区):阻力平方区实际上是粗糙区的一个特例,其中沿程水头损失严格与断面平均流速的2.0次方成正比。由于题目中给出的幂次方范围更广,因此这个选项也不是最准确的答案。
综上所述,根据题目中给出的紊流沿程水头损失与断面平均流速的(1.75,2.0)次方成正比的条件,我们可以确定水流属于紊流的过渡粗糙区。因此,正确答案是B选项(过渡粗糙区)。
A. (A) 光滑区
B. (B) 过渡粗糙区
C. (C) 粗糙区
D. (D) 阻力平方区
解析:这道题考察的是紊流沿程水头损失与流速之间的关系,以及不同流态下的流速分布特性。
选项解析如下:
A. (A)光滑区:在紊流光滑区,沿程水头损失与断面平均流速的1.75次方成正比,这是基于尼古拉兹实验得出的结论。在这个区域,流体的摩擦阻力主要由粘滞力控制。
B. (B)过渡粗糙区:在这个区域,沿程水头损失与流速的关系不再严格遵守1.75次方的规律,而是介于光滑区和粗糙区之间。
C. (C)粗糙区:在紊流粗糙区,沿程水头损失与流速的1.5至2次方成正比,具体数值取决于相对粗糙度。
D. (D)阻力平方区:这个选项实际上是指粗糙区,因为在粗糙区,阻力与流速的平方成正比。
为什么选这个答案:
选择A(光滑区)是因为题目中提到的沿程水头损失与断面平均流速的1.75次方成正比,这正是紊流光滑区的特征。根据尼古拉兹实验,当雷诺数较高且相对粗糙度较小时,水流处于光滑区,此时摩擦阻力系数与雷诺数成反比,沿程水头损失与流速的1.75次方成正比。因此,正确答案是A。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 光滑区
B. (B) 过渡粗糙区
C. (C) 粗糙区
D. (D) 过渡区
解析:解析这道题需要理解紊流的不同区域及其特征。紊流在不同雷诺数条件下表现出不同的特性,特别是在沿程水头损失与流速的关系上。
A. 光滑区:在这个区域内,流动受边界层内粘性力的影响较大,沿程损失与流速的一次方成正比,因此不符合题目条件。
B. 过渡粗糙区:这是从光滑区到完全粗糙区的一个过渡阶段,在这个阶段里,沿程损失可能开始表现出与流速的非线性关系,但并不严格符合题目所述的条件。
C. 粗糙区:在这个区域内,流动主要受边界粗糙度的影响,沿程损失与流速的平方成正比,这正是题目中描述的情况。
D. 过渡区:这个术语通常指的是流态从层流转变为紊流的过程,而不是根据沿程损失与流速关系来定义的,因此不符合题目描述。
综上所述,正确答案是 C. 粗糙区,因为只有在粗糙区内,紊流的沿程水头损失才会与断面平均流速的平方成正比。