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单选题
若水流的沿程水头损失只与断面平均流速的 1 次方成正比，则水流属于（）。
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
答案解析
正确答案：D
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。
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。
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