单选题
水利工程中的水流绝大多数处于紊流(),谢才系数可用曼宁公式计算。
A
(A) 光滑区
B
(B) 过渡粗糙区
C
(C) 粗糙区
D
(D) 过渡区
答案解析
正确答案:C
解析:
本题考察的是水利工程中水流状态与谢才系数计算的关系。
首先,我们需要理解题目中的关键概念:
紊流:是流体的一种流动状态,当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合,此时的流体作不规则运动,有垂直于流管轴线的分量,这种运动称为紊流或湍流。
谢才系数:是反映水流阻力的一个综合性无量纲参数,其值的大小对确定水位、流量等有很大影响。
曼宁公式:是计算明渠均匀流中水流速度和水力半径之间关系的公式,其中包含了谢才系数,其形式为 C=
n
1
R
6
1
,其中C为谢才系数,n为糙率,R为水力半径。
接下来,我们分析各个选项:
A选项(光滑区):在光滑区,水流受到的阻力主要来自水分子间的内摩擦力,与壁面的粗糙度关系不大。但曼宁公式中的糙率n是反映壁面粗糙度对水流阻力影响的参数,在光滑区使用曼宁公式计算谢才系数并不准确。
B选项(过渡粗糙区):此区域是水流从光滑区向粗糙区过渡的阶段,水流特性复杂,不是曼宁公式计算谢才系数的典型区域。
C选项(粗糙区):在粗糙区,水流受到的阻力主要来自水流与壁面粗糙部分的摩擦,糙率n对水流阻力的影响显著。曼宁公式正是基于这种水流状态,通过糙率n和水力半径R来计算谢才系数,从而反映水流阻力的大小。
D选项(过渡区):此选项并未明确指出是哪种过渡区(如从层流向紊流的过渡,或从光滑区向粗糙区的过渡),且不是曼宁公式计算谢才系数的典型区域。
综上所述,由于曼宁公式主要用于计算粗糙区水流中的谢才系数,以反映水流阻力的大小,因此正确答案是C(粗糙区)。
首先,我们需要理解题目中的关键概念:
紊流:是流体的一种流动状态,当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合,此时的流体作不规则运动,有垂直于流管轴线的分量,这种运动称为紊流或湍流。
谢才系数:是反映水流阻力的一个综合性无量纲参数,其值的大小对确定水位、流量等有很大影响。
曼宁公式:是计算明渠均匀流中水流速度和水力半径之间关系的公式,其中包含了谢才系数,其形式为 C=
n
1
R
6
1
,其中C为谢才系数,n为糙率,R为水力半径。
接下来,我们分析各个选项:
A选项(光滑区):在光滑区,水流受到的阻力主要来自水分子间的内摩擦力,与壁面的粗糙度关系不大。但曼宁公式中的糙率n是反映壁面粗糙度对水流阻力影响的参数,在光滑区使用曼宁公式计算谢才系数并不准确。
B选项(过渡粗糙区):此区域是水流从光滑区向粗糙区过渡的阶段,水流特性复杂,不是曼宁公式计算谢才系数的典型区域。
C选项(粗糙区):在粗糙区,水流受到的阻力主要来自水流与壁面粗糙部分的摩擦,糙率n对水流阻力的影响显著。曼宁公式正是基于这种水流状态,通过糙率n和水力半径R来计算谢才系数,从而反映水流阻力的大小。
D选项(过渡区):此选项并未明确指出是哪种过渡区(如从层流向紊流的过渡,或从光滑区向粗糙区的过渡),且不是曼宁公式计算谢才系数的典型区域。
综上所述,由于曼宁公式主要用于计算粗糙区水流中的谢才系数,以反映水流阻力的大小,因此正确答案是C(粗糙区)。
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