112年:呼治儀器

雷諾數(Reynolds number)計算公式為 NR= v×d×(2r/ŋ),下列何者與此無關?

A流體速度
B流體黏度
C管路半徑
D管路長度

詳細解析

本題觀念:

雷諾數(Reynolds number, Re)是流體力學中用來預測流體是層流(laminar flow)還是紊流(turbulent flow)的一個無因次(沒有單位)數值,只由流體本身與管路幾何形狀的幾個特定參數決定。本題考的是雷諾數公式的組成要素,哪一項「不」包含在內。

選項分析

  • A ❌(雷諾數公式的組成要素之一)流體速度(v)是雷諾數公式的分子項之一,速度越快,越容易形成紊流。
  • B ❌(組成要素之一)流體黏度(viscosity, η,白話講就是流體「黏稠」的程度)是雷諾數公式的分母項,黏度越高,流體越不容易產生紊流。
  • C ❌(組成要素之一)管路半徑(r)或直徑(d)代表管路的粗細,也是公式中的重要參數之一。
  • D ✅ 雷諾數公式(Re = v×d×2r/η,或標準寫法 Re = ρvD/μ)的組成要素是流體密度、流體速度、管路的特徵長度(半徑或直徑)與流體黏度,並不包含管路的「長度」。管路長度是決定摩擦壓降(如Poiseuille定律計算流阻)的因子,但不會出現在雷諾數公式當中。

答案解析

本題答案為D。雷諾數是一個無因次數值,只取決於流速、管徑(或半徑)、流體密度與黏度這幾個參數,用來判斷流體型態是層流還是紊流;管路長度雖然會影響流體流過整段管路的總壓降大小,但並不是雷諾數公式的組成項目,因此為本題答案。

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