110年:呼治儀器
下列何者不會使層流(laminar flow)變成擾流(turbulent flow)?
A流體的密度(fluid density)
B流體的黏滯性(viscosity)
C流體的線性速度(linear velocity)
D管子的長度(tube length)
詳細解析
本題觀念:
本題考的是決定氣流由層流(laminar flow,氣體分子平行管壁、平順流動)轉變為擾流(turbulent flow,氣體分子紊亂、產生渦流)的因素,核心概念是雷諾數(Reynolds number, Re),這是判斷管內流體流動型態最重要的無因次指標。
選項分析
| 選項 | 是否會促成擾流 | 一句話理由 |
|---|---|---|
| A. 流體密度(fluid density) | 會 | 密度與雷諾數成正比,密度愈高愈容易由層流轉為擾流 |
| B. 流體黏滯性(viscosity) | 會 | 黏滯度與雷諾數成反比,黏滯度改變會直接改變雷諾數,進而影響流動型態 |
| C. 流體線性速度(linear velocity) | 會 | 速度與雷諾數成正比,流速愈快、慣性力相對黏滯力愈大,愈容易產生擾流 |
| D. 管子的長度(tube length) | 不會(本題答案) | 雷諾數公式中不含管長這一項,管長只影響流動發展距離與整體阻力,不是決定層流轉擾流的因素 |
答案解析
雷諾數(Re)的公式為:Re = (密度 ρ × 線性速度 v × 管徑 d) ÷ 黏滯度 μ,用來預測氣體或液體在直管內是呈現層流還是擾流:一般而言,Re 小於約2000~2300時為層流,大於約4000時為擾流,中間為過
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