演示约定:固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m,半径以 mm 输入。令管半径 r=1 mm,换算单位后计算 Q=(π/8)r⁴ mL/s,得到体积流量 Q=0.393 mL/s。半径扩大两倍时流量扩大 16 倍,这解释了细管轻微收缩为何会显著降低流量。
公式、图像和实验参数马上就绪。
公式、图像和实验参数马上就绪。
改变“管半径 r”时,体积流量 Q会怎样变化?
圆管层流的体积流量对管半径极其敏感,半径稍微变化就会带来四次方级别的流量变化。 在交互演示中,纵轴严格表示“体积流量 Q”,不再使用没有物理或数学含义的响应百分比。
先辨认公式中的量:Q:体积流量;Δp:管两端压差;r:管半径;η:动力黏度;L:管长。先确定题目要求的是哪一个量,再决定是否需要移项或换算单位。
本页只改变“管半径 r”,其余量采用明确的演示约定:固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m,半径以 mm 输入。这样曲线上的变化只来自一个变量。
按通式 Q=πΔpr⁴/(8ηL) 建立计算关系。当前模型的实际计算是:换算单位后计算 Q=(π/8)r⁴ mL/s。
半径扩大两倍时流量扩大 16 倍,这解释了细管轻微收缩为何会显著降低流量。 数据曲线展示的是这一真实计算结果,动画中的当前点也取自同一结果。
最后检查适用边界:不可压缩牛顿流体、稳定充分发展层流、圆形直管;本演示固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m。 若输入触及无定义点,界面会明确显示“无有效结果”,曲线也会在该处断开。
演示约定:固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m,半径以 mm 输入。令管半径 r=1 mm,换算单位后计算 Q=(π/8)r⁴ mL/s,得到体积流量 Q=0.393 mL/s。半径扩大两倍时流量扩大 16 倍,这解释了细管轻微收缩为何会显著降低流量。
不可压缩牛顿流体、稳定充分发展层流、圆形直管;本演示固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m。
固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m,半径以 mm 输入
读图时先看横轴“管半径 r”,再看纵轴“体积流量 Q”。演示中固定的量只是为了形成一条可比较曲线,不是通式额外增加的普遍条件。
调节“管半径 r”,在“固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m,半径以 mm 输入”的约定下,用真实计算曲线和变量关系理解 Q=πΔpr⁴/(8ηL)。
调节“管半径 r”,在“固定 Δp=1000 Pa、η=0.001 Pa·s、L=1 m,半径以 mm 输入”的约定下,用真实计算曲线和变量关系理解 Q=πΔpr⁴/(8ηL)。
当前输入为 1 mm,实时结果为 0.393 mL/s。
再比较最小、基准、最大三个值,并用适用条件排除无意义输入。