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发表于 2007-5-29 22:05:58
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来自: 中国江苏南京
马赫数(流速比)4 y- y* `5 l r! k0 r- V; p
3 E$ C! d4 b9 s R3 X 流体的流动速度(v)和声音在该流体内传播的速度(c)之比,称为马赫数(M),M=v/c.在气体动力学中,它是划分气体流动类型的一个标版又是判断气体压缩性的一个尺度。
3 M! ~) I I% B: E/ f, F5 d) n 在气(汽)体中,压力以声速相对于气体传播.当气(汽)体以流速v流动时,在顺流情况下,压力向下随传播的速度是c+v;在逆流情况下,压力向上游传播的速度是c-v。因此,5 M5 e7 a3 x2 a4 ]3 h1 }
当v>c时,下游压力的改变不会向上游传播。音速喷嘴就是利用这一原理达到恒定的临界流量的。当马赫数M>l时,称为超音速流动;M<1时,称为亚音速流动.在超音速和亚音速流动情况下,气(汽)体表现的特性有本质的区别。( ~: ~& {) e$ F6 A) m7 O6 K
流体的压缩性是指流体在流场中相对密度的变化。实验证明,随着气(汽)体流速增加,气(汽)流中的压力梯度也增加,则流体的密度就不能视为常数。因此,马赫数就可用作衡量气体压缩性的标准。流体在流场中相对密度的变化(ρ/ρ0)和马赫数是什么关系?工程上常遇到的等熵过程(例如气体在喷嘴或叶片中的流动)的表达式为:& s8 W! i8 T% i" s; z+ F9 h
" Z' R8 y9 }& }9 m* u/ Z
1 U2 }7 t6 `( I r8 M" e1 \: ~4 I# M
5 ?7 L# O* q1 r( Y式中K——等熵指数;
6 V0 @ B; Z" j% t7 D5 l M——马赫数;/ L" J% I& [2 r
ρ——气体在流动状态下的密度;& ?- C% n( j/ R2 g C/ P" r5 U
ρ0——气体在滞止状态(流速等于零)下的密度。- R5 x/ o& j4 _7 P- {: V
上式可知,气体在流场中密度的变化是马赫数的函数,并和气体的性质有关.对于同一气体,马赫数越大,密度变化也就越大。例如,工业上常用的过热蒸汽的ρ/ρ0和M的关系如下表所示。
% H& x% @* c% e+ N) p# A, {! x* m1 O& X6 P4 ^2 V1 e4 C0 d0 _/ L
过热蒸汽的ρ/ρ0与马赫数的关系
0 l; i% I) _4 U ( U( u" ~0 f: I8 N
M
) _4 K" N# V6 U. z) G( S; h7 @4 `" B 0.05/ _" O$ b8 y* {
0.10
8 j2 Q9 L5 p" Z& m+ m 0.20" k6 i) ~" t( [
0.30: {- w" a- a, I ~6 j6 f* o
0.40
% u7 o7 v6 ?) G 0.50$ d. v- x. M* E" @
9 Q* ~. W2 L: L1 Y; `
ρ/ρ0
' `) O& S) V5 b# ~6 q" r9 A 0.9983
" @7 y6 l. v+ h# Y 0.99508 W( W: K! u9 N& p
0.9804
/ Q& E8 s4 X% w, J) T 0.95699 l8 r* }" q% F. h& r" m
0.9242
3 r) a6 i; u! x5 l& b9 } 0.8850+ _& E' X* v: x
: [2 |- E9 k+ w7 T6 `由上表可知J随着马赫数的增加,也即随着流速的增加,气体的密度将减小。
( p! Q' P! ` k1 ~% A在工业测量中,若马赫数不大,则可利用上式计算得ρ/ρ0,若在允许的误差范围内ρ的变化可忽略,则可根据具体情况把可压缩流体视为不可压缩流体处理。 |
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