马赫数(流速比)
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。泵阀技术论坛 http://www.lanbeng-pump.net
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,
泵阀技术论坛http://www.lanbeng-pump.net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。
转载请注明出处:http://www.lanbeng-pump.net 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:
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式中K
——等熵指数;
本文章来源于:www.lanbeng-pump.net/ M
——马赫数;本文章来源于:www.lanbeng-pump.net/
ρ——气体在流动状态下的密度;本文章来源于:泵阀技术论坛--http://www.lanbeng-pump.net/
ρ0
——气体在滞止状态(
流速等于零)
下的密度。本文章来源于:www.lanbeng-pump.net/
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。过热蒸汽的ρ/ρ0与马赫数的关系 |
M | 0.05 | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 |
ρ/ρ0 | 0.9983 | 0.9950 | 0.9804 | 0.9569 | 0.9242 | 0.8850 |
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。转载请注明出处:http://www.lanbeng-pump.net
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。泵阀技术论坛http://www.lanbeng-pump.net
音(
声)
速和介质的性质以及所处的状态有关,在工程上,声速可用下式表示:泵阀技术论坛 http://www.lanbeng-pump.net
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式中M
——介质的等熵指数;本文章来源于:泵阀技术论坛--http://www.lanbeng-pump.net/
R
——气体常数N
·m
/kg
·K
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y
——工作状态下介质的绝对温度K
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在不同的气体中音速各不相同。在0
℃的空气中音速为332m
/s
,在二氧化碳气体中,为262m
/s
。在同一气体中,音速随温度的升高而增加。应根据介质的性质以及工作状态下的温度由上式计算声速。常见气体的物理性质见下表所列。泵阀技术论坛 http://www.lanbeng-pump.net
常见气体的物理性质(10132Pa
, 20
℃)
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