马赫数与气体压缩性探讨

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：马赫数是指气体的流动速度v与声速c的比值，用符号Ma表示，即马赫数是一个量纲一的参数，常用来衡量气体流动的快慢。马赫数的另一个特征，即反映气体的压缩量。即使压缩性大的气体，如果其流动速度较低或者是静置状态，即气体的马赫数较小，气体的压缩量仍然较小或者为零；反之压缩性小的气体，如果其流动速度较高，即马赫数较大，则气体的压缩量也会比较大。

马赫数是指气体的流动速度v与声速c的比值，用符号Ma表示，即

马赫数是一个量纲一的参数，常用来衡量气体流动的快慢。根据马赫数的大小，通常将气体流动分为以下三种不同的类型：

1）当Ma＜1，即v＜c，称为亚声速流动。

2）当Ma=1，即v=c，称为声速流动。

3）当Ma＞1，即v＞c，称为超声速流动。

马赫数的另一个特征，即反映气体的压缩量。压缩量s是指气体密度的相对变化量，一般用气体的密度变化量dρ与变化后气体的密度ρ+dρ之比来表示，即

经推导可得 Ma=s

由此可见，气体的压缩量大小，不仅与声速有关，还与气体的速度有关。即使压缩性大的气体，如果其流动速度较低或者是静置状态，即气体的马赫数较小，气体的压缩量仍然较小或者为零；反之压缩性小的气体，如果其流动速度较高，即马赫数较大，则气体的压缩量也会比较大。

虽然气体的压缩性比较大，但对于静止气体或低速流动的气体，一般其压缩量都比较小，在工程上往往予以忽略。但高速气流压缩量比较大，而且对气体其他运动参数产生影响，所以必须予以考虑。

在通风机中，若气流速度低于100m/s，即Ma≤0.3，可以忽略压缩性地影响，视为不可压缩气体流动；而在Ma＞0.2时，就需要考虑气体密度变化的影响，将气流视为可压缩气体的流动。