馬赫數

馬赫數

流體力學中表征流體可壓縮程度的一個重要的無量綱參數,記為Ma,定義為流場中某點的速度v同該點的當地聲速c之比,即Ma=v/c,它是以奧地利科學家E.馬赫的姓氏命名的。

基本介紹

  • 中文名:馬赫數
  • 外文名:Mach  number
  • 符號:Ma
名詞解釋,分類,不可壓縮流,可壓縮流,

名詞解釋

馬赫數是表示聲速倍數的數,在物理學上一般稱為馬赫數,是一個無量綱數。一馬赫即一倍音速:馬赫數小於1者為亞音速,近乎等於1為跨聲速,大於1為超聲速馬赫在從1887年起發表的三篇關於研究彈丸在空氣中運動的論文中指出,當氣體速度大於或小於聲速時,彈丸引起的擾動波形是不同的(見馬赫錐)。1929年德國空氣動力學家J.阿克萊特首次把比值v/c同馬赫的姓氏聯繫起來;直到1939年,馬赫數這個名詞才在世界範圍內廣泛套用。馬赫數是討論可壓縮氣體運動的一個重要的無量綱相似準數。在流體密度不變的不可壓縮流中,聲速c=∞,Ma=0。大約從馬赫數等於0.3起,就不能忽略流體的壓縮性影響。在可壓縮流中,氣體流速相對變化dv/v同密度相對變化之間的關係是dp/p=-Ma2dv/v,即在流動過程中,馬赫數愈大,氣體表現出的可壓縮性就愈大。另外,馬赫數大於或小於1時,擾動在氣流中的傳播情況也大不相同。因此,從空氣動力學的觀點來看,馬赫數比流速能更好地表示流動的特點。按照馬赫數的大小,氣體流動可分為低速流動、亞聲速流動、跨聲速流動、超聲速流動和高超聲速流動等不同類型。馬赫數小於1者為亞聲速,近乎等於1為跨聲速,大於1為超聲速;一般情況下,若馬赫數大於5左右,為高超聲速;其值越大,空氣(或其它氣體)的壓縮性影響越顯著。
1947年10月14日耶格爾駕駛X-1試驗飛機在加州南部上空脫離B-29母機,上升到一萬二千米高空,並在此高度上達到每小時1078千米的速度,首次突破音障,實現了馬赫數超過一的飛行。

分類

依照馬赫數的不同,流體分為幾種類型:

不可壓縮流

亞聲速不可壓縮流:M<0.3

可壓縮流

亞聲速可壓縮流:0.3≤M≤0.8
跨聲速流:0.8≤M≤1.2
超聲速流:1.2≤M≤5
高超聲速流:M≥5

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