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

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