
【化】 critical flow
critical
【医】 crisis
flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【计】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【医】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream
在流体力学中,临界流(Critical Flow) 指流体在特定通道(如喷管、阀门)中达到声速(当地声速)时的流动状态。此时流体的马赫数(Ma)等于1,流动特性发生显著变化,流量达到最大值且不受下游压力影响。以下是详细解释:
声速条件
临界流发生时,流体速度等于其所在位置的声速((c = sqrt{gamma R T}),其中 (gamma) 为比热比,(R) 为气体常数,(T) 为温度)。此时流体微团的扰动无法向上游传播,形成流动阻塞(Choking Flow)。
示例:收缩-扩张喷管(拉瓦尔喷管)喉部达到临界流时,流量仅由上游条件决定。
流量最大化
在临界状态下,质量流量达到理论最大值,满足公式:
$$ dot{m}_{text{max}} = A cdot p_0 sqrt{frac{gamma}{R T_0}} left( frac{2}{gamma+1} right)^{frac{gamma+1}{2(gamma-1)}} $$
其中 (A) 为截面积,(p_0) 和 (T_0) 为滞止压力与温度。
火箭发动机喷管通过临界流设计确保超音速排气;汽轮机调节阀利用临界流特性控制最大蒸汽流量。
临界流状态使泄放流量不受下游压力波动影响,保障压力容器安全。
中文术语 | 英文术语 |
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临界流 | Critical Flow |
壅塞流 | Choked Flow |
马赫数 (Ma=1) | Mach Number (Ma=1) |
质量流量最大值 | Maximum Mass Flow Rate |
Munson, B.R., et al. (2013). John Wiley & Sons.
链接需访问出版社官网或学术数据库获取
Moran, M.J., et al. (2010). Wiley.
第VIII卷对临界流安全阀设计标准有详细规定。
注:文献链接因平台限制未提供,建议通过学术数据库(如ScienceDirect, ASME Digital Library)检索标题获取原文。
临界流是流体力学中的重要概念,其定义因应用场景不同而有所差异,主要分为以下两种情况:
在明渠水流中,临界流是区分急流和缓流的关键状态。其特征包括:
在气体动力学中,临界流指流体速度达到声速时的流动状态,也称为壅塞流或声速流,特点为:
不同领域的定义侧重点不同,需结合具体场景分析。如需更专业的工程计算,可参考流体力学教材或知网文献。
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