
【化】 critical flow
critical
【醫】 crisis
flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【計】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【醫】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream
在流體力學中,臨界流(Critical Flow) 指流體在特定通道(如噴管、閥門)中達到聲速(當地聲速)時的流動狀态。此時流體的馬赫數(Ma)等于1,流動特性發生顯著變化,流量達到最大值且不受下遊壓力影響。以下是詳細解釋:
聲速條件
臨界流發生時,流體速度等于其所在位置的聲速((c = sqrt{gamma R T}),其中 (gamma) 為比熱比,(R) 為氣體常數,(T) 為溫度)。此時流體微團的擾動無法向上遊傳播,形成流動阻塞(Choking Flow)。
示例:收縮-擴張噴管(拉瓦爾噴管)喉部達到臨界流時,流量僅由上遊條件決定。
流量最大化
在臨界狀态下,質量流量達到理論最大值,滿足公式:
$$ dot{m}_{text{max}} = A cdot p_0 sqrt{frac{gamma}{R T_0}} left( frac{2}{gamma+1} right)^{frac{gamma+1}{2(gamma-1)}} $$
其中 (A) 為截面積,(p_0) 和 (T_0) 為滞止壓力與溫度。
火箭發動機噴管通過臨界流設計确保超音速排氣;汽輪機調節閥利用臨界流特性控制最大蒸汽流量。
臨界流狀态使洩放流量不受下遊壓力波動影響,保障壓力容器安全。
中文術語 | 英文術語 |
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臨界流 | Critical Flow |
壅塞流 | Choked Flow |
馬赫數 (Ma=1) | Mach Number (Ma=1) |
質量流量最大值 | Maximum Mass Flow Rate |
Munson, B.R., et al. (2013). John Wiley & Sons.
鍊接需訪問出版社官網或學術數據庫獲取
Moran, M.J., et al. (2010). Wiley.
第VIII卷對臨界流安全閥設計标準有詳細規定。
注:文獻鍊接因平台限制未提供,建議通過學術數據庫(如ScienceDirect, ASME Digital Library)檢索标題獲取原文。
臨界流是流體力學中的重要概念,其定義因應用場景不同而有所差異,主要分為以下兩種情況:
在明渠水流中,臨界流是區分急流和緩流的關鍵狀态。其特征包括:
在氣體動力學中,臨界流指流體速度達到聲速時的流動狀态,也稱為壅塞流或聲速流,特點為:
不同領域的定義側重點不同,需結合具體場景分析。如需更專業的工程計算,可參考流體力學教材或知網文獻。
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