МА́ХА ЧИСЛО́
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
МА́ХА ЧИСЛО́ (M), критерий подобия в механике жидкости и газа, равный отношению скорости течения v в данной точке потока к локальной скорости a распространения звука в той же точке: M=v/a. Названо по имени Э. Маха, установившего, что некоторые характеристики течения зависят от этой величины.
М. ч. применяется прежде всего в задачах газовой динамики и принято за основу классификации течений газа: при M<1 течение называется дозвуковым, при M≈1 – околозвуковым, при M>1 – сверхзвуковым, при M>5÷6 – гиперзвуковым. М. ч. определяет меру влияния сжимаемости газа на параметры потока: при M→0 газ можно считать несжимаемым, с ростом M влияние сжимаемости возрастает. Из законов термодинамики и газовой динамики следует, что относит. изменение плотности в газовом потоке пропорционально M2. Поэтому, напр., при описании полёта летательного аппарата, движущегося в воздухе вблизи поверхности Земли со скоростью 240 км/ч (M=0,2), воздух в некоторых задачах можно считать несжимаемой жидкостью (ошибка в расчётах плотности составит 2%). Однако если аппарат движется со скоростью звука (M=1), такая модель неприменима (ошибка в расчёте плотности достигает 50%). Давление в потоке сжимаемого газа, обтекающего заострённое тело в дозвуковом режиме, в первом приближении будет в (1-M^2)^{–1/2} раз больше, чем в потоке несжимаемой жидкости (т. н. правило Прандтля – Глауэрта).
Понятие М. ч. используется также в акустике. Здесь при расчёте М. ч. M_а= v/a под v понимают амплитуду колебаний скорости частиц в звуковой волне. Т. к. в акустике рассматриваются процессы, в которых возмущения среды малы, соответственно будут малы и значения М. ч. Напр., в воздухе для звука, интенсивность которого соответствует громкому разговору, M_а≈10^{-6}. Условие M_а≪ 1 является количественным критерием применимости акустич. моделей.
М. ч. связано с др. критериями подобия: Рейнольдса числом Re, Кнудсена числом Kn и Эйлера числом Eu следующими соотношениями: Kn=M/Re, Eu=2/(γM^2), где γ – отношение удельных теплоёмкостей газа при постоянном давлении и объёме.