压力对应音速表
压力单位换算表
压力单位换算表Pa帕bar巴kgf/cm2atm at TorrmmH2OmmHg Psi 1 Pa帕 1 0.00001 0.00001 0.00001 0.00001 0.0075 0.10197 0.0075 0.00014 1 bar巴100000 1 1.01972 0.9869 1.01972 750.062 10.1972 750.062 14.5041kgf/cm298066.5 0.98067 1 0.9678 1 735.6 10.000 735.6 14.22 1 atm标准大气压101325（约0.1MPa）1.01325 1.033 1 760 10.332 760 14.71 at工程大气压98067（约0.1MPa）0.98067 1 0.9678 1 735.6 10.000 735.6 14.221 Torr托133.3 0.00133 0.00136 0.00132 0.00136 1 13.6 1 0.01934 H2O1mm毫米水柱9.8067 0.000098 0.0001 0.0000968 0.0001 0.07356 1 0.07356 0.001421 mmHg毫米汞柱133.322 0.00133 0.00136 0.00132 0.00136 1 13.5951 1 0.019341 Psi磅/寸26894.76 0.06895 0.07031 0.06805 0.07031 51.7149 703.07 51.7149 1 注：毫米水柱是指4摄氏度状态的水柱高度，毫米汞柱是指0摄氏度状态的水柱高度。
1mmAg = 9.80665Pa = 0.0980665hPa1atm = 760 mmHg = 1013hPa1mmAg = 0.0735793mmHg一、压力（pressure）为单位面积所承受的力压力：绝对压力、表压力、大气压力。
相互关系：绝对压力=表压力+大气压力* 绝对压力（Absolute Pressure）:当压力表示与完全真空的差。
常用压力单位换算表
Pa帕bar巴kgf/cm2atm at TorrmmH2OmmHg Psi 1 Pa帕 1 0.00001 0.00001 0.00001 0.00001 0.0075 0.10197 0.0075 0.00014 1 bar巴100000 1 1.01972 0.9869 1.01972 750.062 10.1972 750.062 14.5041kgf/cm298066.5 0.98067 1 0.9678 1 735.6 10.000 735.6 14.22 1 atm标准大气压101325（约0.1MPa）1.01325 1.033 1 760 10.332 760 14.71 at工程大气压98067（约0.1MPa）0.98067 1 0.9678 1 735.6 10.000 735.6 14.221 Torr托133.3 0.00133 0.00136 0.00132 0.00136 1 13.6 1 0.01934 H2O1mm毫米水柱9.8067 0.000098 0.0001 0.0000968 0.0001 0.07356 1 0.07356 0.00142 1 mmHg毫米汞柱133.322 0.00133 0.00136 0.00132 0.00136 1 13.5951 1 0.01934 1 Psi磅/寸26894.76 0.06895 0.07031 0.06805 0.07031 51.7149 703.07 51.7149 1 注：毫米水柱是指4摄氏度状态的水柱高度，毫米汞柱是指0摄氏度状态的水柱高度。
1mmAg = 9.80665Pa = 0.0980665hPa1atm = 760 mmHg = 1013hPa1mmAg = 0.0735793mmHg一、压力（pressure）为单位面积所承受的力压力：绝对压力、表压力、大气压力。
相互关系：绝对压力=表压力+大气压力* 绝对压力（Absolute Pressure）:当压力表示与完全真空的差。
马赫数
马赫是表示速度的量词，又叫马赫数。
一马赫即一倍音速：，其中U为流速，C为音速。
音速为压力波（声波）在流体中传递的速度。
马赫数的命名是为了纪念奥地利学者马赫(Ernst Mach, 1838-1916)。
马赫一般用于飞机、火箭等航空航天飞行器。
由于声音在空气中的传播速度随着不同的条件而不同，因此马赫也只是一个相对的单位，每“一马赫”的具体速度并不固定。
在低温下声音的传播速度低些，一马赫对应的具体速度也就低一些。
因此相对来说，在高空比在低空更容易达到较高的马赫数。
1947年10月14日，耶格尔驾驶X-1试验飞机在加州南部上空脱离B-29母机，上升到一万二千米高空，并在此高度上达到每小时1078千米的速度，首次突破音障，超过了一马赫。
当马赫数Ma<1.0 时，流体所受的压力不足以压缩流体，仅会造成流体的流动。
在此状况下，流体密度不会随压力而改变，此种流场称为亚音速流(Subsonic flow)，流场可视为不可压缩流场(Incompressible flow)。
一般的水流及大气中空气的流动，譬如湍急的河流、台风风场和汽车的运动等，皆属于不可压缩流场。
但流体在高速运动（流速接近音速或大于音速）时，流体密度会随压力而改变，此时气体之流动称为可压缩流场(Compressible flow)。
当马赫数Ma>1.0，称为超音速流(Supersonic flow)，此类流况在航空动力学中才会遇到。
随着马赫数的增加，也即随着流速的增加，气体的密度将减小。
在气(汽)体中，压力以声速相对于气体传播．当气(汽)体以流速v流动时，在顺流情况下，压力向下随传播的速度是c ＋v；在逆流情况下，压力向上游传播的速度是c－v。
因此，当v＞c时，下游压力的改变不会向上游传播。
音速喷嘴就是利用这一原理达到恒定的临界流量的。
当马赫数M＞l时，称为超音速流动；M＜1时，称为亚音速流动．在超音速和亚音速流动情况下，气(汽)体表现的特性有本质的区别。
音速的测量实验
运用相关分析技术探究声速与频率、温度、 湿度等变量之间的相关关系，揭示它们之间 的内在联系。
结果讨论与误差分析
结果讨论
根据实验数据和统计分析结果，对声速的变化规律及其与影响因素 的关系进行讨论，提出可能的解释和理论支持。
误差来源分析
分析实验过程中可能存在的误差来源，如测量设备的精度限制、环 境因素的波动、操作不当等。
改变声源与传声器之间的距离，重复上述 步骤进行多次实验，以获得不同距离下的 延迟时间和声压级数据。
数据记录与处理
01
数据整理
将实验过程中记录的数据整理成表格形式，包括每次实验的延迟时间、
声压级以及对应的声源与传声器之间的距离。
02 03
数据分析
根据实验数据绘制延迟时间与距离的关系曲线图，以及声压级与距离的 关系曲线图。通过曲线图分析音速随距离的变化趋势以及声波传播过程 中的衰减情况。
进行测量实验
产生音频信号
观察波形
通过音频信号发生器产生特定频率（如 1000Hz）的音频信号，并通过扬声器播放 。
通过示波器观察音频信号的波形，确保波 形稳定且无明显失真。
记录数据
重复实验
使用测量尺测量声波从声源传播到传声器 的时间差（即延迟时间），并记录下来。 同时，记录声级计显示的声压级数据。
音速测量原理
音速定义
音速是声音在介质中传播的速度 ，与介质的密度和弹性有关。
测量原理
通过测量声音在已知距离上的传 播时间，可以计算出音速。常用 的方法有驻波法和相位法。
实验仪器与设备
传感器
接收声音信号，并 将其转换为电信号 。
测量尺
测量声音传播的距 离。
信号发生器
产生特定频率的声 音在实验场地的中心位置，高度与声源保持一 致。
音速的计算与声音的折射
VS
音速梯度导致声音折射
在非均匀介质中，音速可能随位置变化而 形成音速梯度。声音在传播过程中，会沿 着音速梯度的方向发生折射。
不同介质界面上声音折射规律
折射定律
声音在两种不同介质界面上发生折射时，遵 循折射定律，即入射角、折射角与两种介质 中音速的比值之间存在特定关系。
全反射现象
当声音从一种介质传播到另一种介质时，如 果入射角大于或等于临界角（与两种介质中 音速的比值有关），声音将完全反射回原介 质，不发生折射。
02
声音折射原理与现象
声音折射定义及条件
声音折射定义
声音在传播过程中，由于遇到不 同介质的分界面，使得声音的传 播方向发生改变的现象称为声音 折射。
折射条件
声音折射发生在声音从不等于零 。
折射现象实例分析
水下声音折射
当声音在水下传播时，由于水温、盐度、深度等因素导致声速分布不均匀，使 得声音传播路径发生弯曲，形成声线折射。
不同介质中音速差异
空气中的音速
在标准大气压下，空气中的音速约为343 m/s。随着温度 的升高，空气中的音速也会相应增加。
水中的音速
水中的音速比空气中快得多，约为1500 m/s。这是因为 水的密度比空气大得多，声音在水中传播时受到的阻力较 小。
固体中的音速
固体中的音速通常比液体和气体中更快。例如，钢铁中的 音速可达5000 m/s以上。这是因为固体分子之间的相互 作用力更强，能够更快地传递声波振动。
声音折射定律
声音在不同介质间传播时，遵循折射定律，即入射角、折射角与两种介质的声速之间满足 特定关系。折射现象导致声音传播方向发生改变。
介质对音速的影响
不同介质中声速不同，主要受到介质密度和弹性的影响。一般来说，固体中的声速最高， 液体次之，气体最低。
流体力学各无量纲数定义
雷诺数：对于不同流场，雷诺数可以有很多表达方式。
这些表达方式一般都包括流体性质（密度、黏度）再加上流体速度和一个特征长度或者特征尺寸。
这个尺寸一般是根据习惯定义。
比如说半径和直径对于球型和圆形并没有本质不同，但是习惯上只用其中一个。
对于管内流动和在流场中球体，通常使用直径作为特征尺寸。
对于表面流动，通常使用长度。
管内流场对于在管内流动,雷诺数定义为:式中:•是平均流速(国际单位: m/s)•管直径(一般为特征长度) (m)•流体动力黏度 (Pa·s或N·s/m²)•运动黏度 (ρ) (m²/s)•流体密度(kg/m³)•体积流量 (m³/s)•横截面积(m²)假如雷诺数体积流率固定，则雷诺数及密度（ρ）、速度开方（）成正比；及管径（Ｄ）和黏度（ｕ）成反比假如雷诺数质量流率（即是可以稳定流动）固定，则雷诺数及管径（Ｄ）、黏度（ｕ）成反比；及√速度（）成正比；及密度（ρ）无关平板流对于在两个宽板(板宽远大于两板之间距离)之间流动,特征长度为两倍两板之间距离。
流体中物体对于流体中物体雷诺数,经常用Re p表示。
用雷诺数可以研究物体周围流动情况，是否有漩涡分离，还可以研究沉降速度。
流体中球对于在流体中球，特征长度就是这个球直径，特征速度是这个球相对于远处流体速度，密度和黏度都是流体性质。
在这种情况下，层流只存在于Re=0.1或者以下。
在小雷诺数情况下，力和运动速度关系遵从斯托克斯定律。
搅拌槽对于一个圆柱形搅拌槽，中间有一个旋转桨或者涡轮，特征长度是这个旋转物体直径。
速度是ND,N是转速(周/秒)。
雷诺数表达为:当Re>10,000时，这个系统为完全湍流状态。
[1]过渡流雷诺数对于流过平板边界层，实验可以确认，当流过一定长度后,层流变得不稳定形成湍流。
对于不同尺度和不同流体，这种不稳定性都会发生。
一般来说，当, 这里x是从平板前边缘开始距离,流速是边界层以外自由流场速度。
常用压力单位换算表
压力单位换算表1mmAg = 9.80665Pa = 0.0980665hPa1atm = 760 mmHg = 1013hPa1mmAg = 0.0735793mmHg一、压力（pressure）为单位面积所承受的力压力：绝对压力、表压力、大气压力。
相互关系：绝对压力=表压力+大气压力* 绝对压力（Absolute Pressure）:当压力表示与完全真空的差。
测量处的实际压力。
* 表压力（Gage Pressure）:当表示其气体数值与该地域大气压力的差值。
* 大气压力：（Pressure Atmospheres）由大气重量所产生之压力，标准大气压力为2 9.92″寸汞柱压力.风压:包括全压(P.T)=静压(Ps)+动压(Pv)即速度压(V.P)。
Total Pressure=Static Pressure+Dynamic(Velocity)Pressure。
风机所产生之压力，均以水柱来测量，因风机使用之压力均很小；而水银之密度很大（1mmHg=13.6mmAq）使用水银柱（mmHg）来测量时，读数不太明显，故多采用水柱（m mAq或mmH2O）来测量或计算。
如：采用水银柱表示时，760mm水银柱=760 mmHg 。
选用水柱表示时，100mm水柱=100 mmAq 。
=（4″wg）Aq为拉丁文Aqua之简称。
1mmAq之压力约=1kg/m2 。
1标准气压=1.0332kgf/cm2=10.34mAg=760mmHg=29.92inHg寸汞柱(Kg为质量单位,Kgf为重量单位。
)二、压力常用单位（CNS 7778）（注2）大气压Atm.(Pressure Atmospheres)=760mmHg 。
压力之表示，以大气压为准，高于此压力者为正压，低于此压力者为负压；速度压必为正压。
吋水银（汞）柱：（″Hg） 3.377=KPa 。
吋水柱：(″Wg or H2O) 0.249=KPa 。
呎水柱：(′Wg) 2.989=Kpa公斤/平方公尺：kg/m2 ；kg/cm2 98=KPa (1mmAq=9.797Pa＜9.8Pa＝9.8Pa)摩擦阻力″wg/100′ 8.2=Pa/m″wg/100′ 98.1=Pa/mmAq 9.8=KPa ；mmAq 0.0098=KPa ；mmAq/m 9.8=Pa/m重量：磅/平方英吋（lbs/in2或Psi 6.895KPa）。
热力学喷管实验指导书
空气在喷管中流动性能测定实验一、实验目的：1、验证和加深理解喷管中气体流动的基本理论。
2、观察气流在喷管中各截面的流速，流量，压力变化规律及掌握有关测试方法。
3、熟悉不同形式喷管的机理，加深对流动的临界状态基本概念的理解。
二、实验原理：1、喷管中气体流动的基本规律气体在喷管中作一元稳定等熵流动中，压力降低，流速增加。
气流速度C ，密度ρ及压力P 的变化与截面A 的变化及马赫数Ma （速度与音速之比）的大小有关。
它们的变化规律如下表： dx d ρ dx d ρ （1）在亚音速（Ma<1）等熵流动中，气体在0<dx dA 的管道（渐缩管）里，速度C 增加，而密度ρ，压力P 降低，在0>dx dA 的管道（渐扩管）里，速度C 减小，而密度ρ，压力P 增大。
（2）在超音速（Ma>1）等熵流动中，气体在渐缩管中，速度C 减小，而压力P ，密度ρ增大，在渐扩管中，速度C 增加，压力P ，密度ρ降低。
（3）在Ma=1，即达到临界流动状态，此时，压力为临界压力，气流速度为音速。
2、喷管中流量的计算（1）理论流量：根据气体一元稳定等熵流动中，任何截面上质量流量都相等，且不随时间变化。
流量大小由连续方程、动量方程、能量方程及绝热气体方程，等熵过程方程，得到气体在喷管中流量的计算式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⋅-==+00011221211002222)()(12γγγγγP P P P V P A V C A q m （kg/s ） 式中：0γ—绝热指数C2—出口速度m/s A2—出口截面积m2V2—出口比体积（m3/kg ） P2—出口压力（MPa ）P1—进口压力（MPa ） V1—进口比体积（m3/kg ）若：P1=P2时 0=m q P2=0时 0=m q ，即在0＜P2≤Pc 渐缩喷管的出口压力P2或缩放喷管的喉部压力Pth 降至临界压力时，喷管中的流量达最大值，计算式如下：1112000min max ,)12(12V P A q k m ⋅++=-γγγ 临界压力Pc 为：11000)12(P P c ⋅+=+γγγ将0γ=1.4代入Pc=0.528P1（2）、实测流量由于气流与管内壁间的摩擦产生的边界层，减少了流动截面，因为实际流量是小于理论流量，本实验台采用孔板流量计来测量喷管的流量。