超临界流

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超临界流是指流体的速度已超过波速,在气体动力学中类似的情形称为超音速

波的资讯以波速的速度传递,例如将小石头丢入水中.水中涟渏扩散的速度即为波速。流体速度则是当这个波扩散时,上面的叶子移动的速度。若小石头丢到超临界流中,涟渏会全部往下游方向扩散,若小石头丢到亚临界流中,涟渏会同时往上游及下游方向扩散。只有在超临界流中才会出现水跃的现象。

流体力学,由两个行为之间的转变常会用无因次量来描述,而转变多半发生在此数字大于一或小于一的情形下。是否为超临界流可以用福禄数来判断。

  • ,

其中

  • U = 流体速度
  • g = 重力加速度(9.81 m/s²或32.2 ft/s²)
  • h = 流体相对于管道底部的深度

,流体为亚临界流,若,流体为超临界流,若,流体为临界流。

因此若流速越大,深度越浅,越容易形成超临界流。

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延伸阅读

  • The Hydraulics of Open Channel Flow: An Introduction. Physical Modelling of Hydraulics Chanson, Hubert (1999)