单选题
( )可作为空气所受压缩程度大小的指标。
A
雷诺数
B
声速
C
飞机飞行速度
D
马赫数
答案解析
正确答案:D
解析:
这道题考查的是空气动力学中关于气体压缩性的基本概念。我们需要分析各个选项的物理意义,找出哪一个参数能直接反映空气受压缩的程度。
**1. 解析各选项:**
* **A. 雷诺数 (Reynolds Number, Re)**
* **定义**:雷诺数是惯性力与粘性力之比($Re = \frac{\rho v L}{\mu}$)。
* **物理意义**:它主要用于判断流体的流动状态是层流还是湍流,以及粘性效应在流动中的重要性。它与空气的**粘性**有关,而不是压缩性。
* **结论**:排除。
* **B. 声速 (Speed of Sound, a)**
* **定义**:声波在介质中传播的速度。
* **物理意义**:声速反映了介质中压力扰动传播的快慢,虽然声速本身与气体的可压缩性有关($a = \sqrt{\gamma RT}$),但它是一个状态参数或物性参数,单独一个声速值并不能直接表示当前流动中空气被“压缩”了多少程度。
* **结论**:排除。
* **C. 飞机飞行速度 (Flight Speed, v)**
* **定义**:物体相对于空气的运动速度。
* **物理意义**:单纯的飞行速度只是一个运动学量。同样的飞行速度,在不同的高度(不同的温度和声速下),空气的压缩效应是完全不同的。例如,在海平面低速飞行时,空气几乎不可压缩;而在高空高速飞行时,即使速度数值相同,压缩效应也可能显著。因此,仅凭速度无法指标化压缩程度。
* **结论**:排除。
* **D. 马赫数 (Mach Number, Ma)**
* **定义**:流体速度与当地声速之比($Ma = \frac{v}{a}$)。
* **物理意义**:马赫数是衡量气体**压缩性**影响大小的关键无量纲参数。
* 当 $Ma < 0.3$ 时,空气密度变化很小,通常视为不可压缩流动。
* 当 $Ma > 0.3$ 时,空气密度的变化变得显著,必须考虑压缩性影响。
* 马赫数越大,激波越强,空气受到的压缩程度越剧烈。
* **结论**:正确。马赫数直接表征了惯性力与弹性力(压缩性)的相对大小,是判断空气压缩程度的标准指标。
**2. 总结:**
空气所受压缩程度的大小主要取决于气流速度与声速的比值,即**马赫数**。马赫数越高,空气的压缩效应越显著。
因此,正确答案是 **D. 马赫数**。
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