215.16.超音速气流经过收缩管道后?

这道题考查的是**气体动力学中可压缩流体在变截面管道中的流动规律**，特别是超音速气流与亚音速气流在收缩或扩张管道中行为的区别。 ### 核心原理分析 对于可压缩流体（如空气），其流速变化与管道截面积变化的关系取决于马赫数（$Ma$）。根据面积-速度关系公式： $$ \frac{dA}{A} = (Ma^2 - 1) \frac{dV}{V} $$ 其中： * $A$ 为管道截面积 * $V$ 为气流速度 * $Ma$ 为马赫数 我们可以分两种情况讨论： 1. **亚音速流动 ($Ma < 1$)**： * 此时 $(Ma^2 - 1)$ 为负值。 * 若管道收缩（$dA < 0$），则速度必须增加（$dV > 0$）。这符合我们日常对不可压缩流体（如水）的直觉：管子越细，流速越快。 2. **超音速流动 ($Ma > 1$)**： * 此时 $(Ma^2 - 1)$ 为正值。 * 若管道收缩（$dA < 0$），为了保持等式成立，速度变化 $dV$ 必须为负值，即**速度降低**（减速）。 * 根据伯努利原理及能量守恒，当超音速气流减速时，其动能转化为压力能和内能，导致**压强增大**、温度升高、密度增大。 ### 题目具体分析 * **前提条件**：气流为**超音速**（$Ma > 1$）。 * **管道形状**：**收缩**管道（截面积减小）。 * **推导结论**： * 因为是超音速气流经过收缩管道，气流会受到强烈的压缩作用，产生激波或等熵压缩过程，导致流速**降低**。 * 随着流速降低，气流的动能转化为压力能，导致静压**增大**。 ### 选项对比 * A. 速度增加, 压强增大：错误。速度增加通常伴随压强下降（除非有外力做功，但此处仅靠几何形状变化）。 * B. 速度增加, 压强下降：这是**亚音速**气流经过收缩管道时的表现，或者是超音速气流经过**扩张**管道时的表现。 * C. **速度降低, 压强增大**：正确。符合超音速气流在收缩管道中的物理规律。 ### 总结 超音速气流在收缩管道中 behaves 像“被堵塞”一样，截面越小，流速越慢，压力越高。这与亚音速气流截然相反。 因此，正确答案是 **C**。