六、马蒲数(流速比)
流体的流动速度(V)和声音在该流体内传播的速度(c)之比，称为马赫数(M)，M＝ 
．在气体动力学中，它是划分气体流动类型的一个标准，又是判断气体压缩性的一个尺度。
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，压力向下游传播的速度是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酌临界流量的。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功情况下，气(汽)体表观的特性有本质的区别。
流体的压缩性是指机体在流场中相对密度的变化。实验证明，随着气(汽)体流速增加，气(汽)流中的压力梯度也增加，则流体的密度就不能视为常数。因此，马赫数就可用作衡量气体压缩性的标准。流体在流场中相对密度的变化( 
／ 
。)和马赫数是什么关系？工程上常遇到的等熵过程(例如气体在喷嘴或叶片中的流动)的表达式为
式中 X——等熵指数；
M——马赫数；
——气体在流动状态下的密度；
0——气体在滞止状态(流速等于零)下的密度。
由式(1—15)可知，气体在流场中密度的变化是马赫数的函数，并和气体的性质有关．对于同一气体，马赫数越大，密度变化也就越大。例如，工业上常用的过热蒸汽的 
／ 
0和M的关系如表1—7所示。
由表1—7可知，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。
在工业测量中，若马赫数不大，则可利用式(I—15)计算得 
／ 
0，若在允许的误差范围内 
的变化可忽略，则可根据具体情况把可压缩流体视为不可压缩流体处理。
音(声)速和介质的性质以及所处的状态有关，在工程上，声速可用下式表示：
式中 X——介质的等熵指数；
R——气体常执，N·m／kg·K；
T——工作状态下介质的绝对温度，K。
在不同的气体中音速各不相同。在0℃的空气中音速为332m／s；在二氧化碳气体中，为262m／s；在同一气体中，音速随温度的升高而增加。应根据介质的性质以及工作状态下的温度由式(1—16)计算声速。常见气体的物理性质见表1—8所列。
七、雷诺数
测量管内流体流量时，往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数．
流体流动时的惯性力Fs和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。
式(1—17)中的动力粘度 
用运功粘度V来代替，因 
＝ 
，则
式中 V——流体的平均速度；
——流束的定型尺寸；
V、 
——在工作状态下流体的运动粘度和动力粘度；
——被测流体密度。
由式(1—18)可知，雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。
用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径(D)，则
用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道截面积与周长之比．所以长和宽分别为A和B的矩形管道，其当量直径 
对于任意截面形状管道的当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长之比计算。因此，雷诺数的计算公式为
雷诺数小，意味着流体流动时各质点问的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数ReD＜2000为层流状态，ReD＞4000为紊流状态，ReD＝2000――4000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律．流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速 
；与最大流速Vmax的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。图1—l表示光滑管道的雷诺数ReD与 
／Vmax的关系。
试验表明，外部条件几何相似时(几何相似的管子，流体绕过几何相似的物体等)，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似)。这一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。可见，雷诺数确切地反映了流体的流动特性，是流量测量中常用的参数．
雷诺数的流量表达式为
M——被测介质的质量流量，kg／h；
Q――被测介质的容积流量，m3／h；
D——管道内径，mm；
——工作状态下被测介质的动力粘度，Pa·s；
v——工作状态下被测介质的运动粘度，m2／s。
式(1—21)、 (1—22)中的常数值，依式中各参数的单位不同而异。当采用非式中指定的单位时，常数值应作相应的修正。
在使用雷诺数时，应注意其对应的定型尺寸。一般在给出的雷诺数Re的右下角注以角码，表明对应的定型尺寸。在节流装置的标准中，对管道直径D而言的雷诺数记作ReD，而对节流元件孔径d而言的雷诺数记作Red，两者的关系式为ReD＝ 
Red，式中 
为节流元件的直径比，即 
＝ 
．使用时应注意．
