h****l
发帖数: 7290 | 1 （Turtorial 的解释很专业，但TA可能没有看见我前面加的条件
就是定常流动，所以没有时间因素在里面。）
本人才疏学浅，解释有错误之处请大家批评指正。
答案：进口亚音速，则出口速度大于进口速度；
进口超音速，则出口速度小于进口速度。
也就是说都趋于音速。
如果管子足够长，而进出口压差足够大，则出口速度一定
是音速。这时再增加管长，速度会自动调整保持出口为音
速。
出口温度小于进口温度，出口密度小于进口密度，出口压力小于
进口压力。
解释如下（因有专家来看过，所以只好解释得麻烦一些，避免出
漏洞）：
因为说过这是趣味题，所以尽量不使用公式来解释，希望能解释
明白的说。
对于管内流动，其实是三维的，圆管可以近似为二维流动，也就
是流向和径向。前面有人详细解释过了一篇，但是我认为还是有
补充的必要。
无摩擦流动：无摩擦其实用在流体上应该叫无粘流动，也就是说
是理想流体，之间只有正应力，没有切应力，所以无摩擦的圆管
内流动如果进口速度是均匀分布，那么出口也一定是均匀分布。
有摩擦流动：实际的流体都是有粘的，所以虽然进口速度是均匀 |
h****l
发帖数: 7290 | 2 音速就是声音的速度啦：a=sqrt(k*R*T)
其中k是绝热指数，与温度有关的常数，对于常温空气：k=1.4
R是气体的一个常数，常温下R=287，T是温度，单位是K。
马赫数就是速度和音速之比：M=V/a
所以马赫数并不是真正表示绝对速度，还和温度有关。
比如空的协和号可以飞到M=2.1，但其实也就不到400m/s
这个问题是太专业了一点，我也没有完全搞清楚的说。 |
h****l
发帖数: 7290 | 3 嗯，如果重这样的微观考虑我也说不清，事实上现在的流体力学
还在发展阶段，对比分之尺度大好多的湍流运动还没搞明白呢，
就不要说分之尺度了。
但是我可以提供一些线索：
对于流体而言，所谓的有摩擦是指流体之间有摩擦，不是指流体与壁面
的摩擦，流体之间有摩擦意味着流体是有粘的，流体的粘性可以这样解释：
流体力学最大的假设就是连续介质假设，也就是认为流体不是分颗粒的，
所以推导的所有方程都不适合解释分之运动，微观和宏观是用温度和压力来
联系起来的。
粘性也是一个宏观量，考虑分子运动，流体流动的时候，挨近壁面的分
之受到壁面的阻挡，自由运动受到限制，宏观的速度为零（也就是平均速度，
微观的速度是由温度来度量的），而上层流体有一定速度，这样在两层之间
形成了速度差，上层的分子平均有更大的速度，下层的平均速度较小，由于
分子的自由运动，上下层分之有交换，这样导致上层的整体分之平均速度变
慢，在宏观上，相当与下层对上层有一个粘性影响。
这就是流体的边界层。只要上下层有速度梯度，就有这样的剪切力存在，这
就是牛顿剪切力公式的基础。对牛顿流体（大多数流体，除了粘性大的油，
血液）而言 |
h****l
发帖数: 7290 | 4 这个这个问多了我就露馅了，呵呵，不过我还是尽力解释一下试试。
所谓出口面积小于进口面积只是一种解释的方法，为了不用公式解释，
只好找简单的说了，其实实际情况是这样的，对于亚音速气流，摩擦
会导致出口密度小于进口密度，这样在进出口面积相同的条件下，出
口速度必然会大于进口速度。至于其中的机理，用焓熵的关系可以解
释，但即使能解释，还是不好理解。
流体力学里面所说的流体动能指的是宏观速度的动能，所以在容器里
面静止的气体动能为零，但你不能说分之就不动了。这样定义以后，
对于管流，开始的气流都是沿轴向流动，径向动量为零，在流动过程
中，径向动量应该始终为零，因为径向合力为零。所以摩擦只影响轴
向动量，总的来说轴向有两个力：压差和摩擦力，其合力是沿流向为
正的，也就是说流体的动量是增加的，只有这样才能保证其流动。
至于压力，在运动的流体里面是有方向性的，横向速度增大导致的是
对管壁压力变小，这也是机翼升力的原理。如果没有摩擦，气流是等
熵流动，那么总压不变，也就是无论速度怎么变，迎风压力不变。而
和流向平行的压力随流速增大而减小。
其实密度和温度也可以说是有方向性的，如果你放一个温度计在流体 |
h****l
发帖数: 7290 | 5 对不起，前面的解释不够全面，现在列出进出口所有参数变化：
进口亚音 进口超音
压力p 减小 增大
密度rho 减小 增大
温度T 减小 增大
速度V 增大 减小
马赫数M 增大 减小
至于音速，就是声音在当前介质中的速度，在本题中就是
当地空气中的速度 a=sqrt(k*R*T)
k为绝热指数
R为气体常数
T为温度 |
