聲速是聲波在可壓縮流體中相對(duì)于流體的傳播速度， 用a表示。 聲波是一種弱擾動(dòng)波，它所引起的壓強(qiáng)擾動(dòng)是極其微弱的， 壓強(qiáng)變化具有微小的振幅dp， 相應(yīng)的其他流動(dòng)參數(shù)也發(fā)生微小的變化， 如密度dρ、 溫度d T、 流速dv等。 對(duì)弱擾動(dòng)波在無(wú)黏靜止可壓縮流體中的一維傳播， 運(yùn)用一維定常流的連續(xù)方程和動(dòng)量方程可以導(dǎo)出如下的聲速表達(dá)式：

式中， 下標(biāo) “s” 表示等熵。

對(duì)于理想氣體， 利用理想氣體的熱狀態(tài)方程 （5-7） 和等熵方程 （5-19）， 可以將聲速公式改寫成

和

a2＝γRT （5-23）

馬赫數(shù)是一種量綱為1的速度， 定義為流速v與當(dāng)?shù)芈曀賏的比值， 用Ma表示， 即

馬赫數(shù)是劃分可壓縮流體流動(dòng)的一個(gè)重要的量綱為1的判據(jù)， 當(dāng)Ma＜1時(shí)稱為亞聲速流動(dòng)， Ma＞1時(shí)稱為超聲速流動(dòng)， 而當(dāng)Ma在1附近時(shí)稱為跨聲速流動(dòng)。

圖5－3 以超聲速v＞a運(yùn)動(dòng)的物體產(chǎn)生的小壓強(qiáng)擾動(dòng)

對(duì)于亞聲速流動(dòng)， 由于擾動(dòng)相對(duì)于流體的傳播速度即當(dāng)?shù)芈曀賏總是超過(guò)流體的流動(dòng)速度， 所以擾動(dòng)可以傳播到任何地方， 特別是可以逆流傳播； 而對(duì)于超聲速流動(dòng)， 傳播情況有很大的不同， 如圖5-3所示。 物體在不同時(shí)刻產(chǎn)生的擾動(dòng)總是被流體攜帶到其下游， 并在一個(gè)錐形包絡(luò)面內(nèi)傳播， 這個(gè)錐形面稱為馬赫錐， 其半角α稱為馬赫角。 這說(shuō)明在馬赫錐以外的區(qū)域中， 流體不受物體的影響， 感覺不到物體的存在。 所以， 超聲速流動(dòng)中的擾動(dòng)不僅不能逆流傳播， 而且還被限制在馬赫錐之內(nèi)， 這是超聲速流動(dòng)與亞聲速流動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別。 可以推斷， 在亞聲速流動(dòng)和超聲速流動(dòng)中將會(huì)發(fā)生截然不同的流動(dòng)現(xiàn)象， 這正是將馬赫數(shù)作為流動(dòng)分類判據(jù)的原因所在。