流体在直管道中的流速为什么不能超过声速？

流体在直管道中的流速为什么不能超过声速？

在声速时，流过单位面积的流体流量最大。对直管，该横截面积和流体总压对应的流量即造成壅塞。

下游流量不可能比上游小，所以在直管中不能达到超声速。追问是否跟压力波的传递有关？有一种解释是说临界流量下游工况的压力波无法传递到上游。追答超声速就是你说的情况，但壅塞这个工况还是可以向上游传递的，因为在壅塞之前都是亚音速。

超音速？呵呵，会产生剧烈的震动，可以参考下超音速飞机。追问请留意问题的描述，这里说的是直管道中不能超过声速。但是在缩放管中，在喉部以后的流道内，蒸汽膨胀，可以超过声速。
实际上流体在某个截面处达到声速时，则流动在该点发生了壅塞。关键之处就是壅塞的机理是什么？追答压缩空气通过收缩管或拉瓦尔管、在最小截面处达声速时，若上游总压力和总温度保持一定，无论怎样降低管道下游的压力，通过管道的质量流量都不会增大的现象，称为壅塞现象。追问我说的是壅塞的物理机理，不是定义。上面那条定义是说明临界流量与上游工况有关，与下游工况无关。也就是说为什么会这样呢？追答在理想气体中的音速与气体的种类及状态有关；当气体的种类一定时，音速仅与温度有关。因为音速是随气体温度变化而变化的参数，在气体流动过程中，各点上气体的温度并不相同，所以音速也是不同的。
出口截面上是否达到音速的主要标志是温度是否达到临界温度，只要出口温度达到临界温度，渐缩喷管就会出现壅塞现象。
对于不可逆的绝热流动，如果在背压足够低的情况下，出口温度总能降到临界温度。追问看上去像是是空气动力学中壅塞现象的一个实例，非常好，有助于理解壅塞现象。我原来还以为音速是一个常数。如果能从量子物理的角度解释一下壅塞现象的本质就更好了。