摘要：等直-收缩-扩张-等直(SCDS)变截面微管道主要应用于微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件中，研究其内流动特性对指导上述两种微器件的设计和性能的提高具有非常重要的意义．采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维SCDS微管道，喉部宽度为16μm，深度为20μm，收缩比为1．625：1．实验测量了不同进出口压比条件下微管道内氮气的流量特性．实验设定进出口压比值范围为1．0-4．0，由此出口体积流量范围为0-0．12mL/s，流动的特征雷诺数小于350．在实验研究的基础上，采用有限体积法对其内部流动特性进行了数值模拟，数值模拟结果与实验结果相符合．数值模拟结果发现两点不同于常规流动的特异现象：其一为最早出现声速点不在最小截面喉部附近，而是移到出口截面附近，即声速点的位置发生变化；其二为在进出口压比达到4．0时，SCDS微管道内部流场才出现声速点，即临界压比值(这里将管道内部首次出现声速点时对应的当地点压力与进口压力的比值定义为临界压比)发生变化．将其原因归结为表面效应(表面积与体积比值S／V)的影响，并进一步研究了这两点特异现象与S／V值之间的关系．

关键词：声速点位置 临界压比 表面积与体积比值 气体涡轮机 

单位：清华大学工程力学系，北京100084