加速装置

神奇的拉瓦尔管,为什么能把气体加速到

发布时间:2024/8/26 12:11:50   

相信很多人在童年时期都玩过水管,只要将手指按压住管道的末端,水流的喷射距离和流速都会大大增加。

不知道大家有没有想过它的原理是什么?

其实能够出现这样情况,原因很简单,这和流速、流量和横截面积都是有关系的,而且流速和横截面积成反比。

那如果将供流体通过的管道,制作成宽窄宽的形式,又会出现什么样的状况呢?

年瑞典工程师拉瓦尔就设计了一个尖嘴,然后在其后面加装了一个喇叭状的物体,结果神奇的现象发生了:

气体已从未出现过的速度喷出,管道的前端越来越细,气体就会不断加速到音速。

但是气体到达这里的时候,已经是一个临界点了,之后就算再细也不会再加速了。

因此,为了可以让气体继续加速,拉瓦尔就没有继续让管道变窄,而是选择增加一个宽一点的管道,可以让气体上方的压力减少,瞬间释放,气体的横截面也会变大,从而起到加速的效果。

空气在管子中,经过了由宽到窄+窄到宽的过程之后,喷射速度也直接上了一个台阶,并成功获得了超音速气流。

拉瓦尔喷管就这样被研发了出来。

在管道里,流体由宽到窄时,流速明显是加快的,但是流体从窄管进入宽管的时候,并没有减慢,而是加快了速度,那这又是怎么回事呢?

其实是因为流体在进入窄管的时候,它的流速比音速更快,在这种情况下,上面所说的流速、流量、横截面积之间的关系就不再适用。

流体再次进入宽管的时候,累积的能量得以释放,流体继续加速,成为了超音速。

因此,拉瓦尔喷管大多时候都被用在喷气式发动机上。

而我们生活中常见的加压水龙头之类的,只不过是利用的前半段,并不是拉瓦尔喷管,毕竟流体的压缩性,才是第二段作用的所在。

拉瓦尔管目前广泛运用于航空发动机,以及火箭发动机上,是很重要的组成部分。

拉瓦尔管的好坏,能够决定装置整体的好坏。

对此大家有什么看法吗?



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