Физическая энциклопедия - сопло

специально спрофилированный закрытый канал, предназначенный для разгона жидкостей или газов до заданной скорости и придания потоку заданного направления. Служит также устройством для получения газовых и жидкостных струй. Поперечное сечение С. может быть прямоугольным (плоские С.

), круглым (осесимметричные С.) или иметь произвольную форму (пространств. С.). В С. происходит непрерывное увеличение скорости v жидкости или газа в направлении течения от нач. значения v0 во входном сечении С. до наибольшей скорости v=v0 на выходе. В силу закона сохранения энергии одновременно с ростом скорости v в С. происходит непрерывное падение давления и темп-ры от их нач.

значений р0, Т0 до наименьших значений р0, Т0 в выходном сечении. Т. о., для реализации течения в С. необходим нек-рый перепад давления, т. е. выполнение условия p0>ра. При пост. плотности r для непрерывного увеличения v С. должно иметь сужающуюся форму, т. к. в силу неразрывности уравнения rvS=const площадь S поперечного сечения С. должна уменьшаться обратно пропорц.

росту v. Однако при дальнейшем увеличении v начинает проявляться сжимаемость среды, плотность её уменьшается в направлении течения, поэтому постоянство rvS в этих новых условиях зависит от темпа падения r с ростом v. При vа падение плотности происходит быстрее, чем рост скорости, поэтому в сверхзвук. части необходимо увеличивать площадь S (сверхзвуковое С.). Такое сверхзвук. С., наз. также соплом Лаваля, имеет вначале сужающуюся, а затем расширяющуюся форму (рис. 2). Изменение скорости вдоль С. определяется законом изменения S по длине С. Давление в выходном сечении до-звук. С. всегда равно давлению рс в окружающей среде, куда происходит истечение из С. (ра=рс). При возрастании р0 и неизменном рс скорость va в выходном сечении дозвук. С. сначала увеличивается, а после того как p0 достигнет нек-рой определ. величины, va становится постоянной и при дальнейшем увеличении р0 не изменяется. Такое явление наз. кризисом течения в С. После наступления кризиса ср.

скорость истечения из дозвук. С. равна местной скорости звука (va=a) и наз. критической скоростью истечения. В этом случае все параметры газа в выходном сечении С. также наз. критическими. В сверхзвук. С. критическим наз. его наиболее узкое сечение. Относит. скорость va/a в выходном сечении сверхзвук. С. зависит только от отношения площади выходного сечения Sc к площади его критич.

сечения Sкр и не зависит в широких пределах от изменений давления р0 перед С. Давление в выходном сечении сверхзвук. С. может быть равно давлению в окружающей среде (ра=рс), такой режим течения наз. расчётным, в противном случае нерасчётным. Нерасчётные режимы характеризуются образованием в потоке волн разрежения в случае ра>рс или ударных волн в случае ра .