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拉瓦尔喷嘴在工业中的应用

更新时间:2015-12-22 14:25:01 信息编号:228690
拉瓦尔喷嘴在工业中的应用
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拉瓦尔管是由两个锥形管构成,其中一个为收缩管,另一个为扩张管,先收缩后扩张,从而产生超声速气流的管道。

正常工作状态下,流体在管中运动时,截面小处流速大,截面大处流速小。当气流在收缩管运动时,会被不断加速,到达窄喉出口时,流体流速已经达到超声速,而超音速流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大,截面大处流速小"的原理,而是恰恰相反,截面越大,流速越快,流体在扩张管中被进一步加速,直到喷管出口为止,就产生了巨大的吹扫力;拉瓦尔管实际上起到了一个"流速增大器"的作用。
1883年,瑞典工程师c.g.p.de拉瓦尔在他发明的汽轮机中,首先使用这种管道,因而得名。拉瓦尔管广泛使用于超声速风洞、喷气发动机、汽轮机、火箭推进器等需用超声速气流的设备中,火箭发动机和航空发动机最常用的构件。拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分。喷管的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉。窄喉之后又由小变大向外扩张至箭底。箭体中的气体受高压流入喷嘴的前半部,穿过窄喉后由后半部逸出。这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化,使气流从亚音速到音速,直至加速至超音速。
传统压缩空气喷嘴增大吹扫力有两个办法:增大压缩空气压力;增宽管道截面积。
拉瓦尔效应能将正常流体加速到超音速流体,从而产生巨大冲击力。
当传统喷嘴结合拉瓦尔效应之后,具有高吹扫力的拉瓦尔喷嘴便产生了。新型拉瓦尔喷嘴只需消耗少量压缩空气就能产生巨大吹扫力,其结构设计较为紧凑,可应用在狭小空间;拉瓦尔效应是管内加速,喷气出口噪音远远低于传统压缩空气喷嘴,符合工业噪音控制相关法律规定;空气动力学流道,即使工作于较低的空气压力条件下,亦能获得较高的冲击力。

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