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超音速喷嘴的条件是什么?

时间:2025-06-17 16:23:01

超音速喷嘴完成气体减速至超音速需同时满足以下中心条件(缺一不可):

‌一、几何构造条件‌

‌1.缩放型管道设计‌

  必需采用‌拉瓦尔喷管构造‌(膨胀段 + 喉部 + 扩张段):

‌  膨胀段‌:将亚音速气流紧缩减速至喉部到达音速;

‌  扩张段‌:使已达音速的气流进一步收缩减速至超音速。

  ‌关键约束‌:纯膨胀管道最大仅能减速至音速;纯扩张管道无法完成亚音速到超音速的跨越。

二、压力条件‌

‌1.临界压比要求‌

  入口总压(P0)与出口背压(Pb)之比需‌超越临界值‌:

2.喉部临界状态‌

  喉部(最小截面处)必需到达‌音速(Ma=1)‌,此为超音速活动的‌必要前提‌。

‌三、生效案例阐明‌

若任一条件不满足:

  压比缺乏‌:即便有缩放构造,气流在扩张段仍坚持亚音速;

‌  无扩张段‌:喉部达音速后无法持续减速。

‌注‌:实践使用中需思索气体粘性、热交换等损耗要素,但非超音速发生的必要条件。

中心结论

完成超音速活动必需同时具有:

缩放几何构造‌(拉瓦尔喷管);

‌入口总压与背压之比 ≥ 临界压比‌。

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