Конфигурация геометрического сопла

Закон обращения геометрического воздействия (7.27) позволяет выяснить общую конфигурацию сопел, обеспечивающую полное расширение газа до давления среды за соплом, и, как следствие этого, получить максимально возможную скорость на выходе. Отметим прежде всего, что площадь поперечного сечения сопла f и скорость потока w положительны, дифференциал d w положителен для сопел по определению. Тогда из закона обращения геометрического воздействия (7.27) следует, что знак d f, т.е. расширение или сужение поперечного сечения сопла, будет определяться соотношением между скоростью потока и местной скоростью звука. В связи с этим рассмотрим три случая:

а) скорость потока на входе меньше местной скорости звука, т.е. w< a. Тогда Ma< 1, Ma²–1< 0, откуда следует d f < 0, т.е. для ускорения до­звукового потока сопло должно быть суживающимся;

б) скорость потока на входе равна местной скорости звука, т.е. w=a. Тогда Ma=1, Ma²–1=0, откуда следует d f = 0, т.е. скорость потока становится равной местной скорости звука на цилиндрических участках канала. С учётом пункта а) получаем, что скорость потока становится равной местной скорости звука в минимальном сечении сопла;

в) скорость потока на входе больше местной скорости звука, т.е. w> a. Тогда Ma> 1, Ma²–1> 0, откуда следует d f > 0, т.е. для ускорения сверхзвукового потока сопло должно быть расширяющимся.

Все эти три случая показаны на рис.7.3.