拉瓦尔管

拉瓦尔管的原理可用一维定常等熵流动理论来解释。该理论证明：亚声速气流在收缩管中加速。在扩张管中减速；超声速气流则相反，在收缩管中减速，在扩张管中加速。拉瓦尔管在正常工作状态下，亚声速气流在收缩段加速，至喉道（即管中横截面最小处）达到声速，进入扩张段成为超声速流，然后继续加速，直到管出口为止。

拉瓦尔管的工作状态由工作压强比（简称压强比）λ决定。压强比等于拉瓦尔管入口压强P0（又称前室压强）和出口外压强（又称反压）p0之比。随着压强比从小到大的变化，拉瓦尔管内的流动状态也发生变化。拉瓦尔管的工作状态在理论上可分为下述六种（沿管轴x方向气

体压强的分布见图下部，pe1、pe2、pe3为由实验确定的不同数值的反压）：①当压强比λ<p0/pe3时，整个拉瓦尔管内为亚声速流，压强分布曲线为A′A。②当压强比λ=p0/pe1时，喉道截面处流动选到声速，其余各截面皆为亚声速，压强分布曲线为A′B′B。③当压强比为p0/pe1<λ<p0/pe2时，喉道下游有一段超声速区，末端有激波，压强分布曲线为A′B′CDE。反压降低，激波后移。④当压强比为p0/pe2≤λ<p0/pe3时，扩张段内全部为超声速流，管口有激波。管内压强分布曲线为A′B′CF，压强py低于反压，在出口处激波使气流压强增高到等于反压，整个压强变化曲线为A′B′CFH（若λ=p0/pe2，管内压强变化曲线为A′B′CFG）。这种工作状态通常称为过膨胀工作状态。⑤λ=p0/pe3称为设计压强比，满足设计压强比时，拉瓦尔管扩张段内为超声速流。管内压强分布局状态④一样，出口处气流压强恰好等于反压。无激波也无膨胀波。这种工作状态称为设计工作状态。⑥当压强比λ>p0/pe3时，管内流动和压强分布都同设计工作状态一样，但出口处气流压强高于反压，经膨胀波降到同反压相等，这种工作状态，通常称为欠膨胀工作状态。

拉瓦尔管的壁面形状通常按二维等熵流动或轴对称流理论计算。