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拉瓦尔效应的喷嘴它的原理是什么
要说谁是世界上最会“玩水”的人,古斯塔夫·拉瓦尔当之无愧。19世纪后期,这位瑞典工程师在研究蒸汽涡轮时,意外发现了一种特殊管道结构的奥秘:当流体从宽到窄再到宽的管道中流过时,喷射速度能远超普通管道。这就是后来被称为“拉瓦尔喷嘴”的装置。其原理是:正常情况下,流体从粗管流入细管时,流速会加快(遵循伯努利定律);但当流速达到音速后,继续缩小管道会产生激波,无法进一步加速。而拉瓦尔喷嘴设计为“先收缩后扩张”:亚音速流体在收缩段加速,在喉部(最窄处)达到音速;进入扩张段后,由于超音速流动特性(此时流速随截面积增大而增加,不再遵循亚音速时的伯努利定律),流体被进一步加速至超音速,从而产生巨大冲击力。这一原理已广泛应用于生活和工业中,例如水龙头、洗碗机的高效水流,以及喷气发动机、风洞、火箭推进器等尖端设备——将“玩水”的智慧延伸到太空,或许就是流体力学应用的最高境界。
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