Я хотел бы спросить своих старших друзей, в чем разница между трубкой Вентури и трубкой Рафаля?

Воспринимайте последнее предложение буквально: Когда поток достигает скорости звука, трубку Вентури называют соплом Рафаэля. Что это значит и как это понять? Сопло Лаваля — это состояние трубки Вентури.

В этом сообщении на форуме Хайчуань более подробно обсуждаются трубки Рафаля и трубки Вентури. https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=276554 (Источник: Сеть Хайчуаньского химического форума)

Последний раз это сообщение редактировалось пользователем Fish in the Desert в 2018-2-3, 17:45 Недавно студенты Университета Пердью использовали простое устройство, позволяющее мячику для пинг-понга преодолевать звуковой барьер. Однако дело не в том, что мячик для пинг-понга атакует со скоростью звука. Дело в используемом ими оборудовании, получившем название «сопло Лаваля». Это оборудование имеет почти 100-летнюю историю. И не будет преувеличением сказать, что это оборудование сделало возможной промышленную революцию — и революцию в истории космических полетов. Студенты воткнули мяч для настольного тенниса в участок трубы, заблокировали оба конца трубы, а затем закачали воздух внутрь. Затем соедините секцию трубы с другим концом с соплом, соединенным между двумя секциями трубы, и вдавливайте в нее воздух до тех пор, пока барьер между двумя секциями трубы не будет разрушен давлением воздуха, и мяч для настольного тенниса не вылетит со скоростью звука, преодолевая звуковой барьер воздуха. Этот эксперимент демонстрирует разрушительную силу мячика для пинг-понга. С помощью небольшого количества сжатого воздуха, небольшого количества вакуума и насадки правильной формы мячик для пинг-понга может преодолеть звуковой барьер, легко прострелить четыре банки и улететь на другой конец комнаты или даже пробить ракетку для пинг-понга. При расчете скорости мяча для настольного тенниса в первую очередь учитывается тяга, создаваемая воздухом, вдавленным в первую часть трубки, и вакуумным отсосом второй секции трубки, а затем диаметр двух секций трубки. Все это придает настольному теннису определенное ускорение, но что действительно играет ключевую роль, так это сопло между двумя секциями трубки.

Сопло Рафаэля, также известное как «расширяющееся сопло» или «сопло с тонкой талией», это простое устройство не только является ключом к «обычному настольному теннису» и «сверхзвуковому настольному теннису», но также создало совершенно иной образ между промышленной революцией и космической эрой. Возможно, вы заметили, что даже у ракеты в мультфильме ее нижнее сопло двигателя представляет собой не прямую трубку, а один конец втянут, а хвост расширен, как песочные часы. Это не случайная мысль. Во время промышленной революции люди хотели ускорять газы, например пар, для привода двигателей и турбин. В то время было здравым смыслом пустить газ в трубу, чтобы уменьшить его объем и ускорить его. Мы все видели, что когда река течет из широкого русла в узкое русло, скорость течения увеличивается. Но это не пропорциональное соотношение. Хотя газ будет ускоряться в трубе, когда труба станет до определенной степени тонкой, поток будет заблокирован. Независимо от того, насколько тонка труба или насколько велико давление, эффект ускорения слаб или отсутствует. Инженеры пытались изменить текстуру, размер и сделать трубы сужающимися на одном конце, но ничего не получилось. До 1888 года швед Рафаэль проектировал заостренный рот, который был таким же, как и другие, но он добавил расширяющееся отверстие на одном конце позади заостренного рта. Газ выбрасывался с беспрецедентной скоростью. Инженеры во время промышленной революции в конечном итоге обнаружили, что одно и то же вещество будет проявлять совершенно разные свойства в разных условиях. Воздушный поток на сверхзвуковой скорости совершенно иной, чем в обычных условиях. На дозвуковых скоростях это то же самое, что вода, текущая в узком канале. Когда река сужается, скорость течения увеличивается. Если вы сядете на берегу реки и измерите количество воды, протекающей через нее, а затем побежите вниз по течению до порога и снова измерите расход воды, вы обнаружите, что количество воды, протекающей через нее в единицу времени, одинаково. Когда река сужается, скорость течения увеличивается, но массовый расход воды остается неизменным. Это то же самое, что газ, текущий через тонкую трубку. Как только поток газа достигает скорости звука, он достигает критической точки — какой бы тонкой ни была трубка, газ больше не будет ускоряться. Сопло Рафаля также заставляет трубу становиться все тоньше и тоньше в передней части, а газ продолжает ускоряться до скорости звука. Достигнув скорости звука, пришла мудрость, погубившая здравый смысл. Чтобы газ, достигнув скорости звука, продолжал ускоряться, вместо сужения трубы трубчатое отверстие снова расширяет трубу, в результате чего давление, оказываемое на газ, мгновенно сбрасывается, площадь поперечного сечения газа становится больше, и он продолжает ускоряться, превышая скорость звука. Это похоже на то, как пружину нажимают, а затем внезапно отпускают. Давление, накопленное внутри газа, преобразуется в скорость, и вся высвободившаяся энергия работает в одном направлении – заставляя воздушный поток выбрасываться со сверхзвуковой скоростью. Сверхзвуковой газ может заставить мячи для настольного тенниса двигаться с высокой скоростью и проникать в алюминиевую кожу и древесину. Он также может превратить немецкую ракету Фау-2 в оружие и позволить первым космическим кораблям США выйти в космос. Сегодняшние реактивные самолеты до сих пор используют эту конструктивную конструкцию, и все из-за сопла в форме песочных часов.