米乐M6.什么是拉瓦尔喷管! 小小的喷嘴能将流体加速到超音速

　　这是一款多功能水枪，在高速加压下，水枪前端喷出了一条细长的水柱。随后扭动水枪前端的外壳，细长的水柱瞬间转变成了一幕水墙。

　　观察喷管内部构造会发现，喷管的前半部分是由大变小向中间收缩的形态。当越过中间最窄处后，又变成了由小变大并向外扩张的形态。当水受到高压流入喷管的前半部分后，会穿过窄喉处由后半部分逸出。

　　在这一瞬间，水的速度会因喷管内部截面积的变化而变化，使水流从亚音速到音速 再到超音速。因此，通常人们也会将这个喇叭一样的喷管称为“跨音速喷管”。而由于它是瑞典人拉瓦尔发明的，所以才会有如今的名字“拉瓦尔喷管”。

　　其实关于它的应用，不仅仅体现在消防灭火上。由于气体的密度是质量和体积的比值，所以当气体通过喷管时，会由于体积的减小导致气体的密度相对应的增加。因此，在火箭技术领域中，拉瓦尔效应也受到了广泛应用。

　　当火箭燃烧室在燃烧燃料时，液体燃料会被压缩，并通过拉瓦尔喷管进行喷射。由于喷管内部是先收缩后扩张的形态，所以当气体受到拉瓦尔效应被压缩后，就会被高压气流产生的反作用力激发出推力，从而推动火箭向前飞行。

　　除了火箭，在燃气轮机中拉瓦尔效应也起到了至关重要的作用。燃气轮机通过燃烧燃料产生高温高压气流，并由拉瓦尔喷管进行喷射，同时推动涡轮旋转，从而驱动机械设备工作。这就是典型的从势能转化为动能的过程。

　　我们家家户户使用的水表就是很好的例子。在管道中安装扩压装置，当流体流过此装置后，速度的增加会使得压力降低。如此一来，就能够通过测量压力来推算流体的流量了，这在自来水系统中是很重要的测量设备。

　　除此之外，拉瓦尔效应还被应用在了喷泉领域中。当气体通过喷嘴时，速度会被增加从而产生喷射的效果。那么将气体更换成液体，水通过喷嘴被压缩，后又经拉瓦尔效应产生的高速气流，将水喷射到空中，就形成了壮观的喷泉景观。这有点像我们开头看到的那个多功能水枪。

　　最后，还想跟大家分享一个冷知识。拉瓦尔喷管的发明者拉瓦尔，还于1879年发明出了沿用至今的伟大工业机械—离心分离机。