Сопло
Сопло́, канал с переменным по длине поперечным сечением, предназначенный для разгона жидкостей или газов до заданной скорости и придания потоку заданного направления. Служит также устройством для получения газовых и жидкостных струй. В простейшем случае сопло представляет собой цилиндрический или конический патрубок, один конец которого присоединён к источнику жидкости или газа, а из другого истекает струя.
В сопле происходит непрерывное увеличение скорости v жидкости или газа в направлении течения – от начального (обычно малого) значения v0 во входном сечении сопла до наибольшей скорости vc на выходе сопла. При движении по соплу внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в кинетическую энергию вытекающей струи, сила реакции которой, направленная противоположно скорости истечения, называется тягой. В зависимости от скорости истечения жидкости или газа различают дозвуковое и сверхзвуковое сопло. В дозвуковом сопле для непрерывного увеличения v сопло должно иметь сужающуюся форму, т. к. скорость возрастает обратно пропорционально площади поперечного сечения. В самом узком, критическом сечении (Fs) локальная скорость достигает va (критическая скорость истечения). Сверхзвуковое сопло, называемое также «сопло Лаваля» по имени его изобретателя Г. де Лаваля, имеет вначале сужающуюся (для ускорения потока до скорости звука), а затем расширяющуюся форму (для ускорения потока до сверхзвуковой скорости). На расширяющемся, закритическом, участке при увеличении площади поперечного сечения сопла от Fs до Fe объём тела расширяется, его температура и давление падают (используется весь перепад давления от p0 до pe) и скорость потока от va возрастает до сверхзвуковой (ve=vc).
Сопла широко используются в паровых, водяных и газовых турбинах, ракетных и воздушно-реактивных двигателях, в газодинамических лазерах, магнитогидродинамических установках, аэродинамических трубах, в струйных аппаратах и др.