Dysza de Lavala

Schemat dyszy de Lavala przedstawiający przybliżoną prędkość przepływu (v) wraz z wpływem na temperaturę (T) i ciśnienie (p)

Dysza de Lavala – kanał aerodynamiczny, dzięki któremu można uzyskać przepływ naddźwiękowy wykorzystywany w niektórych typach turbin parowych, w silnikach odrzutowych i rakietowych. Wynalazcą urządzenia jest Gustaf de Laval (1845–1913), szwedzki inżynier i przemysłowiec.

Opis działania dyszy

Przekrój dyszy Lavala w początkowym odcinku ulega zwężeniu, następnie rozszerza się. W części zwężającej się następuje przyspieszenie gazu od prędkości początkowej do prędkości dźwięku. W końcowej części następuje dalsze przyspieszanie powyżej prędkości dźwięku, chociaż przyspieszenie stopniowo maleje. Na całej długości dyszy gaz rozpręża się i ma miejsce wzrost jego prędkości. Podczas pracy naddźwiękowej przekrój najwęższy jest przekrojem krytycznym, a parametry gazu w nim występujące – parametrami krytycznymi.

Wyjaśnienie zasady działania

Prędkość przepływu gazu zależy od wielkości przekroju poprzecznego. Zależność ta zmienia swój kierunek, gdy prędkość gazu przekracza prędkość dźwięku w tym gazie. Wyraża to wzór wynikający z równania ciągłości

$\frac{dv}{v}=-\frac{1}{1-M^2}\frac{dS}{S},$

gdzie:

$\frac{dv}{v}$ – względna zmiana prędkości gazu,

$\frac{dS}{S}$ – względna zmiana pola przekroju poprzecznego dyszy,

$M=\frac{v}{v_{dz}}$ – liczba Macha.

Ze wzoru wynika, że gdy prędkość gazu jest mniejsza od prędkości dźwięku $(M<1),$ wówczas zwężanie przekroju powoduje wzrost prędkości. Gdy prędkość przekroczy prędkość dźwięku $(M>1),$ wyrażenie w mianowniku staje się ujemne i wzrost prędkości może być powodowany wzrostem pola przekroju poprzecznego dyszy. Widać więc, że jeśli gaz w części zbieżnej zostanie rozpędzony do prędkości dźwięku, co zależy od różnicy ciśnień między wlotem i wylotem dyszy, to w części rozbieżnej może rozpędzać się dalej.