縮－擴噴嘴英文解釋翻譯、縮－擴噴嘴的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 converging-diverging nozzle

分詞翻譯：

縮的英語翻譯：

contract; crinkle; draw back; shrink; withdraw

擴的英語翻譯：

enlarge; expand; extend; spread

噴嘴的英語翻譯：

nozzle
【計】 jet nozzle
【醫】 nozzle; nozzle spray

專業解析

縮－擴噴嘴（Converging-Diverging Nozzle），又稱拉瓦爾噴管（De Laval Nozzle），是一種用于将亞音速或低速氣流加速至超音速的關鍵流體力學裝置。其名稱直觀反映了其結構特征：縮指通道截面積逐漸減小的收斂段（Converging Section），擴指通道截面積逐漸增大的擴張段（Diverging Section）。以下是其詳細解釋：

一、工作原理與結構

收斂段（縮）
亞音速氣流（Mach數 < 1）進入收縮通道時，流速增加、壓力降低。當氣流通過最小截面（喉部，Throat）時達到音速（Mach數 = 1），此時為臨界狀态。

來源：NASA推進技術文檔《Rocket Propulsion Elements》
擴張段（擴）
超音速氣流（Mach數 > 1）在擴張通道中繼續加速，壓力進一步下降。根據氣體動力學原理，超音速流在截面積增大時速度增加，與亞音速流行為相反。

來源：美國航空航天學會（AIAA）《Fundamentals of Gas Dynamics》

二、核心功能

超音速加速：唯一能将亞音速流連續加速至超音速的幾何結構。
能量轉換：将高壓氣體的熱能/壓力能高效轉化為動能，顯著提升噴射速度。
推力優化：在火箭發動機中，噴氣速度最大化可提升比沖（Specific Impulse），直接影響推力效率。
來源：歐洲空間局（ESA）推進系統設計指南

三、典型應用場景

火箭發動機
液态或固體燃料火箭通過縮擴噴嘴将高溫燃氣加速至超音速（常達Mach 3-5），産生巨大反作用推力。

示例：SpaceX猛禽發動機噴管設計
超音速風洞
為實驗模型提供穩定可控的超音速氣流，用于氣動測試與驗證。

來源：中國空氣動力研究與發展中心（CARDC）技術報告
蒸汽輪機與噴氣引擎
部分高工況渦輪機械利用縮擴段提升工質膨脹效率。

四、設計關鍵參數

面積比（$A_e/A_t$）：出口截面積與喉部截面積之比，決定最終馬赫數：
$$ frac{A_e}{A_t} = frac{1}{M_e} left( frac{2}{gamma+1} left(1 + frac{gamma-1}{2} M_e right) right)^{frac{gamma+1}{2(gamma-1)}} $$

其中 $gamma$ 為比熱比，$M_e$ 為出口馬赫數。

喉部尺寸：需确保臨界流（音速）狀态，避免壅塞（Choking）。
擴張角：通常取12°–18°以減少摩擦損失與流動分離風險。
來源：《推進與空氣熱力學》（John D. Anderson著）

權威參考文獻

NASA技術手冊
Rocket Thrust Chamber Design (SP-8120)

https://ntrs.nasa.gov/citations/19750026126

AIAA教育系列叢書
Modern Compressible Flow (John D. Anderson)

國防工業出版社
《火箭發動機基礎》（李斌等著）

網絡擴展解釋

縮－擴噴嘴（Converging-Diverging Nozzle）是一種特殊結構的流體噴射裝置，主要用于将高壓氣體的熱能轉化為動能，實現超音速流動。以下是詳細解釋：

1.基本定義

縮－擴噴嘴由收縮段（漸縮）和擴張段（漸擴）組成，其英文對應為“Converging-Diverging Nozzle”。它通過改變管道截面積，調節流體速度與壓力關系，常見于火箭發動機、燃氣輪機等場景。

2.結構與原理

收縮段：管道截面積逐漸減小，流體加速至音速（臨界速度），此時壓力降低。
喉部：最小截面積處，流速達到音速（馬赫數=1），形成臨界狀态。
擴張段：截面積逐漸增大，流體繼續膨脹加速至超音速（馬赫數>1），壓力進一步下降。

該過程遵循絕熱流動假設（忽略熱交換）和等熵流動（熵值近似不變）。

3.關鍵特性

背壓影響：當出口背壓低于設計值時，噴嘴内形成超音速流；若背壓過高，則可能産生激波或亞音速流。
流量限制：喉部達到音速時，流量達到最大值（臨界流量），不再隨背壓降低而增加。

4.應用實例

拉瓦爾噴管：經典的縮－擴噴嘴設計，用于火箭發動機噴管。
增材制造：通過冷噴塗技術制備複雜内壁的收縮-擴展噴嘴，提升材料性能。

如需進一步了解技術參數或公式推導，可參考流體力學相關文獻或工程手冊。