Суживающееся сопло

При Р₁ ≥ Р_кр расширение пара в сопле идет по кривой АВ. Газ или пар вытекает из сопла резко очерченной струей, кромки которой параллельны оси струи.

При сверхкритических перепадах давлений (Р₁ < Р_кр) переход от критической скорости в выходном сечении к сверхзвуковой скорости происходит в свободной струе за соплом. В точках С и Д давление меняется от р_кр. до р₁. В результате от кромок сопла распространяются волны разрежения СД₁ и ДС_{1 .} Этих волн может быть много. В силу этого в треугольнике СЕД давление падает даже ниже давления среды р₁. От свободной поверхности струи волны разрежения отражаются с обратным знаком. Пересекаясь в треугольнике ЕС₁Д₁ они создают зону повышения давления. При этом в сечении С₁Д₁ давление может повысится до значения Р_кр. Таким образом в сечениях СД и С₁Д₁ скорости будут критическими, а в промежутке между этими сечениями скорости будут сверх критическими. Максимальная скорость будет в точке Е.

При давлении существенно меньшем критического в ядре потока образуется прямой скачок уплотнения ЕF и криволинейные скачки CЕ и Д F. Дозвуковые скорости сохраняются только между линиями ЕЕ₁ и FF₁ за прямым скачком ЕF. Чем выше разница между противодавлением Р₁ и критическим давлением Р_кр на срезе сопла, тем больше «разбухает» струя при выходе из сопла.

Расход пара или газа при снижении противодавления Р₁ до критического давления Р_кр будет расти. Когда Р₁ ≤ Р_кр, то расход газа остается постоянным. Следовательно, пока конечное давление пара Р₁ > Р_кр суживающееся сопло пригодно для любой степени расширения пара. Когда же Р₁ < Р_кр, то давление на срезе сопла остается равным Р_кр, а дальнейшее расширение пара да Р₁ осуществляется за соплом в виде волновых затухающих колебаний.