Критическая скорость устанавливается в устье сопла при истечении в окружающую среду с давлением, равным или ниже критического. Ее можно определить из уравнения (15.6), подставив в него вместо значения его значения из соотношения параметров в адиабатном процессе: , заменяя отношение из уравнения (15.4), что дает: , а аналогично
Подставляя значения и значение в формулу (15.6), получим:
, (15.7)
Из курса физики известно, что =а есть скорость распространения звука в среде с параметрами p=pкр и v=vkp .
Таким образом, критическая скорость газа при истечении равна местной скорости звука в выходном сечении сопла. Именно это обстоятельство объясняет, почему в суживающемся сопле газ не может расшириться до давления меньше критического, а скорость не может превысить критическую, и становятся объяснимым «странности» в характере зависимости (рис.15.1). В самом деле, как указано при выводе уравнения Лапласа для скорости звука, любое слабое возмущение, в том числе и изменение давления, распространяется в сжимаемой в среде со звуковой скоростью.
Если в некоторый момент времени давление газа за соплом p2 несколько уменьшить, то волна разряжения распространится вдоль потока в направлении, противоположном направлению истечения потока; вдоль сопла установится новое распределение давлений (при том же, что и раньше, значении давлении газа перед соплом p1), и скорость истечения возрастет. При этом следует отметить, что волна разрежения будет распространяться вдоль сопла с относительной скоростью а-с.
При дальнейшем снижении давления среды ниже p+ волна разряжения не сможет распространиться вдоль сопла, т.к. ее относительная скорость а-с будет равна нулю вследствие того, что в этом случае с=а. Никакого перераспределения давления вдоль не произойдет, и несмотря на то, что давление среды за соплом снизилось, скорость истечения останется прежней, равной местной скорости звука на выходе сопла.
Поэтому при расход газа через сопло сохраняется постоянным, равным mмакс.