دیفیوزر (diffuser) به وسیله‌ای گفته میشود که برعکس نازل عمل می‌کند.نازل به لوله‌ای ترمودینامیکی گفته میشود که سطح مقطع آن متغیر است و به منظور افزایش سرعت جریان خروجی و کنترل جهت آن به کار می‌رود. در نتیجه این تغییر مومنتوم، نیرویی ایجاد میشود. این نیرو را می‌توان به راحتی و با قرار دادن دست جلوی مسیر آب خروجی از شلنگ، آزمایش کرد.
به عنوان مثال، نازل موشک را در نظر بگیرید. خروج جرم از محفظه به سمت عقب و نیروی عکس‌العمل حاصل از آن در جهت مخالف، باعث ایجاد حرکت نسبی میشود. همان اندازه که ملخ در ایجاد نیروی محرکه یک هواپیمای ملخی اهمیت دارد، نازل هم در موتور جت مهم است. زیرا تبدیل انرژی به انرژی جنبشی اگزوز و مومنتوم خطی ناشی از آن که منجر به نیروی تراست (thrust) میشود، همگی داخل نازل اتفاق می‌افتد. اولین بار، نازل در سال ۱۸۸۸ میلادی و به طور همزمان در آلمان و سوئد اختراع شد. در برخی کتاب‌ها، تمام لوله‌هایی دارای سطح مقطع متغیر هستند، نازل می‌نامند. ولی در برخی کتاب‌ها نیز، آنها را به دو دسته نازل و دیفیوزر تقسیم می‌کنند.عملکرد نازل و دیفیوزر
یعنی با کاهش سرعت سیال، فشار آن را بالا می‌برد. سطح مقطع نازل در جهت عبور سیال، برای جریان‌های فروصوت کاهش و برای جریان‌های فراصوت، افزایش می‌یابد. خلاف این موضوع هم برای دیفیوزر صادق است.
نرخ انتقال حرارت بین سیال عبوری از داخل نازل و دیفیوزر و محیط اطراف آن معمولاً بسیار کوچک است (Q≈0) و در بسیاری از مسائل می‌توان از آن صرف نظر کرد. زیرا سرعت سیال، بسیار زیاد است و فرآیند به قدری سریع اتفاق می‌افتد که فرصتی برای انتقال حرارت باقی نمی‌ماند. همچنین، کار انجام شده و تغییر انرژی پتانسیل در نازل و دیفیوزر نیز برابر صفر است. ولی به دلیل سرعت بالای سیال در عبور از آنها، تغییرات انرژی جنبشی بسیار محسوس است و باید محاسبه شود. شکل بالا را در نظر بگیرید. در ادامه، با ارائه ، معادلات ترمودینامیکی را در نازل و دیفیوزر به کار خواهیم برد.
$ \large \dot{E}_{in} – \dot {E} _ {out} \: = \: \frac {dE_{system}} {dt} \: = \: 0 $
در رابطه بالا، $ \large \dot{E}_{in} – \dot {E} _ {out}$
نرخ مجموع انرژی انتقالی از طریق گرما، کار و جرم را نشان می‌دهد. از سوی دیگر، عبارت $ \large \frac {dE_{system}} {dt} $
نیز نشان دهنده نرخ تغییر انرژی‌های درونی، جنبشی و پتانسیل است که در نازل برابر صفر فرض میشود. در نتیجه، رابطه $ \large \dot{E}_{in} \: = \dot {E} _ {out} $
˙ برقرار خواهد بود. این رابطه را با در نظر گرفتن صفر بودن نرخ انتقال حرارت، کار و تغییر انرژی پتانسیل، به شیوه زیر بسط می‌دهیم.$\large \dot{m} \: (h_1 + \frac {V^2_1} {2}) \: = \dot {m} \: (h_2 + \frac {V^2_2} {2}) \\~\\
\large h_2 \: = h_1 \: – \frac {V^2_2 – V^2_1} {2} $ و به صور ت $ \large \dot{m} \: (h_1 + \frac {V^2_1} {2}) \: = \dot {m} \: (h_2 + \frac {V^2_2} {2}) \\~\\
\large h_2 \: = h_1 \: – \frac {V^2_2 – V^2_1} {2} $
سرعت خروج از دیفیوزر، در مقایسه با سرعت ورود به آن، بسیار کوچکتر است (V2≪V1). بنابراین، می‌توان از انرژی جنبشی در خروجی صرف نظر کرد. آنتالپی هوا در ورودی دیفیوزر با کمک جداول ترمودینامیک برابر با مقدار h1=h@283K=283.14kJ/kg است.
با شروع چرخه هوا به موتور القا می شود و فشرده می شود. شتابهای عقب در طی مراحل کمپرسور و در نتیجه افزایش فشار ، یک نیروی واکنشی بزرگ در جهت جلو ایجاد می کند. در مرحله بعدی ، هوا از طریق پخش کننده عبور می کند و در آنجا یک نیروی واکنشی کوچک اعمال می کند ، همچنین در جهت جلو
کمپرسور رانش رو به جلو را ارائه می دهد ، زیرا هوا را به عقب فشار می دهد (بنابراین فشرده می شود). اما چرا پخش کننده همچنین رانش رو به جلو را فراهم می کند؟ و همچنین چرا نازل رانش عقب را فراهم می کند؟
آیا از درک من از مکانیک اساسی سیالات ، یک پخش کننده نیروی رانش عقب را فراهم کند ، زیرا سرعت خروجی از سرعت ورودی کمتر است اما چرا پخش کننده همچنین رانش رو به جلو را فراهم می کند؟
دیفیوزر سرعت جریان را کاهش می دهد تا کمی دیرتر اختلاط سوخت و هوا و احتراق آن کاهش یابد . اگر فقط روی سرعت ورود و خروج تمرکز کنید ، هیچ رانشی وجود ندارد.
با این حال ، اگر به فشارهای وارد شده بر دیواره های پخش کننده نگاه کنید ، نتیجه متفاوتی ظاهر می شود. جریان کندتر به معنای فشار استاتیک بالاتر است و فشار کل در خروجی کمپرسور در حال حاضر بیشترین فشار در کل موتور است. فشار بر روی دیواره های پهن کننده منتشر کننده موتور را به دلیل شیب جلو بردار فشار (که عمود بر دیواره های انتشار عمل می کند) به جلو سوق می دهد. صفحه جت پالس مرتبط شما این موضوع را به خوبی توضیح می دهد.
مطمئناً اگر جریان گرم نشود و در نتیجه در پائین دست سرعت بیشتری بگیرد ، هیچ رانشی حاصل نمی شود. بنابراین پخش کننده به خودی خود محرک ایجاد نمی کند. این فقط وقتی اتفاق می افتد که درون موتور جت کارگر قرار گیرد.
و همچنین چرا نازل رانش عقب را فراهم می کند؟
همیشه اینگونه نیست ، اما در اینجا نازل دارای شکل همگرایی است که به سرعت بخشیدن به جریان صوتی کمک می کند و فشار باقی مانده را به سرعت تبدیل می کند. دیوارها اکنون دارای شیب رو به عقب هستند ، بنابراین بردار فشار بر روی آنها به یک جزرو به عقب کمک می کند. علاوه بر این ، سرعت جریان زیاد در امتداد دیواره های بزرگ نازل باعث ایجاد اصطکاک می شود که باید مورد توجه قرار گیرد.
برای مقایسه ، به مخروط پشت چرخ های توربین نگاه کنید. سهم محوری آن فقط ناشی از فشار رو به جلو است که بر آن وارد می شود.
و آیا نباید یک پخش کننده رانش عقب داشته باشد ، زیرا سرعت خروجی از سرعت ورودی کمتر است
قوانین در فیزیک ابزاری عالی است. آنها به شما اجازه می دهند مقدار های زیادی را محاسبه کنید بدون اینکه جزئیات جزئی روند واقعی را بررسی کنید. و این یک مثال عالی است: شما می توانید محرک کل موتور را از تغییر حرکت سیال کار محاسبه کنید. اما این به شما نمی گوید که چگونه نیرو در واقع اعمال می شود ، فقط مجموع نیروها بر روی کل موتور.
