EineDüse (abgeleitet vomtüsel, einem im 16. Jahrhundert in böhmischen Eisenhütten gebrauchten Gerät: eine „Röhre, durch die der Blasebalg in den Verhüttungsofen mündet“[1]) ist eine Querschnittsverengung zur Beeinflussung derStrömung einesFluids beim Übertritt zwischen einem geschlossenen und einem freien Raum. Sie kann dabei beispielsweise den Ein- oder Ausgang einer Rohrleitung bilden.Siehe auch:Strömungen in Rohrleitungen
Die Düse kann auf ihrer gesamten Länge die gleicheQuerschnittsfläche haben, sich erweitern, verjüngen oder die Form ihres Querschnitts verändern. Die Düse verrichtet keineArbeit, sondern wandelt zwischen Geschwindigkeit und statischem Druck.
Durch eine Düse kann
Tritt eine Fluid von einem geschlossenen Raum in einen anderen geschlossenen Raum, so bezeichnet man eine dazwischenliegende Querschnittsverengung oft nicht als Düse, sondern alsDrossel,Blende oderReduzierung.
Spinndüsen sind meist runde oder eckige Platten aus Glas, Metall oder Keramik mit mehreren, gleich großen Öffnungen. Manchmal haben sie auch die Form vonZylindern oderKegeln. Sie sollen die Spinnmasse in gleiche Spinnschmelze- bzw. Spinnlösungsstrahlen aufteilen.
Im 3D-Druck werden spezielle Druckdüsen (Nozzles) für das FDM-Verfahren verwendet. Sie dienen zum Schmelzen des Druckfilaments und sorgen dafür, dass es gleichmäßig auf der Druckplatte gedruckt wird. Bei den meisten 3D-Druckern kann man die Druckdüse tauschen. Es gibt Düsen mit unterschiedlichen Maßen und Eigenschaften.[2]
Ein Konfusor ist das Gegenstück einesDiffusors. In einem Konfusor erhöht sich die Geschwindigkeit des Fluids (flüssig oder gasförmig), im Diffusor wird das durchströmende Fluid abgebremst. Die Geometrie von Konfusor und Diffusor hängt dabei von derMach-Zahl des strömenden Fluids ab. Während bei Unterschallgeschwindigkeit ein sich verjüngender Querschnitt als Konfusor und ein sich erweiternder Querschnitt als Diffusor wirkt, ist die Beziehung bei Überschallgeschwindigkeit umgekehrt.
Ein komplexes Anwendungsbeispiel für eine Düse ist das Strahltriebwerk in einemStrahlflugzeug. Die Luft darf die inneren Bauteile nur imUnterschallbereich umströmen, da es sonst zu einemStrömungsabriss an den Schaufeln derRotoren undStatoren käme. DerBrennkammer würde in diesem Fall nicht genug Sauerstoff zugeführt und der Antrieb ausfallen. Um dies zu verhindern, schaltet man für denÜberschallflug einen Diffusor vor das Triebwerk. Vor dem Austritt des Luftstroms muss dieser wieder auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Das geschieht mit Hilfe der Düse.
In einer Düse stellen nicht nur der Querschnitt und die Fließgeschwindigkeit, sondern auch dieDichte bzw. der kinetischeDruck des Fließmediums eineKennzahl dar. Diese Kennzahlen sindproportional voneinander abhängige Werte. Daraus ergibt sich, dass sich die Querschnittsfläche der Düse im Überschallbereich vergrößern statt verringern muss, um eine höhere Fließgeschwindigkeit zu erreichen.
Der mathematische Zusammenhang lässt sich mit Hilfe derRankine-Hugoniot-Gleichung (Flächen-Geschwindigkeits-Beziehung) erklären:
Die auf dem Bild sichtbare Düse des Raketenantriebs wird „von oben nach unten“ durchströmt und stellt ein Beispiel für eine hypersonische und somit divergente Düse dar.
