初步想法如下：考慮噴管出口面積與等直管入口面積一樣，等直管後連接大氣。此時，如果噴管擴張段型面設計使得出口氣流平行，則在等直管入口不會出現斜激波，反之則出現斜激波。儘管如此，斜激波後流動依然是超聲速，且氣流方向與等直管軸線平行。這個問題就簡化成一維摩擦管流動，如果管子足夠長，那麼出口流動將以聲速出流。具體內容可參考Hoffman的《gas dynamic》上冊第五章

題主問題沒有講清楚，你提的問題可以看出幾點原理不清晰的地方。

1，「根據拉瓦爾噴管原理，氣流在擴張段會變成超音速。」

錯。根據拉瓦爾噴嘴原理，並沒有這個原理，拉只是形成超聲速的一種物理手段，是必要條件，但是不是充分條件。

拉噴嘴，加上噴嘴前後足夠大的壓差，就能形成超聲速流動。

2，「我覺得主要是因為噴管外側是個低壓無限空間。」

錯。不完整。噴嘴外側可以是低壓無線的空間，也可以是低壓有限的空間，這個空間大小對於是否能形成超聲速，沒有影響。

如果出口是低壓空間，那麼入口壓力也是低壓空間，同樣無法形成超聲速。

形成超聲速有兩個條件，1，漸縮漸擴噴嘴，2，足夠的壓力差。

現在在來回答問題。

「如果擴展張段與一個等直徑的管子（有限空間）相連的話，氣流還會實現超音速？」

會的。

「管子經過一定長度後聯通大氣，氣流在管子一直加速（降壓）嗎？」

經過一定長度聯通大氣，那麼大氣很快平衡下來，保持同一個大氣壓。

這時同樣，入口如果是大氣壓就不行了。必須要是高於大氣壓的壓力，才能產生超聲速。

理論上分析，假如氣體通過laval噴嘴出來的氣體速度是超聲速，則通過聯通它後部的有限空間（我理解為有限長度）的等直徑管，出來的氣體也是超聲速，如果考慮管子壁對氣體的影響，則通過等直徑管後速度降低；如果不考慮管壁的影響，則速度無變化。遇到大氣的時候，速度會有上下波動，這段與一般模擬的結果基本一致（速度上下波動）。

其實，我想問，你說的音速，你是怎麼定義的？如果搞清楚音速的定義，這個題目就好回答了。

沒點問題，常規的直聯式超聲速風洞就是拉瓦爾噴管後面接等直段。理想情況下噴管等直段內沒有任何波系，當然實際會有一點波反射，最後在管道出口再和大氣壓匹配。

如果是這樣，在前面加上壓氣機，在外面加上一層涵道，豈不是可以做出低速的衝壓發動機了嗎？

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