Ống phun Laval thường có dạng ống với phần giữa bị thu nhỏ lại (hội tụ - phân kì) giống như hình dạng một chiếc đồng hồ cát. Gồm 3 phần:

• Phần thu hẹp dần (vận tốc dưới âm)
• Tiết diện tới hạn (vận tốc âm thanh Mach 1)
• Phần mở rộng dần (vận tốc siêu âm)

Nguyên lý hoạt động

• Ống Laval hoạt động được dựa trên sự khác nhau về đặc điểm, tính chất của dòng khí khi ở tốc độ dưới âm và siêu âm.
• Từ phía cửa vào (thường là buồng đốt), tiết diện ống thu hẹp dần với góc thu lớn, đạt tiết diện nhỏ nhất tại mặt cắt tới hạn, và mở rộng dần với góc mở nhỏ hơn.

Sự phụ thuộc giữa vận tốc vào diện tích mặt cắt ngang của ống

Theo phương trình liên tục ta có:

d ρ ρ + d S S + d V V = 0 {\displaystyle {\frac {d\rho }{\rho }}+{\frac {dS}{S}}+{\frac {dV}{V}}=0}

mà

ρ . V . d V = − d p {\displaystyle \rho .V.dV=-dp}

thay a 2 = d p d ρ {\displaystyle a^{2}={\frac {dp}{d\rho }}} theo công thức định nghĩa vận tốc âm thanh

kết hợp các phép biến đổi toán học, ta được công thức cuối cùng[5]

( 1 − M 2 ) d V V = − d A A {\displaystyle (1-M^{2}){\frac {dV}{V}}=-{\frac {dA}{A}}}

Kết luận

• Xét dòng chảy dưới vận tốc âm thanh (M<1), khi giảm tiết diện ống (dA<0) thì vận tốc sẽ tăng (dV>0). Tức là nếu giảm diện tích mặt cắt ngang của ống thì chất khí sẽ tăng tốc.
• Tương tự với dòng chảy siêu thanh (M>1), khi tăng tiết diện ống (dA>0) thì vận tốc sẽ tăng (dV>0). Tức là nếu tăng diện tích mặt cắt ngang của ống thì chất khí sẽ tăng tốc.

(Đây chính là sự khác biệt giữa dòng chảy dưới và trên vận tốc âm thanh)