1樓：飛魚所思
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。
「如果擴充套件張段與乙個等直徑的管子（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，保持同乙個大氣壓。
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。
2樓：格物要致知
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。
3樓：天氣不錯
初步想法如下：
考慮噴管出口面積與等直管入口面積一樣，等直管後連線大氣。此時，如果噴管擴張段型麵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