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分岐したノズルの収束の喉のセクションでマッハナンバー1なのはなぜですか?

収束するダイバー(CD)ノズルの喉のセクションにあるマッハ数がマッハに到達する理由を分解しましょう。

基本を理解する

* 収束ダイバーノズル: このタイプのノズルは、超音速速度から液体(通常はガス)を加速するように設計されています。これは、狭くなる収束セクションで構成され、その後に拡大するセクションが続きます。

* マッハ番号: オブジェクトの速度(ガスの流れなど)が周囲の培地の音速と音速の比を表します。マッハ1は音の速度を意味します。

* ソニック速度: 培地の音速は、媒体の温度と圧力に依存します。

遊びの物理学

1。収束セクション: 流れが収束セクションに入ると、面積が減少します。これにより、ガス分子が互いに近づき、密度と圧力が増加します。

2。質量の保存: 質量流量は、ノズル全体で一定のままでなければなりません。この面積は減少しているため、一定の質量流量を維持するためにガスの流れの速度が増加する必要があります。

3。省エネルギー: 流れの総エネルギーは一定のままです(損失を無視します)。速度が増加すると、ガス粒子の運動エネルギーが増加します。 このエネルギーは、主に圧力のポテンシャルエネルギーの減少から生じます。

4。ソニック速度に到達する(マッハ1): 収束セクションを通過するにつれて、速度は増加し続けます。最終的に、流れは速度が局所的な音の速度に等しくなるポイントに達します。この点は、ノズルの喉です。

5。喉: 喉はノズルの最も狭い点です。この時点で、流れはソニック速度に達しました(マッハ1)。 重要なのは、収束セクションのマッハ1を超えて流れを加速することはできません。なぜ?

6。窒息状態: 収束セクションのMACH 1を超えて流れを加速する場合、音の流れを維持するために必要な圧力を下回る必要があります。圧力勾配が逆になり、フローを上流に戻すため、これは収束セクションでは不可能です。

7。分岐セクション: 分岐セクションにより、流れがマッハ1を超えて加速し続けることができます。1。拡張領域は圧力を低下させ、速度をさらに増加させ、超音速の流れにつながります。

キーポイント

*収束セクションが一定の質量流量を維持しながら流れを最大速度に強制したため、流れは喉のマッハ1に到達します。

*喉は「窒息した」状態を表します。この状態では、収束セクションで流れがさらに加速できません。

*その後、分岐セクションでは、超音速流を達成できます。

これらのポイントのいずれかを詳しく説明してほしいかどうか教えてください!

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