ノズル — CAE用語解説
ノズル
先生、ノズルのCFD解析ってどんなポイントがありますか？
定義
定義を教えてください。
ノズルは流路を絞って流体を加速する装置だ。先細ノズル（コンバージェント）は亜音速流を加速し、先細末広ノズル（ラバールノズル）は超音速まで加速できる。ロケットエンジン、ジェットエンジン、スプレー、消防ホースまで幅広い応用があるよ。
なぜ絞ると速くなるんですか？
質量保存則ρAV=一定から、断面積Aが減ると速度Vが増える（亜音速の場合）。圧縮性効果が入ると面白くて、スロート（最小断面）でマッハ1に達した後、末広部で超音速に加速される。エネルギー保存とエントロピー条件で決まるんだ。
流体解析における役割
CFDで解析するときの注意点は？
マッハ数が0.3を超えるなら圧縮性ソルバーが必要。スロート付近のメッシュを細かくしないとチョーク条件（Ma=1）が正確に捉えられない。過膨張ノズルでは出口に衝撃波が立つから、衝撃波捕捉スキーム（TVD, WENO）の選択も重要だよ。
どんな出力値に注目しますか？
推力（ロケット）、流量係数Cd（噴射弁）、出口速度分布（ジェットの均一性）、圧力損失（配管ノズル）。目的に応じて注目する量が変わる。ロケットノズルだと比推力Ispが設計指標で、ノズル形状の最適化でIspを最大化するんだ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
ラバールノズルの超音速化って不思議な現象ですね。CFDで試してみたいです。
OpenFOAMのrhoCentralFoamで先細末広ノズルを計算するといいよ。衝撃波の可視化が感動する。
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