圧縮性流れ計算機 戻るENZH
Compressible Flow

圧縮性流れ・マッハ数関係式計算機

等エントロピー関係式・垂直衝撃波・斜め衝撃波をリアルタイム計算。P/P₀・T/T₀・ρ/ρ₀・A/A* の M 依存性を可視化し、現在動作点をマーク。

パラメータ設定
マッハ数 M₁ 2.00
M=1: 音速 M>1: 超音速
比熱比 γ 1.40
空気:1.40 / ヘリウム:1.67 / CO₂:1.30
プリセット
P/P₀
T/T₀
ρ/ρ₀
A/A*
等エントロピー関係式 vs マッハ数

理論式

等エントロピー関係:

$$\frac{T_0}{T}=1+\frac{\gamma-1}{2}M^2$$ $$\frac{P_0}{P}=\left(1+\frac{\gamma-1}{2}M^2\right)^{\!\gamma/(\gamma-1)}$$ $$\frac{A}{A^*}=\frac{1}{M}\left[\frac{2}{\gamma+1}\left(1+\frac{\gamma-1}{2}M^2\right)\right]^{\!(\gamma+1)/[2(\gamma-1)]}$$

垂直衝撃波(Rankine-Hugoniot):

$$M_2=\sqrt{\frac{M_1^2(\gamma-1)+2}{2\gamma M_1^2-(\gamma-1)}}$$ $$\frac{P_2}{P_1}=\frac{2\gamma M_1^2-(\gamma-1)}{\gamma+1}$$
CFD・設計連携: ロケット/ジェットエンジンノズルの収束拡大部面積比設計 / 超音速風洞の試験部マッハ数設定 / 再突入カプセルの前方衝撃波構造解析 / OpenFOAM sonicFoam 境界条件確認。

計算例

計算例:超音速ノズルの出口条件(ラバルノズル)

空気(γ=1.4)、全温 T_0 = 500K、全圧 p_0 = 1 MPa、出口マッハ数 Ma = 2.0

設計基準:ロケットエンジン設計では IS-5(宇宙航空研究開発機構規格)。推力 F = ṁV + (p_e−p_a)A_e。

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