Question 1

等エントロピーノズル計算機は何を計算しますか？

Accepted Answer

本ツールはMach数Mまたは面積比A/A*を入力として、等エントロピー関係式から温度比 T/T₀ = (1 + (γ-1)/2 × M²)⁻¹、圧力比 P/P₀ = (T/T₀)^(γ/(γ-1))、密度比 ρ/ρ₀ = (T/T₀)^(1/(γ-1))、面積比 A/A* を計算します。垂直衝撃波モードでは下流Mach数M₂、圧力比P₂/P₁、温度比T₂/T₁も算出します。

Question 2

等エントロピーノズル計算機の使い方を教えてください。

Accepted Answer

①比熱比γ（空気=1.4、水蒸気=1.3、アルゴン=1.67）をスライダーで設定します。②入力モードを「Mach数」か「面積比A/A*」から選択します。③Mach数（0.01〜5.0）または面積比（1.0〜25.0）を入力します。④垂直衝撃波を計算する場合は「垂直衝撃波を追加」をONにして上流Mach数M₁を設定します。結果はノズル内分布グラフとA/A*曲線に即時反映されます。

Question 3

等エントロピー流れとは何ですか？どの場面で適用されますか？

Accepted Answer

等エントロピー流れは断熱（外部との熱交換なし）かつ可逆（粘性・衝撃波なし）な圧縮性流れで、エントロピーが一定です。ロケットノズル・ジェットエンジンノズル・風洞設計・安全弁の質量流量計算などに適用されます。喉部（A/A*=1）でM=1（音速）となり、喉部より下流でのみ超音速流れが実現します。現実のノズルでは摩擦・熱損失があるため、等エントロピー解はCFD解析の初期条件や設計上限値として使用されます。

Question 4

面積比A/A*に対してMach数の解が2つあるのはなぜですか？

Accepted Answer

A/A* vs Mach数の曲線はM=1（A/A*=1）を最小値として、亜音速側（M<1）と超音速側（M>1）の2つの枝を持ちます。たとえばA/A*=2.0に対して亜音速解M≈0.31と超音速解M≈2.20が存在します。コンバージェント-ダイバージェントノズルでは、背圧が十分に低いと超音速解が実現し、そうでなければ亜音速解または垂直衝撃波を伴う中間解になります。本ツールは両解を数値的に計算（Newton法反復）して表示します。

等エントロピーノズル流れ計算機 Gas Dynamics

流体・条件設定

垂直衝撃波 (Normal Shock)

ノズル内 Mach数分布

A/A* vs Mach数

流体特性比 (T/T₀, P/P₀, ρ/ρ₀) at M

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