ロケットのノズル、音速について質問があります。

質問

ロケットのノズルについて勉強していたら気になることがでてきました‥。

ロケットのノズルは燃焼器の下流についていますが、ノズル部のマッハ数は既燃ガスの音速を用いればよいのでしょうか？

また、音速についても質問があります。

例えば、空気(音速340m/s)の中を、既燃ガス(音速1000m/s)が進んでいく場合、その流速が 500m/s のとき亜音速と考えられるのでしょうか？

空気中を既燃ガスが進む ＝ 既燃ガスが空気中を進む　というイメージなのですが

回答No.2

ElectricGamo · ベストアンサー

ご質問の趣旨は「どこの音速を使えばいいのか？」だと判断して回答します。

マッハ数は流速を“その場の”音速で割ったものですので、その場を流れているものが空気なのか既燃ガスなのかを判断した上で、その場を流れているガスのその場の音速を求めて計算してください。（その場だらけですみません。）

ノズル流れでは、ガスの膨張によりガスの温度が低下しますので音速も低下します。例えば、理想気体であれば、ノズルスロート部では、燃焼器の直後の音速の (2/(κ+1))^(1/2) だけ音速は小さくなります。

空気中を既燃ガスが進む場合も着目する場所の音速がいくつかで判断すればよいでしょう。混合が進んでいなければ既燃ガスの音速から亜音速です。

お礼

なるほど。勉強になりました。ありがとうございました。

回答No.1

ohkinu1972

ノズル部のマッハ数は燃焼ガスの音速を使えばいいです。
逆にそれ以外を使うという場合、何を使えばいいか思いつきません。

空気中の音速については、
流路内でないオープンエアは詳しくないので良く分かりませんが、
空気とガスが混ざり合っていますから、場所によって違うと思います。

お礼

そうですか。ありがとうございました。勉強になりました。