| 音速ノズル |  |
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| 音速ノズルの原理 |
| 気体が流れる音速ノズル（図１）の上流側圧力と下流側圧力の差を大き くして、上下流の圧力比 （下流／上流）がある値（臨界圧力比）以下に なると、スロート部（一番狭いところ）を通る気体 の流速は音速に等し くなります。このことを、流れがチョークすると言います。 この時、スロート部における流速はノズルの下流状態に依存しなくなり、 いったん音速に達した 後は、圧力差が大きい限り（臨界圧力比以下） 音速から変化することは無くなります（図２）。 従って、臨界圧力比以下であれば、下流側の流れ場の変動によらず常に 一定流量を発生させること ができるので、可動部を持たない高精度な 流量計測が可能な流量計として利用できます。 理論的には、音速ノズルを流れる気体の質量流量は、気体のスロート部 の音速、密度、そしてスロ ート部の断面積によって決定されます。 しかし、実際には、スロート部に発生する境界層によって実際の有 効断面積が減少します。 さらには、主流部分の流れが加速されるために、流速分布にひずみが 生じることなどによって、実 際に流れる気体の質量流量は、理論的に 求められる質量流量よりも小さくなります。 この二つの流量の比を流出係数と呼び、これは実験的に決定しなけ ればなりません。 音速ノズルの流出係数は、ノズルスロート部での流れの状態を表す レイノルズ数の関数であるため 流出係数とレイノルズ数の関係を 実験で求めます。 従って、音速ノズルの流出係数を校正して求めれば、音速ノズル の上流側の圧力、温度を測定す ることにより、その時の気体の質量 流量が高精度に求まります。 |
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| システム事業部 | ||||||||
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