技術士 第一次試験 専門科目 機械部門 流体工学 練習問題 第12問: 理想気体の圧縮性の流れ（ノズル内の流れと音速）に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

「先細ノズルでは、背圧をどれだけ下げても、出口のマッハ数は1を超えない」が適切です。NASA Glenn Research Center: Mass Flow Choking は、質量流量にはマッハ数1で最大の限界があり（チョーク）、断面積の変わる管では最も狭い所でチョークすると述べています。

先細ノズルで最も狭いのは出口なので、背圧を下げていくと出口でチョークし、それより下げても出口のマッハ数は1にとどまり、質量流量は増えません。チョークした流量は全圧に比例し、全温度の平方根に反比例するので、全温度を一定にして全圧を上げれば流量は増えます。

連続の式と運動量の式から dA/A＝(M²−1)dV/V となり、超音速（M＞1）では断面積が大きくなる所で加速します。音速は a＝√(κRT)（NASA Glenn Research Center: Isentropic Flow Equations）で、絶対温度の平方根に比例し、同じ温度なら圧力によりません。

先細ノズルでチョークが起こるのは最も狭い出口なので、背圧をどれだけ下げても出口のマッハ数は1を超えません。