그림과 같은 덕트에서의 유동이 아음속 유동일 때 속도 및 압력의 유동방… | [가스기사 필기] 19년 2회차 기출문제 상세 페이지

그림의 덕트는 흐름 방향(화살표 방향)으로 위·아래 벽이 서로 벌어지는 확대관(단면적이 증가하는 유로, 즉 디퓨저) 이다. 따라서 유동방향으로 $dA > 0$ 이다.
압축성 유동의 면적–속도 관계식 $\dfrac{dA}{A} = (M^2 - 1)\dfrac{dV}{V}$ 에서 아음속($M<1$) 이면 $M^2-1<0$ 이므로 $dA$ 와 $dV$ 의 부호가 반대다. 단면이 넓어지면 속도는 감소한다.
속도가 줄면 베르누이 관계 $P + \tfrac{1}{2}\rho V^2 = \text{const}$ 에 따라 운동에너지가 압력에너지로 바뀌므로 압력은 상승한다. 즉 아음속 확대관에서는 속도 감소·압력 증가가 된다.
반대로 초음속($M>1$)이었다면 같은 확대관에서 속도가 증가하고 압력이 감소한다. 아음속인지 초음속인지에 따라 결론이 뒤집히므로 마하수 조건을 반드시 확인해야 한다.