큰 탱크에 정지하고 있던 압축성 유체가 등엔트로피 과정으로 수축-확대 … | [가스기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

그림의 세 진술은 각각 노즐의 수축 부분·목(throat)·확대 부분에서의 속도가 초음속이다라는 내용이다. 큰 탱크에서 정지해 있던 유체가 등엔트로피로 흘러 출구에서 초음속이 되는 축소-확대(라발) 노즐의 속도 분포를 묻고 있다.
탱크에서 출발한 유체는 속도가 0이므로 수축 부분은 아음속이며, 이 구간에서는 단면적이 줄어들수록 가속된다. 가속이 계속되어 목에서 정확히 음속(Ma = 1)에 도달한다. 목에서 초음속이 될 수는 없다.
목을 지나 확대 부분에 들어가면 이미 Ma > 1이므로 단면적이 넓어질수록 오히려 더 빨라져 초음속이 되고, 그 상태로 출구에 도달한다.
따라서 옳은 진술은 확대 부분에서의 속도가 초음속이라는 것 하나뿐이다.