ノズル

ノズルは、密閉されたチャンバーまたはパイプから出る（または入る）流体の流れの方向または特性（特に速度を上げる）を制御するように設計された装置です。

ノズルは、断面積の異なるパイプまたはチューブであることが多く、流体 (液体または気体) の流れを誘導または変更するために使用できます。ノズルは、そこから出る流れの流量、速度、方向、質量、形状、および/または圧力を制御するためによく使用されます。ノズルでは、流体の速度は圧力エネルギーを犠牲にして増加します。

無料辞書『ウィクショナリー』で「ノズル」を調べてください。

ガスジェット、流体ジェット、またはハイドロジェットは、周囲の媒体に一貫した流れでガスまたは流体を噴射するためのノズルです。ガスジェットは、ガスストーブ、オーブン、またはバーベキューでよく見られます。ガスジェットは、電灯が開発される前は、照明によく使用されていました。他の種類の流体ジェットは、エンジンへの燃料の流れを調節するために滑らかな調整済みオリフィスが使用されるキャブレターや、ジャグジーやスパで使用されています。

もう一つの特殊なジェットは、層流ジェットです。これは、圧力と流れをスムーズにする装置が組み込まれたウォータージェットで、その名の通り層流を生み出します。これにより、噴水に良い結果が得られます。

フォーム ジェットは、ガスや液体の代わりに泡を使用する別のタイプのジェットです。

高炉や鍛冶場に熱風を送り込むために使われるノズルを羽口といいます。

ジェットノズルは、天井ディフューザーによる空気の分配が不可能または実用的でない大きな部屋でも使用されます。ジェットノズルを使用するディフューザーはジェットディフューザーと呼ばれ、空気を分配するために側壁領域に配置されます。給気と室内空気の温度差が変化すると、給気流は上向きに偏向して暖かい空気を供給したり、下向きに偏向して冷たい空気を供給したりします。^[1]

多くの場合、ノズルの目的は、圧力と内部エネルギーを犠牲にして、流れる媒体の運動エネルギーを増加させることです。

ノズルは、収束型（流れの方向に沿って、広い直径からより小さい直径に狭まる）または発散型（小さい直径から大きい直径に広がる）として説明できます。ラバル ノズルには、収束セクションの後に発散セクションがあり、収束発散型（CD）ノズル（「コンディ ノズル」）と呼ばれることがよくあります。

収束ノズルは亜音速流体を加速します。ノズル圧力比が十分に高い場合、流れは最も狭いポイント（つまり、ノズルスロート）で音速に達します。この状況では、ノズルが詰まっていると言われます。

ノズル圧力比をさらに増加し​​ても、スロートマッハ数は1 より大きくなりません。下流 (つまりノズルの外側) では、流れは超音速まで自由に拡張できますが、音速は絶対温度の平方根に比例して変化するため、マッハ 1 は高温ガスにとっては非常に高い速度になる可能性があります。この事実は、極超音速の流れが必要で、さらに音速を上げるために推進剤の混合物を意図的に選択するロケット工学で広く使用されています。

発散ノズルは、流れが亜音速の場合は流体を遅くしますが、音速または超音速の流体の場合は加速します。

したがって、コンバージェント-ダイバージェント ノズルは、コンバージェント セクションで詰まった流体を超音速まで加速できます。この CD プロセスは、コンバージェント ノズルを外部で超音速に拡張させるよりも効率的です。ダイバージェント セクションの形状により、横方向の成分が推力に寄与しないため、逃げるガスの方向が真後ろになることも保証されます。

ジェット排気は燃料の燃焼から得られるエネルギーから推力を生み出す。高温のガスは外気よりも高圧で、推進ノズルを通ってエンジンから排出され、ガスの速度を上昇させる。^[2]

推力を生み出すには、排気速度が航空機の速度よりも速くなければなりませんが、速度差が大きすぎると燃料が無駄になります (推進効率が悪い)。亜音速飛行用のジェット エンジンは、音速の出口速度を持つコンバージェント ノズルを使用します。戦闘機やSST航空機 (コンコルドなど) に使用されるような超音速飛行用のエンジンは、コンバージェント エンジン ノズルの発散延長部を使用して排気を超音速まで加速することで、超音速飛行に必要な高い排気速度を実現します。

ロケット モーターは、面積比が非常に大きく、したがって圧力比が非常に高い収束拡散ノズルを使用することで、推力と排気速度を最大化します。推進質量はすべて機体によって運ばれるため、質量流量は重要であり、非常に高い排気速度が望まれます。

磁気ノズルは、VASIMR などのいくつかのタイプの推進にも提案されており、VASIMRでは、プラズマの流れは固体の壁ではなく 磁場によって方向付けられます。

多くのノズルは非常に細かい液体の噴霧を生成します。

• アトマイザーノズルは、スプレー塗装、香水、内燃機関のキャブレター、消臭剤や制汗剤のスプレー、その他多くの類似の用途に使用されます
• 空気吸引ノズルは、円錐形のノズルの開口部を使用して、水ベースの泡 (CAFS/AFFF/FFFP) の流れに空気を注入し、濃縮液を「泡立てる」ものです。泡消火器や泡ハンドラインに最もよく見られます。
• 渦流ノズルは液体を接線方向に噴射し、液体は中心に向かって渦を巻き、中央の穴から排出されます。渦流により、スプレーは円錐状に噴出します。

掃除機のノズルにはさまざまな形状があります。掃除機ノズルは掃除機で使用されます。

一部のノズルは、特定の形状の流れを生成するように形作られています。たとえば、押し出し成形は、特定の断面を持つ金属やプラスチックなどの材料を製造する方法です。このノズルは、通常、ダイと呼ばれます。

• 消防ホース#消防ホースとノズルにかかる力
• ロケットエンジンノズル
• セルン

無料辞書『ウィクショナリー』で「ノズル」を調べてください。

• 「ノズル設計（収束/発散 - CD ノズル）」NASA。2009年 3 月 20 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1 月 19 日閲覧。