圧縮性流れ
圧縮性の流れは、ノズルの動作を決定する上で大きな役割を果たしている。断面積の変化に対して亜音速と超音速流とは異なる反応を示す。直径が流れの方向に狭まる先細ダクトを流れる亜音速流れは速度が増加するが、同一のダクトを通る超音速流の速度は低下する。一般に、先細ノズルを通る流れは常にマッハ 1 に向かう傾向がある。面積の縮小が音速に達するのに十分である場合は、チョーク(窒息)と呼ばれる現象が発生する。この場合、流れは窒息し、パイプに流入する流体の流量が制限されるか、最小面積の点(スロート)でのマッハ数が 1 に保たれるようにノズルに衝撃波が形成される。同様に、末広ノズルを通して音速流れは常に減速されるが、超音速流れは加速していく。流れのマッハ数と面積の関係は次式のようになる。
A A ∗ = 1 M [ 1 + ( γ − 1 2 ) M 2 ( γ + 1 2 ) ] γ + 1 2 ( γ − 1 ) {\displaystyle {\frac {A}{A^{*}}}={\frac {1}{M}}\left[{\frac {1+\left({\frac {\gamma -1}{2}}\right)M^{2}}{\left({\frac {\gamma +1}{2}}\right)}}\right]^{\frac {\gamma +1}{2(\gamma -1)}}}