جریان پسرو
جریان پسرو (انگلیسی: Slipstream) به ناحیهای از عقبِ یک جسم متحرک میگویند که در آن، دنباله و رَدی از یک سیال (معمولاً آب یا هوا)، با سرعتی مشابه و قابل قیاس با جسم متحرک اصلی، در حرکت است.[۱] این واژه را برای ناحیهٔ متحرک نزدیک به جسمی که مایعی در اطرافش در حال حرکت است (مثلاً آبشیار پشت قایقها و کشتیهای تندرو)، نیز بهکار میبرند. اگر جریان پسرو در اثر توربولانس باشد، فشار کمتری از سیال پیرامونی شی دارد. اما اگر جریان، آرام باشد، فشار پشتِ جسم بیشتر از سیال پیرامونی است. شکل شی یا جسم، تعینکنندهٔ قدرت جریان پسرو است. در حالت معمول، هر چه جسمی آیرودینامیکتر باشد، جریان پسرو ضعیفتر است؛ مثلاً وقتی جلوی جسمی گرد و گلوهمانند است، آشفتگی کمتری ایجاد میشود و جریان آرام است.
مروری کلی
جریان پسرو که توسط جریان آشفته ایجاد میشود، فشار کمی کمتر از فشار سیال محیط اطراف جسم دارد. زمانی که جریان به صورت لایهای (لمینار یا آرام) باشد، فشار پشت جسم از فشار سیال اطراف بیشتر است. شکل جسم تعیینکننده شدت این اثر است. به طور کلی، هرچه یک جسم آیرودینامیکتر باشد، جریان پسروی آن کوچکتر و ضعیفتر خواهد بود. برای مثال، یک سطح جلویی مکعبی (نسبت به جهت حرکت جسم) با ذرات محیط با نرخ بالایی برخورد میکند و در نتیجه تکانه بیشتری از جسم به سیال منتقل میکند، نسبت به جسمی که شکل آیرودینامیکتری دارد. اَشکال گلولهایشکل، باعث ایجاد آشفتگی کمتر و جریان آرامتر میشود.
قسمت عقب باریکشده اجازه میدهد ذرات محیط سریعتر و آسانتر به هم بپیوندند نسبت به قسمتی که به صورت ناگهانی قطع شده باشد. این موضوع اثر فشار پایین در جریان پسرو را کاهش میدهد، اما همچنین اصطکاک سطحی را افزایش میدهد (در طراحیهای مهندسی، این اثرات باید متعادل شوند).
جریان پسرو
اصطلاح «جریان پسرو» به حالتی گفته میشود که یک جسم در جریان هوای پشت جسم دیگری حرکت میکند (اغلب اشیایی که در هوا حرکت میکنند، اگرچه لزوماً پرواز نمیکنند). اگر جسمی پشت جسم دیگری حرکت کند و هر دو با یک سرعت پیش بروند، جسم عقبی برای حفظ سرعت خود به نیروی کمتری نسبت به زمانی که بهطور مستقل حرکت میکند، نیاز خواهد داشت. این تکنیک که به آن «درفتینگ» نیز گفته میشود، توسط دوچرخهسواران استفاده میشود.
- دنبال کردن در جریان پسرو یک وسیله نقلیه موتوری دیگر، یا همان «درفتینگ»، باعث بهبود قابل توجه بازدهی سوخت به دلیل کاهش نیروی مقاوم هوا میشود. کاروانهای کامیون نمونهای رایج هستند که در بزرگراهها در صفی یکخطی به طول چند وسیله نقلیه حرکت میکنند. آزمایشها نشان دادهاند که این روش صرفهجویی قابل توجهی در مصرف سوخت ایجاد میکند.[۲] رانندگان مسابقات اتومبیلرانی نیز برای صرفهجویی در سوخت درفت میکنند تا بتوانند تعداد توقفهای سوختگیری را کاهش داده یا اغلب برای رسیدن به سرعت بالاتر قبل از خارج شدن از جریان و تلاش برای سبقت گرفتن از راننده دیگر، از این روش بهره میبرند. برای مثال، رانندهای که میخواهد از راننده پیشرو سبقت بگیرد، پشت سر او حرکت میکند و با بهرهگیری از جریان پسرو، سرعت کل خودرو بیشتر از راننده پیشرو خواهد شد.
- اثری مرتبط که به جای کاهش مقاومت هوا برای ایجاد نیروی برآر استفاده میشود «سِرفینگ گردابهای» برای اشیای پروازی است. شکلهای گسترده (فرم V) یا «رشتهها» که بسیاری از پرندگان مهاجر (بهویژه غازها) در آن پرواز میکنند، به پرندگان (بهجز البته پرنده جلو) اجازه میدهد با استفاده از سِرفینگ گردابهای از گردابههای یکدیگر بهره ببرند.[۳] پرندگان دیگر (مثلاً باکلان) که معمولاً حتی در سفرهای کوتاه به صورت نزدیک به هم پرواز میکنند، احتمالاً از این اثر نیز استفاده میکنند. استفاده از بالک برای کاهش مقاومت القایی ناشی از گردابههای نوک بال برای هواپیماها آزمایش شده است و میتواند بین ۱۰٪ تا ۲۹٪ صرفهجویی در مصرف سوخت ایجاد کند.[۴][۵][۶]
جریان پسروی مارپیچی
جریان پسروی مارپیچی، که به نامهای پراپواش، پراپ واش یا جریان پسروی پیچشی نیز شناخته میشود، جریان پسروی به شکل مارپیچ است که پشت ملخ چرخان یک هواگرد شکل میگیرد. بارزترین اثر ناشی از تشکیل جریان پسروی مارپیچی، تمایل به گردش دماغه به سمت چپ در سرعت پایین و تمام قدرت موتور (در هواپیماهای دارای ملخ چرخان ساعتگرد و محور مرکزی) است. این اثر به دلیل تأثیر جریان پسرو بر روی باله دم هواپیما ایجاد میشود: جریان پسرو باعث چرخش هوا حول محور طولی هواپیما میشود و این جریان هوا نیرویی بر باله دم وارد میکند که آن را به سمت راست هل میدهد. برای مقابله با این اثر، در برخی هواپیماها، جلوی باله (ثابتکننده عمودی) کمی از خط مرکزی منحرف شده است تا نیروی مخالفی ایجاد کند که نیروی ناشی از جریان پسرو را خنثی کند، هرچند این تنها در یک سرعت مشخص (معمولاً سرعت کروز) مؤثر است، مانند هواپیمای جنگنده هاوکر هاریکن در جنگ جهانی دوم.
جریان پسروی ملخ با افزایش سرعت هوا بر بخشی از بالها باعث افزایش نیروی برآ میشود. همچنین با تقویت جریان هوا بر روی بالها، سرعت توقف (واماندگی) هواپیما را کاهش میدهد.[۷]: ۶۱
منابع
- ↑ Recent studies of Train Slipstreams by Johnson, Dalley, and Temple
- ↑ Konvoi – Development and examination of the application of electronically coupled truck convoys on highways Aachen University study 2012 بایگانیشده در ۲۰۱۴-۰۴-۱۴ توسط Wayback Machine
- ↑ Drag Reduction from Formation Flight. Flying Aircraft in Bird-Like Formations Could Significantly Increase Range; Defense Technical Information Center; April 2002; Retrieved February 27, 2008
- ↑ NASA SKY SURFING FOR FUEL ECONOMY بایگانیشده در ۲۰۱۱-۰۴-۱۸ توسط Wayback Machine
- ↑ Cooney, Michael (October 11, 2012). "Air Force lab tests out 'aircraft surfing' technique to save fuel". Network World.
- ↑ Drinnon, Roger (11 October 2012). "'Vortex surfing' could be revolutionary". US Air Force. Archived from the original on 12 December 2012. Retrieved 23 November 2012.
- ↑ Davies, David P. (1971). Handling the Big Jets: An Explanation of the Significant Differences in Flying Qualities Between Jet Transport Aeroplanes and Piston Engined Transport Aeroplanes, Together with Some Other Aspects of Jet Transport Handling (به انگلیسی) (3rd ed.). Air Registration Board. ISBN 0903083019.