الضغط الساكن

في ميكانيكا الموائع، يشير مصطلح الضغط الساكن إلى أحد حدود معادلة برنولي، والتي تُكتب على النحو التالي: الضغط الساكن + الضغط الديناميكي = الضغط الكلي . ولأن قياسات الضغط عند أي نقطة في المائع تُعطي دائمًا قيمة الضغط الساكن، غالبًا ما يُحذف مصطلح "الساكن". أما في تصميم وتشغيل الطائرات ، فيُقصد بالضغط الساكن ضغط الهواء في نظام الضغط الساكن للطائرة .

يُعدّ مفهوم الضغط أساسيًا في دراسة الموائع. ويمكن تحديد الضغط عند كل نقطة في جسم سائل، بغض النظر عما إذا كان السائل متحركًا أم لا. ويمكن قياس الضغط باستخدام جهاز قياس الضغط السائل ، أو أنبوب بوردون ، أو عمود الزئبق، أو طرق أخرى متنوعة.

ينبثق مفهوما الضغط الكلي والضغط الديناميكي من معادلة برنولي، وهما ذوا أهمية بالغة في دراسة جميع تدفقات الموائع. هذان الضغطان ليسا ضغطًا بالمعنى المعتاد، إذ لا يمكن قياسهما باستخدام مستشعر ضغط . ولتجنب أي لبس محتمل عند الإشارة إلى الضغط في ديناميكا الموائع، يستخدم العديد من الباحثين مصطلح الضغط الساكن لتمييزه عن الضغط الكلي والضغط الديناميكي ؛ فمصطلح الضغط الساكن مطابق لمصطلح الضغط ، ويمكن تحديده عند أي نقطة في مجال تدفق المائع. ويمكن قياس الضغط الساكن في المائع المتدفق باستخدام ثقب أو أنبوب عمودي على اتجاه التدفق.

في كتاب الديناميكا الهوائية ، كتب إل جيه كلانسي ^{[ 1 ]} : "لتمييزه عن الضغوط الكلية والديناميكية، فإن الضغط الفعلي للسائل، والذي لا يرتبط بحركته ولكن بحالته، غالبًا ما يشار إليه بالضغط الساكن، ولكن عندما يتم استخدام مصطلح الضغط وحده فإنه يشير إلى هذا الضغط الساكن."

تُعدّ معادلة برنولي أساسيةً في ديناميكيات الموائع غير القابلة للانضغاط . في العديد من حالات تدفق الموائع ذات الأهمية، تكون التغيرات في الارتفاع ضئيلة ويمكن إهمالها. مع هذا التبسيط، يمكن التعبير عن معادلة برنولي للتدفقات غير القابلة للانضغاط كما يلي ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

${\displaystyle P+{\frac {1}{2}}\rho v^{2}=P_{0},}$

أين:

• ${\displaystyle P\;}$هو الضغط الساكن،
• ${\displaystyle {\frac {1}{2}}\rho v^{2}}$هو الضغط الديناميكي ، ويرمز إليه عادةً بـ${\displaystyle q\;}$،
• ${\displaystyle \rho \,}$هي كثافة السائل،
• ${\displaystyle v\,}$هي سرعة التدفق ، و
• ${\displaystyle P_{0}\;}$هو الضغط الكلي الذي يكون ثابتاً على طول أي خط انسيابي . ويُعرف أيضاً بضغط الركود .

لكل نقطة في سائل يتدفق بثبات، بغض النظر عن سرعة السائل عند تلك النقطة، ضغطها الساكن الخاص.${\displaystyle P}$الضغط الديناميكي${\displaystyle q}$والضغط الكلي${\displaystyle P_{0}}$من المرجح أن يختلف الضغط الساكن والضغط الديناميكي اختلافًا كبيرًا في جميع أنحاء المائع، لكن الضغط الكلي يظل ثابتًا على طول كل خط انسيابي. في التدفق غير الدوراني ، يكون الضغط الكلي متساويًا على جميع الخطوط الانسيابية، وبالتالي يظل ثابتًا في جميع أنحاء التدفق. ^{[ 5 ]}

يمكن تلخيص الشكل المبسط لمعادلة برنولي في المعادلة اللفظية التالية التي يسهل تذكرها: ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

الضغط الساكن + الضغط الديناميكي = الضغط الكلي .

يُعد هذا الشكل المبسط لمعادلة برنولي أساسيًا لفهم تصميم وتشغيل السفن والطائرات منخفضة السرعة ومؤشرات سرعة الهواء للطائرات منخفضة السرعة - أي الطائرات التي ستكون سرعتها القصوى أقل من حوالي 30٪ من سرعة الصوت .

ونتيجة للفهم الواسع النطاق لمصطلح الضغط الساكن فيما يتعلق بمعادلة برنولي، فإن العديد من المؤلفين ^{[ 9 ]} في مجال ديناميكا الموائع يستخدمون أيضًا الضغط الساكن بدلاً من الضغط في التطبيقات غير المرتبطة مباشرة بمعادلة برنولي .

يقدم معهد المعايير البريطانية ، في معجمه القياسي ^{[ 10 ]} للمصطلحات الملاحية ، التعريف التالي:

4412 الضغط الساكن: الضغط عند نقطة على جسم يتحرك مع السائل.

يُعد نظام الضغط الساكن للطائرة المدخل الرئيسي لمقياس الارتفاع الخاص بها ، كما أنه، إلى جانب نظام ضغط بيتوت ، يقوم بتشغيل مؤشر سرعة الهواء . ^{[ 11 ]}

يُفتح نظام قياس الضغط الساكن على السطح الخارجي للطائرة عبر فتحة صغيرة تُسمى منفذ الضغط الساكن ، مما يسمح باستشعار الضغط الجوي المحيط على الارتفاع الذي تحلق عليه الطائرة. أثناء الطيران، يختلف ضغط الهواء قليلاً في مواقع مختلفة حول السطح الخارجي للطائرة، لذا يجب على المصممين اختيار مواقع منافذ الضغط الساكن بعناية. أينما وُجدت هذه المنافذ، فإن ضغط الهواء الذي تقيسه يتأثر عمومًا بزاوية الهجوم اللحظية للطائرة . ^{[ 12 ]} يُسبب الفرق بين هذا الضغط المُقاس والضغط الجوي الفعلي (على الارتفاع) خطأً طفيفًا في موضع الارتفاع وسرعة الهواء المُشار إليهما في الأجهزة. ^{[ 13 ] [ 14 ]} يهدف المصمم عند تحديد موقع منفذ الضغط الساكن إلى تقليل خطأ الموضع الناتج عبر نطاق تشغيل الطائرة من حيث الوزن وسرعة الهواء.

يصف العديد من المؤلفين الضغط الجوي على الارتفاع الذي تحلق فيه الطائرة بأنه الضغط الساكن للتيار الحر . ويتبنى مؤلف واحد على الأقل منهجًا مختلفًا لتجنب الحاجة إلى مصطلح " الضغط الساكن للتيار الحر ". كتب غرايسي: "الضغط الساكن هو الضغط الجوي على مستوى طيران الطائرة". ^{[ 15 ] [ 16 ]} ثم يشير غرايسي إلى ضغط الهواء عند أي نقطة قريبة من الطائرة باسم الضغط الساكن المحلي .

يُستخدم مصطلح الضغط (الهيدرو) الساكن أحيانًا في علم سكون الموائع للإشارة إلى ضغط المائع عند عمق محدد فيه. في هذا العلم، يكون المائع ساكنًا في كل مكان، ولا تنطبق مفاهيم الضغط الديناميكي والضغط الكلي. وبالتالي، فإن استخدام مصطلح الضغط أقل عرضة للالتباس ، إلا أن بعض الباحثين ^{[ 17 ]} يختارون استخدام مصطلح الضغط الساكن في بعض الحالات.

• قانون باسكال
• ضغط الركود
• الظروف القياسية لدرجة الحرارة والضغط

تصميم الطائرات وتشغيلها

• جرايسي، ويليام (1958)، قياس الضغط الساكن على الطائرات (ملف PDF) ، مركز لانغلي للأبحاث: NACA، TR-1364 ، تاريخ الاسترجاع 2023-04-07.
• جرايسي، ويليام (1980)، قياس سرعة الطائرات وارتفاعها (ملف PDF) ، مركز لانغلي للأبحاث: ناسا، RP-1046 ، تاريخ الاسترجاع 2023-04-07.
• جرايسي، ويليام (1981)، قياس سرعة الطائرة وارتفاعها ، نيويورك: جون وايلي وأولاده، ISBN 978-0-471-08511-9
• كيرمود، ألفريد كوتيريل (1972). ميكانيكا الطيران . لندن: مجموعة لونغمان المحدودة. ISBN 0-582-23740-8.
• لومباردو، ديفيد أ. (1999). أنظمة الطائرات (  الطبعة الثانية). نيويورك: ماكجرو هيل. ISBN 0-07-038605-6.

ديناميكا الموائع

• كلانسي، إل جيه (1975). الديناميكا الهوائية . لندن: دار بيتمان للنشر المحدودة. رقم ISBN 0-273-01120-0.
• ستريتر، في إل (1966). ميكانيكا الموائع . نيويورك: ماكجرو هيل.