ويك (فيزياء)

في ديناميكا الموائع ، قد يكون أثر التدفق إما:
- منطقة التدفق الدائري خلف جسم غير حاد متحرك أو ثابت، والناتجة عن اللزوجة ، والتي قد يصاحبها انفصال التدفق والاضطراب ، أو
- نمط الموجة على سطح الماء في اتجاه مجرى جسم في التدفق، أو الناتج عن جسم متحرك (مثل سفينة)، بسبب اختلافات الكثافة للسوائل فوق وتحت السطح الحر والجاذبية (أو التوتر السطحي ).
اللزوجة
منطقة الاضطراب هي منطقة التدفق المضطرب (غالباً ما يكون مضطرباً ) في اتجاه مجرى جسم صلب يتحرك عبر سائل، وينتج ذلك عن تدفق السائل حول الجسم.
بالنسبة لجسم غير انسيابي في تدفق خارجي دون سرعة الصوت ، مثل كبسولات أبولو أو أوريون أثناء الهبوط، ينفصل أثر الجسم بشكل كبير ، وتوجد خلفه منطقة تدفق عكسي يتحرك فيها التدفق باتجاه الجسم. تُلاحظ هذه الظاهرة غالبًا في اختبارات نفق الرياح للطائرات، وتكتسب أهمية خاصة عند استخدام أنظمة المظلات ، لأنه ما لم تمتد حبال المظلة إلى ما وراء منطقة التدفق العكسي، فقد لا تنتفخ المظلة وتنهار. تعاني المظلات التي تُفتح في آثار التدفق العكسي من نقص في الضغط الديناميكي ، مما يقلل من قوى السحب المتوقعة . غالبًا ما تُجرى محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية عالية الدقة لنمذجة تدفقات آثار التدفق العكسي، على الرغم من أن هذه النمذجة تنطوي على شكوك مرتبطة بنمذجة الاضطراب (مثل تطبيقات RANS مقابل LES )، بالإضافة إلى تأثيرات التدفق غير المستقر. تشمل التطبيقات العملية فصل مراحل الصواريخ وفصل حمولات الطائرات.
اختلافات الكثافة
في السوائل غير القابلة للانضغاط، كالماء، تتشكل موجة أمامية عند مرور المركبة المائية عبرها؛ ولأن هذه السوائل غير قابلة للانضغاط، فإنها تُزاح بدلاً من ذلك، مما ينتج عنه موجة. وكما هو الحال مع جميع أشكال الموجات ، تنتشر هذه الموجة من مصدرها حتى تُفقد طاقتها أو تُستنفد، عادةً بفعل الاحتكاك أو التشتت .
المعلمة غير البعدية محل الاهتمام هي عدد فرود .
نمط استيقاظ كلفن
تُنتج الطيور المائية والقوارب التي تتحرك عبر سطح الماء نمطًا من آثار الأقدام، تم شرحه رياضيًا لأول مرة من قبل اللورد كلفن ويُعرف اليوم باسم نمط آثار الأقدام لكلفن . [ 1 ]
يتكون هذا النمط من خطين من خطوط التخلف التي تشكل أذرع شكل حرف V، مع وجود مصدر التخلف عند رأس حرف V. من أجل حركة بطيئة بما فيه الكفاية، يتم إزاحة كل خط من خطوط التخلف عن مسار مصدر التخلف بحوالي arcsin(1/3) = 19.47 درجة ويتكون من موجات صغيرة مائلة بزاوية 53 درجة تقريبًا بالنسبة للمسار.
تأثيرات أخرى
يصف ما سبق شكل الموجة المثالي، حيث لا يكون لوسائل دفع الجسم أي تأثير آخر على الماء. عمليًا، عادةً ما يختلط نمط الموجة بين جبهات الموجة على شكل حرف V بتأثيرات ارتداد المروحة والدوامات خلف مؤخرة القارب (التي عادةً ما تكون مربعة الطرف).
تُشتق زاوية كلفن أيضًا لحالة المياه العميقة حيث لا يتدفق السائل بسرعات أو اتجاهات مختلفة تبعًا للعمق ("القص"). في الحالات التي يكون فيها الماء (أو السائل) خاضعًا للقص، قد تكون النتائج أكثر تعقيدًا. [ 2 ] كما أن نموذج المياه العميقة يُهمل التوتر السطحي، مما يعني أن مصدر الموجة كبير مقارنةً بطول الشعيرات الدموية .
استجمام
قد تحظر "مناطق منع إحداث الأمواج" إحداث أمواج في المراسي ، وبالقرب من نقاط الرسو، وعلى مسافة معينة من الشاطئ [ 3 ]، وذلك لتسهيل الأنشطة الترفيهية للقوارب الأخرى والحد من الأضرار التي تسببها الأمواج. ولا يُسمح للقوارب الضيقة المزودة بمحركات في القنوات البريطانية بإحداث موجة متكسرة (موجة كبيرة بما يكفي لتكوين موجة متكسرة ) على طول الضفاف، لأن ذلك يؤدي إلى تآكلها. ويقيد هذا القانون عادةً سرعة هذه القوارب إلى 4 عقد (4.6 ميل في الساعة؛ 7.4 كيلومتر في الساعة) أو أقل.
تُستخدم آثار الأمواج أحيانًا لأغراض ترفيهية. إذ يمكن للسباحين، وراكبي الدراجات المائية، والثدييات المائية كالدلافين، ركوب مقدمة هذه الآثار. وفي رياضة التزلج على الماء، تُستخدم آثار الأمواج كمنصة للقفز. كما تُستخدم أيضًا لدفع راكب الأمواج في رياضة ركوب الأمواج على الأمواج . وفي رياضة كرة الماء ، يستطيع حامل الكرة السباحة أثناء دفعها للأمام، مدفوعًا بآثار الأمواج الناتجة عن حركات الذراعين المتناوبة في سباحة الزحف ، وهي تقنية تُعرف بالمراوغة . علاوة على ذلك، في رياضة ماراثون الزوارق، يستغل المتنافسون آثار أمواج قوارب الكاياك الأخرى لتوفير الطاقة واكتساب ميزة، وذلك من خلال وضع قواربهم على آثار أمواج قوارب أخرى، بحيث تدفعها الأمواج.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ ويليام طومسون (1887) "حول أمواج السفن"، مؤسسة المهندسين الميكانيكيين، وقائع ، 38 : 409-34؛ الرسوم التوضيحية، ص 641-49.
- ↑ الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا، " حل لغز فيزيائي عمره 127 عامًا" ، Phys.org ، 21 أغسطس 2019. تاريخ الاطلاع: 22 أغسطس 2019
- ↑ BoatWakes.org، جدول المسافات
روابط خارجية
- ديناميكا الهواء للطائرات
- ديناميكا الموائع
- أمواج الماء
