גרר (כוח)

במכניקת הזורמים, כוח הגְּרָר הוא הכוח המתנגד לתנועת גוף הנע בתוך זורם (נוזל או גז). מבחינה מתמטית, זהו הרכב המאמצים המופעלים על הגוף בכיוון ההפוך למהירות היחסית של הגוף ביחס לזורם.
באווירודינמיקה, כוח הגְּרָר, יחד עם כוח העילוי, מהווה את אחד משני הכוחות החשובים והמשמעותיים ביותר בתחום. סוגים שונים של תופעות מקושרות לגרר הכללי וניתן להפריד בין גרר צורה וגרר חיכוך (לרוב, משמעותי יותר) אשר שניהם תולדה של גרר אשר יוגדר בתור גרר טפילי. לעומת הגרר הטפילי, קיים גם גרר מושרה, המושפע בעיקר מצורת הגוף (הגאומטריה) הנע בזורם. התנהגות הגרר תלויה בתנאי הזרימה, המאופיינים על ידי מספר ריינולדס ומספר מאך. כוח גרר פועל הן בין גוף לבין זורם, והן בין שני זורמים שונים. באופן כללי, כוח הגרר תלוי בעיקר במהירות.

גרר חיכוך

גרר החיכוך מושפע ישירות מהמהירות היחסית של הגרר לעומת הנוזל. גרר זה מחייב בזבוז אנרגיה ההופכת לחום בדיסיפציה. גרר זה יהיה הגרר הדומיננטי ביותר כאשר צורת הגוף תדמה כמה שיותר לפלטה שטוחה ודקה.

גרר צורה

ככל שצורת הגוף הנע בזורם שונה מצורתה של פלטה דקה, כך קטנה השפעת גרר החיכוך ביחס להשפעת גרר הצורה. גרר הצורה במהותו הפיזיקלית נוצר עקב גלים המתקדמים בזורם והפרשי לחצים הפועלים על הגוף.

גרר מושרה

בגופים דמויי כנף, הגרר המושרה ייווצר כתוצאה מפילוג ערבולים הנפרשים לאורך הכנף. השפעתם תוכרע מאופן פרישתם על גבי הכנף ועוצמתם. כאשר פרופיל הכנף יהיה סופי, תהיה גם השפעה מורגשת למערבולות קצת הכנף.

גוף הנופל ממנוחה בזרימת סטוקס

במקרה פרטי בו גוף נופל ממנוחה בתוך זורם, מפתרון מאזן כוחות ניוטוני ושימוש בכוח הציפה נמצא כי את המהירות של הגוף הנופל נוכל לתאר באופן הבא:
כאשר  הוא קבוע הגרביטציה ו- הוא משתנה הזמן. אפשר לראות שבזמנים השואפים לאינסוף מהירות הגוף מתכנסת לערך קבוע, וגודל ניתן על ידי:
ובמקרה שהגוף הוא גוף בעל צורה ספרית, ג'ורג' גבריאל סטוקס פיתח את הביטוי הבא עבור המקדם :
כאשר  הוא רדיוס הספירה.
במקרה כזה נקבל כי כוח הגרר יקרא גרר סטוקס הדומיננטי בזרימות המאופיינות במספרי ריינולדס נמוכים ונוכל לכתוב:
לדוגמה, נניח גוף שצורתו ספרית בקירוב, הנע בתוך מים במהירות של  ורדיוסו . צמיגות המים בתנאים סטנדרטיים היא 
נקבל כי כוח הגרר הפועל עליו הוא , שהוא בקירוב כוח הגרר הפועל על חיידק הנע במים.

מקרה של גוף ללא פרופיל כנף - גרר צורה

עבור מספרי הריינולדס החלשים ביותר, הזורם יאיץ בחלקה הקדמי של הספירה ויעצור בחלקה האחורי, בנקודות סטגנציה. על פי משפט ברנולי, הלחץ קטן ואחר כך שוב גדל על מנת למצוא את אותם הערכים איתם התחיל. לפי פרדוקס ד'אלמבר: בלי צמיגות אין גרר. למעשה, הצמיגות מחזיקה את הלכידות של הנוזל וכאשר היא הופכת לפחות דומיננטית במספרי הריינולדס הגבוהים, מתקיים ניתוק זרימה שגורר איתו הפרדה של הזרימה. בגלל הרציפות, אפשר לתאר את שכבת הגבול כדקה מספיק כדי שללחץ יהיה ערך דומה לערך אשר נמצא בזורם הקרוב (עקרון הפשטת התאוריה של שכבת הגבול). מצד שני, מאוד קרוב לדופן, המהירות מאוד נמוכה עד כדי אפסית עקב תנאי האי החלקה. מצב זה מאפשר ללחץ הגבוה יחסית להסיט את שכבת הגבול בחלקה הקדמי של הספירה ולהעביר אותה לחלקה האחורי. במפגש הזרימה המציפה ושכבת הגבול האחורית, עקב הניתוק, תתחיל סחרחורת המפיצה ומבזבזת אנרגיה.
עם גוף ללא פרופיל כנף, סימטרי, כמו צילינדר עם חתך מעגלי, מתקבלות שתי סחרחורות סימטריות. הגדלה מתונה של המהירות תעדיף את אחת מהן וכאשר הקוטר של הסחרחורת הופך להיות בגודל קוטר הצילינדר היא תתנתק ותוחלף עם הסחרחורת הנמצאת בצד השני, תהליך שיגרום למעבר הערבולים של קרמן. הגדלה נוספת של מספרי הריינולדס משנה את מעבר המערבולות והופכות אותו למופרע.

מקרה של גוף בעל פרופיל דמוי כנף - גרר מושרה

כל זמן שהמערבולות לא מתנתקות, הן נשארות כלואות באזור המוקף בזרימה מציפה שבה הצמיגות של הנוזל לא לוקחת תפקיד משמעותי. דרך אחת לצמצם את הגרר היא לחזק את האזור בהוספת גוף למכשול. במצב כזה נאפשר להגביה את המהירות שבה יתבצע הניתוק.
כנף של מטוס גם בעלת פרופיל וגם דקה, תכונה המקרבת אותה לפלטה. בצורה כזו למעשה אנו מקבלים שליטה במידה מסוימת על גרר הצורה כשנשאף שהשפעתו לא תהיה גבוהה מדי. למרות זאת קיימת השפעה שמעבר אליה עלול להיווצר ערבול שיגרום להתנתקות עם הפחתה משמעותית של הגרר.

גרר גלים

במקרים מסוימים הכוללים הלם, מהירות הזרימה עלולה ליפול באופן פתאומי עד כדי כך שצורת זרימתה בהתאם למספר מאך המשתנה עוברת מקונפיגורציה על-קולית לקונפיגורציה תת-קולית, מקרה זה מבוטא בסוג נוסף של גרר המיוחס לצריכה נוספת של אנרגיה, מסוג שונה.