جریان پس‌رو

جریان پس‌رو () 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.Recent studies of Train Slipstreams by Johnson, Dalley, and Temple 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.Konvoi – Development and examination of the application of electronically coupled truck convoys on highways Aachen University study 2012  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.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 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.NASA SKY SURFING FOR FUEL ECONOMY Cooney, Michael (October 11, 2012). "Air Force lab tests out 'aircraft surfing' technique to save fuel". Network World.
 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.

 منابع 

رده:آیرودینامیک
رده:مقاله‌های دارای ویدئو