Kuyruk izi (fizik)

Akışkanlar dinamiğinde, kuyruk izi (veya gemilerde dümen suyu) şunlardan biri olabilir:
 Viskozite nedeniyle hareketli veya durağan bir küt cismin hemen arkasında oluşan, akış ayrılması ve türbülansın eşlik edebileceği geri sirkülasyon akış bölgesi veya
 Bir akış içindeki bir nesnenin aşağı akış yönünde su yüzeyinde oluşan veya hareketli bir nesne (örneğin bir gemi) tarafından üretilen; serbest yüzeyin üstündeki ve altındaki akışkanların yoğunluk farkları ve yerçekimi (veya yüzey gerilimi) nedeniyle oluşan dalga deseni.

Viskozite
küçükresim|upright=1.82|Havadaki dairesel bir silindirin arkasındaki izde oluşan Kármán girdap dizisinin görüntülemesi; akış, silindirin yanına yağ buharı salınarak görünür hale getirilmiştir.
Kuyruk izi, bir akışkan içinde hareket eden katı bir cismin aşağı akış yönünde oluşan ve akışkanın cisim etrafındaki akışından kaynaklanan bozulmuş akış (genellikle türbülanslı) bölgesidir.

Ses altı dış akışta bulunan küt bir cisim için, örneğin iniş ve alçalma sırasındaki Apollo veya Orion kapsülleri için, kuyruk izi büyük ölçüde ayrılmıştır ve cismin arkasında akışın cisme doğru hareket ettiği bir ters akış bölgesi bulunur. Bu olgu, uçakların rüzgâr tüneli testlerinde sıklıkla gözlemlenir ve özellikle paraşüt sistemleri söz konusu olduğunda önemlidir; çünkü paraşüt ipleri kanopiyi ters akış bölgesinin ötesine uzatmadığı sürece, paraşüt şişmeyebilir ve dolayısıyla sönebilir. Kuyruk izine konuşlandırılan paraşütler, beklenen sürükleme kuvvetlerini azaltan dinamik basınç açıkları yaşarlar.

Kuyruk izi akışlarını modellemek için genellikle yüksek duyarlıklı hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonları yapılır, ancak bu tür modellemeler, kararsız akış etkilerine ek olarak türbülans modellemesi (örneğin RANS'a karşı LES uygulamaları) ile ilgili belirsizlikler içerir. Örnek uygulamalar arasında roket kademe ayrılması ve uçak mühimmat ayrılması yer alır.

Yoğunluk farkları
Su gibi sıkıştırılamaz akışkanlarda (sıvılarda), bir deniz aracı ortam içinde hareket ettiğinde bir baş izi (baş dalgası) oluşur; ortam sıkıştırılamadığı için yer değiştirmek zorundadır ve bu da bir dalga ile sonuçlanır. Tüm dalga formlarında olduğu gibi, bu dalga da kaynağından dışa doğru yayılır ve enerjisi genellikle sürtünme veya dispersiyon (dağıltı) yoluyla yenilene kadar veya kaybolana kadar devam eder. İlgilenilen boyutsuz parametre Froude sayısıdır.

Diğer etkiler
Yukarıdakiler, cismin itki yönteminin su üzerinde başka bir etkisinin olmadığı ideal bir kuyruk izini (dümen suyunu) tanımlar. Pratikte, V şeklindeki dalga cepheleri arasındaki dalga deseni, genellikle pervane ters akıntısı (çürük su, backwash) ve teknenin (genellikle kare uçlu) kıç tarafındaki girdap etkileriyle karışır.

Kelvin açısı ayrıca, akışkanın derinliğin bir fonksiyonu olarak farklı hız veya yönlerde akmadığı ("makaslama" veya "kayma" olmayan) derin su durumu için türetilmiştir. Suyun (veya akışkanın) makaslamaya sahip olduğu durumlarda sonuçlar daha karmaşık olabilir.Norwegian University of Science and Technology, "A 127-year-old physics riddle solved " (127 yıllık bir fizik bilmecesi çözüldü), Phys.org, 21 Ağustos 2019. Erişim tarihi: 22 Ağustos 2019 Ayrıca derin su modeli, dalga kaynağının kılcallık uzunluğuna kıyasla büyük olduğu anlamına gelen yüzey gerilimini ihmal eder.

Eğlence ve spor
"Kuyruk izi oluşturmama bölgeleri" (No wake zones), diğer teknelerin faaliyetlerini kolaylaştırmak ve dümen suyunun neden olduğu hasarı (erozyonu) azaltmak amacıyla marinalarda, demirleme yerlerinin yakınında ve kıyıdan belirli bir mesafe içinde dümen suyu oluşturulmasını yasaklayabilir.BoatWakes.org, Table of distances  (Mesafe tablosu) Britanya kanallarındaki motorlu kanal teknelerinin (narrowboats), kıyılar boyunca kırılan bir dalga oluşturacak büyüklükte bir kuyruk izi yaratmasına, kıyıları aşındırdığı için izin verilmez. Bu kural normalde bu tekneleri  veya daha düşük bir sürat ile sınırlar.

Kuyruk izleri (dümen suları) zaman zaman eğlence amaçlı kullanılır. Yüzücüler, kişisel deniz taşıtı kullananlar ve yunuslar gibi su memelileri bir izin ön kenarına binebilirler. Wakeboard sporunda iz, bir atlama rampası olarak kullanılır. İz ayrıca wakesurfing sporunda bir sörfçüyü itmek için de kullanılır. Sutopu sporunda, top taşıyıcı kraul vuruşta kol hareketlerini değiştirerek oluşturduğu iz ile topu ileri iterek yüzebilir; bu teknik dribling olarak bilinir. Ayrıca, kano maratonu sporunda yarışmacılar, enerji tasarrufu sağlamak ve avantaj elde etmek amacıyla diğer kanoların izini kullanırlar; teknelerini bir başkasının izine oturtarak yıkama (wash) etkisiyle itilmelerini sağlarlar.

 Ayrıca bakınız 
 Kuyruk türbülansı
 Kármán girdap dizisi

Kaynakça

Dış bağlantılar

 Tekne izlerinin neden olduğu erozyon (İngilizce)
 NIST detaylı türetimi (İngilizce)

Kategori:Uçak aerodinamiği
Kategori:Akışkanlar dinamiği
Kategori:Dalgalar (su)