پسار

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
زمانی که یک شی در گاز یا مایع حرکت می‏کند نیرویی در خلاف جهت حرکت شی به آن وارد می‏شود. یک کره در جریان استوکس در عدد رینولدز پایین نشان داده شده است.

نیروی پسار[۱] یا پسا (به انگلیسی: Drag) نامی است که در فیزیک و دینامیک سیالات به نیروهایی که در جهت بازداشتن اجسام از حرکت در درون سیالات کار می‌کنند، داده می‌شود.[۲] زمانی که جسمی درون سیال حرکت می‏کند برهم کنشی بین جسم و سیال رخ می‏دهد. تنش برشی به علت اثرات گرانروی و تنش‏های عمودی به علت فشار بر جسم وارد می‏شوند. به برآیند این نیروها در جهت سرعت جریان بالاسری نیروی پسار و عمود بر جهت سرعت جریان بالاسری نیروی برآ گفته می‏شود. در حالت کلی نیروی پسار را می‏توان به فرم زیر نوشت.[۳]

F_D\, =\, \int dF_x\, =\, \int p cos \theta\, dA\, +\, \int \tau_w\, sin \theta\, dA

که \theta زاویه بین جهت سرعت سیال و نیروی عمودی بر سطح است. در حالت کلی محاسبه توزیع تنش و فشار بر جسم دشوار است لذا برای محاسبه نیروی پسار از روش‏های تجربی استفاده می‏شود. آزمایش‏هایی که در تونل باد، تونل آب و یا دیگر روش‏های ابداعی بر روی مدل کوچک انجام می‏شود می‏تواند توسط تحلیل ابعادی به پیش نمونه مرتبط گردد. یکی از اعداد بدون بعد که در محاسبه نیروی پسار استفاده می‏شود ضریب درگ است که خود تابعی از دیگر اعداد بدون بعد رینولدز، ماخ، فرود و زبری نسبی سطح \varepsilon\,/\mathit{l}\, است.










انواع نیروی پسار[ویرایش]

شکل و جریان پسای فشاری پسار اصطکاکی
Flow plate.svg 0% 100%
Flow foil.svg ~10% ~80%
Flow sphere.svg ~90% ~10%
Flow plate perpendicular.svg 100% 0%


نیروی پسار اصطکاکی بخشی از نیروی پسار است که به تنش برشی بر سطح جسم ارتباط دارد. این نیرو نه تنها تابع بزرگی تنش برشی بلکه به جهت گیری سطحی که بر آن عمل می‏کند نیز بستگی دارد. اگر جسم سطحی به موازات جهت سرعت جریان باشد تمام تنش برشی در نیروی پسار نقش دارد ولی اگر سطح عمود بر جهت سرعت جریان باشد تنش برشی هیچ نقشی در نیروی پسار ندارد. در حالت کلی برای اجسام با اشکال متفاوت تنش برشی موثر بر نیروی پسار چیزی بین این دو حالت حدی است. از آنجایی که گرانروی اکثر سیالاتی که استفاده می‏شود کم است لذا نیروی پسار اصطکاکی نقش کمی در نیروی پسار کلی دارد. اگر بر اساس اعداد بدون بعد این موضوع بیان شود یعنی در رینولدزهای بالا نقش تنش برشی در نیروی پسار کم خواهد بود. برای اجسام خط جریانی یا در رینولدزهای پایین بیشتر نیروی پسار ناشی از تنش برشی است. نیروی پسار اصطکاکی با توجه به رابطه زیر به دست می‏آید

F_{Df}\, =\, \tfrac12\, \rho\, v^2\, C_{Df}\, A

که در آن C_{Df} ضریب پسار که تابعی از رینولدز و زبری نسبی سطح است. V سرعت حرکت جسم در سیال است. A سطح مقطع جسم است و برای اجسام با سطح مقطع متغیر، مساحتی معادل است که باید در تعیین ضریب درگ مشخص گردد. ρ هم چگالی سیال است.

پسار فشاری بخشی از نیروی پسار است که ناشی از فشار بر روی سطح جسم است. به علت تاثیرپذیری زیاد از شکل جسم به پسار شکلی نیز معروف است. پسار فشاری به بزرگی و همچنین جهت گیری سطحی که بر آن اعمال می‏شود بستگی دارد. برای مثال در سطحی موازی جهت حرکت سیال نیروی فشاری عمود بر جهت سرعت سیال وارد می‏شود و لذا در نیروی پسار هیچ تاثیری ندارد در حالی که برای سطحی عمود بر جهت جریان همه نیروی پسار ناشی از پسار فشاری خواهد بود. همانند پسار اصطکاکی برای اجسام با اشکال مختلف نسبت نیروی پسار فشاری بین این دو حالت حدی خواهد بود.

پانویس[ویرایش]

  1. واژه «پسار» از پیشنهادهای فرهنگستان است و پیش‌تر در متن‌های هوانوردی فارسی به آن «پسا» می‌گفتند.
  2. Currie, I. G. Fundamental Mechanics of Fluids, McGraw-Hill, Inc., 1974. ISBN 0-07-014950-X
  3. Munson(2002), p536, eq9-2

منابع[ویرایش]

  • Currie, I. G. Fundamental Mechanics of Fluids, McGraw-Hill, Inc., 1974. ISBN 0-07-014950-X
  • Munson B.R. Fundamentals of Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc., 2002. ISBN 0-471-44250-X