تصميم انسيابي

قاطرة بخارية مرممة بريطانية of the former London, Midland and Scottish (LMS) Railway, Princess Coronation Class No. 6229 Duchess of Hamilton, June 6, 2009. The locomotive was built as a streamliner in 1938, and was exported to الولايات المتحدة (painted as Class sister No. 6220) for a 3,000 mile tour and visit to the 1939 New York World's Fair, before returning in 1942. The streamlining was removed in 1947 for ease of maintenance. She was re-streamlined in 2009 وهو معروض في المتحف الوطني للسكك الحديدية في يورك. (منظر جانبي)

التَّصميم الانسيابي Streamlining تشكيل جسم بحيث تكون المقاومة المؤثرة فيه أقل ما يمكن أثناء حركته في الموائع (سائل أو غاز). يتوقف أفضل شكل انسيابي لجسم على ما إذا كان يتحر ك أقل أو أكثر من سرعة الصوت في المائع. فلكي يتحرك بسرعة أقل من سرعة الصوت، ينبغي أن يكون الجسم غير حاد بدرجة كبيرة، ومستدير المقدمة، وأن يكون مستدقًا إلى نهاية الذيل. فالغواصات والطائرات، التي تطير بسرعة أقل من سرعة الصوت، تُصمم بهذا الشكل. وفي الطبيعة خلق الله سبحانه وتعالى الأسماك بهذا الشكل الانسيابي. أما الحركة التي تفوق سرعة الصوت، فتتطلب أن يكون للجسم شكل حاد في المقدمة، لكي تقل آثار موجات الاصطدام. والطائرات فوق الصوتية وكذلك الصواريخ تتخذ هذا الشكل.

آثار التصميم الانسيابي. يبدي هذا الجسم الانسيابي ـ أدناه إلى اليمين ـ أقل مقاومة للسائل الذي يمر عبره. أما الجسم المستدير ـ أدناه إلى اليسار ـ فهو يحدث تيارًا معاكسًا يزيد من مقاومته للسائل.

وتسمى قوة المقاومة التي تؤثر في الجسم أثناء عبوره المائع قوة السحب. وتعتمد قوة السحب التي تؤثر في الجسم على مدى سهولة انسياب المائع حول الجسم. والمسار الذي يتخذه أي جزء من المائع، ويمر حول الجسم في انسياب منتـظم، يسمى انسيابًا. وإذا كان الجسم انسيابيًا، فإن الانسيابات تتفرق بانتظام عند المقدمة، وتمر بانتظام حول الجسم، ثم تلتقي عند الذيل.

The 1949Tatra shows that streamlining inspired by Chrysler Airflow ignited a fashion for streamlined motor cars in 1930s Europe which continued to be influential بعد الحرب العالمية الثانية.

The A.L.F.A 40/60 HP prototype (ألفا روميو) (1913).

preserved Metro Van في 2012

أما إذا لم يكن الجسم انسيابيًا، فإن المائع يدوِّم ويدور بعنف عندما يمر حول الجسم. وتُعرف هذه الحركات بالدوامات الهوائية. وقد ينفصل المائع عن سطح الجسم فيحدث فراغًا جزئيًا خلفه. ويزداد مقدار قوة السحب، بسبب انعدام قوة الضغط خلف الجسم لموازنة قوة الضغط الأمامية.

ويمكن قياس آثار انسيابية الجسم في نفق هوائي؛ ففي النفق يهب الهواء مارًا بالجسم حتى يمكن قياس قوة السحب. ويمكن جعل الانسيابات مرئية، بإضافة دخان إلى الهواء عند عدة نقاط. فعندما يُختبر تعرض لوح مسطح، في وضع عمودي، لتدفق الهواء داخل النفق، يمكن رؤية الانسيابات تتلوى حول أطراف اللوح. يضطرب الهواء وراءه، مخلفًا تيارات دوامية، وفراغًا جزئيًا، وتكون قوة السحب الواقعة على اللوح كبيرة نسبيًا. ولدى اختبار جسم انسيابي تمامًا داخل نفق هوائي، يمكن رؤية الانسيابات خلف اللوح المسطح بمسار أكثر انتظامًا، ولا تحدث تيارات دوامية خلف الجسم وتقل مقاومة السحب.

وفضلاً عن شكل الجسم، فإن هناك ثلاثة عوامل تؤثر في قوة السحب هي 1ـ كثافة المائع 2ـ مساحة الجسم التي تتعرض للمائع 3ـ سرعة الجسم في المائع. وتتضاعف قوة السحب أيضًا، إذا تضاعفت مساحة الجسم المعرضة للمائع. ولكن إذا تضاعفت سرعة الجسم، فإن قوة السحب تتضاعف أربع مرات.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .