تعمل الديناميكا الهوائية الحديثة مع أحد التأثيرات الرئيسية التي تصبح ضرورية للطيران للطيران. يُعرف هذا التأثير باسم تأثير كواندا. من الصعب تفسير تأثير كواندا ، لكنه يصبح عنصرًا مهمًا للغاية بحيث أصبح أساسًا لتطوير المركبات الجوية.
في هذه المقالة سنخبرك ما هو تأثير كواندا وأهميته.
ما هو تأثير كواندا
لتوضيح هذا التأثير، تخيل شمعة مضاءة. إذا أطفأنا هذه الشمعة فسيكون ذلك فوريًا. إذا قمنا بنفس التمرين ولكن وضعنا صندوقًا بحجم معقول بين الشمعة وبيننا. الشيء الأكثر طبيعية الذي يمكن أن نفكر فيه هو أنه إذا نفخنا فإن الهواء سوف يتشتت إلى الجانبين ولن يضرب الشراع. ولكن إذا استخدمنا زجاجة نبيذ بدلاً من علبة، فإن النتيجة لن تكون هي نفسها. المنطق يقودنا إلى الاعتقاد بأن الهواء سوف يتفرق أيضًا إلى الجانبين ولن يطفئ الشمعة.
على الرغم من أنه يبدو مفاجئًا إلى حد ما ، يمكن إطفاء الشمعة بفضل تأثير كواندا. وهذا هو يشرح تأثير كواندا انحناء السوائل عندما تتلامس مع جسم صلب. تكتسب السوائل تغيرًا في الحركة والإزاحة عندما تصطدم بجسم صلب.
يمكن القول أن تأثير كواندا هو سلسلة من الأحداث القادرة على وصف سلوك مائع عندما يصطدم بسطح. يتم استخدامه كمبدأ ينص على أن جميع السوائل تميل إلى الانجذاب إلى الأسطح القريبة بدلاً من الارتداد أو الانحراف. وهذا هو عكس ما حدث مع المادة الصلبة. إذا اصطدم جسم صلب بجسم صلب آخر، فمن الطبيعي أن يرتد وينحرف عن مساره. ومع ذلك، في حالة السوائل، فإنها تنجذب إلى سطح المادة الصلبة.
للتعمق أكثر في مجال الطيران, فمن المستحسن دراسة المبادئ التي تحكم طيران الطائرات.
تجربة لتأكيد تأثير كواندا
إذا أجرينا التجربة المذكورة أعلاه ، يمكننا أن نرى أن الهواء يميل إلى اتباع المسار المنحني للزجاجة بدلاً من الانحراف إلى الجوانب. إذا ألقينا كرة تنس على زجاجة النبيذ ، فإننا نرى أن مسار الكرة سيتغير ، لكنه لن يكون موازيًا لمحيط الزجاجة. هذا يساعدنا على استخراج المعلومات اللازمة ل تعلم أن السائل سوف يتبع المسار حول مادة صلبة.
وبعبارات بسيطة، فإن لزوجة الهواء هي العامل الرئيسي لحدوث تأثير كواندا. عندما يصطدم السائل لأول مرة بجسم ذو محيط ناعم ومنحني، فإن لزوجة السائل هي التي تجعل الجسيمات تميل إلى الالتصاق بسطح المادة الصلبة. بهذه الطريقة يتم إنشاء طبقة موحدة ومتوازية حول جسم المادة الصلبة. يمكن مقارنة هذا الميل إلى تشكيل نوع من الورقة حول محيط الجسم بالبلاستيك.
كل الجسيمات في السائل ، في هذه الحالة الهواء ، ثم تؤثر على الجسم وتولد طبقات جديدة موازية للطبقة الأولى. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء الانحراف في مسار السوائل.
الفائدة والأهمية
تم إثبات تأثير كواندا ويستخدم يوميًا في الطيران وسباق السيارات. من المهم أن نفهم أنه من أجل تحسين شكل السيارة، فإن تأثير احتكاك الهواء أمر ضروري. إذا علمنا أن جزيئات السوائل تلتصق بالسطح، فيمكننا تصميم أشكال ديناميكية هوائية أفضل. ومن الأمثلة الشائعة الاستخدام لتأثير كواندا سيارات الفورمولا 1 ذات المقعد الواحد. تستفيد المنطقة ذات العوامات الجانبية من تأثير كواندا لتوجيه كميات كبيرة من الهواء نحو مناطق محددة، مثل الجزء السفلي، والناشرات، والمفسدات. تؤثر كل هذه العناصر في السيارة ذات المقعد الواحد بشكل مباشر على قوة القبضة أو السرعة القصوى.
وقد جعل هذا من تأثير كواندا أحد الركائز الأساسية لرياضة السيارات والطيران. ويحدث الشيء نفسه مع الطائرات. على الأجنحة، يخضع مسار الهواء لانحناء طفيف يساعد على توليد القوى التي تبقي الطائرة في الهواء. الهواء منحني، ومع الانخفاض وقانون نيوتن الثالث، نعرف جميع القوى المؤثرة على جناح الطائرة.
بفضل تأثير كواندا، يمكن تصحيح وتوجيه تدفقات الهواء والسوائل الأخرى، مما يسمح للمهندسين بتصميم وسائل نقل أكثر كفاءة. هذا تأثير تأثير كواندا على الديناميكا الهوائية للمركبة إنه عنصر مهم في بناء مركبات أكثر أمانًا وسرعة. وبالإضافة إلى ذلك، تساعد هذه التصاميم الديناميكية الهوائية على توفير كميات كبيرة من الوقود، لأنها تساعد على تقليل الاحتكاك مع الهواء.
الخصائص والفضول
تتعلق ظاهرة كواندا بانعكاس السوائل حول جسم ما. إذا قمنا بتحليل جميع القوى والضغط الجوي الذي تمارسه الغلاف الجوي أثناء الطيران بسرعة منخفضة، فإن الهواء لا يعتبر سائلاً فحسب، بل سائلاً غير قابل للضغط. إن حقيقة أن الهواء عبارة عن سائل غير قابل للضغط تعني أن حجم كتلة الهواء سيكون ثابتًا دائمًا بمرور الوقت. ويجب أن نعلم أيضًا أن تيارات الهواء لا تنفصل عن بعضها البعض لتشكل فراغات، وتسمى أيضًا فجوات.
هناك العديد من العلماء الذين ينكرون حدوث ظاهرة كواندا في الماء. ويقال أن هذا الانحراف في مسار الماء عندما يصطدم بسطح جسم صلب يحدث بسبب التوتر السطحي. لذلك، يمكن القول أن تأثير كواندا لا ينطبق على جميع أنواع السوائل، حيث يجب أيضًا أخذ كثافة ولزوجة السائل في الاعتبار. نحن نعلم أن الهواء ذو لزوجة منخفضة، لذلك يحدث تأثير Coanda بكثافة أكبر.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن تأثير Coanda وأهميته في الطيران وسباق السيارات.