This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
എയ്‌റോഡൈനാമിക്‌സ്‌
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→കർഷണം) |
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→ഹൈപ്പർസോണിക്‌സ്‌) |
||
| (ഇടക്കുള്ള 23 പതിപ്പുകളിലെ മാറ്റങ്ങള്‍ ഇവിടെ കാണിക്കുന്നില്ല.) | |||
| വരി 2: | വരി 2: | ||
== എയ്‌റോഡൈനാമിക്‌സ്‌ == | == എയ്‌റോഡൈനാമിക്‌സ്‌ == | ||
| - | ധാരാരേഖിവസ്‌തു (streamlined body) | + | ധാരാരേഖിവസ്‌തു (streamlined body)ക്കളില്‍ കൂടിയുള്ള വായുപ്രവാഹത്തെ സംബന്ധിച്ച പഠനം. വ്യോമവാഹനങ്ങളുടെ ഡിസൈന്‍, നിര്‍മാണം, പരീക്ഷണം എന്നിവയില്‍ ഈ ശാസ്‌ത്രശാഖയ്‌ക്ക്‌ സുപ്രധാനമായ ഒരു സ്ഥാനമുണ്ട്‌. |
| - | == | + | ==വസ്‌തുക്കളിന്മേല്‍ക്കൂടിയുള്ള വായുചലനം== |
| - | + | വസ്‌തുക്കളിന്മേല്‍ക്കൂടിയുള്ള വായുചലനം. ചുഴലിപ്രവാഹങ്ങളുടെ(eddies) അഭാവത്തില്‍ ഏതെങ്കിലും പ്രത്യേകനിമിഷത്തില്‍ ദ്രവപ്രവാഹത്തിന്റെ ഗതികള്‍ കാണിക്കുന്ന രേഖകള്‍ക്ക്‌ ധാരാരേഖകള്‍ (stream lines)എന്നുപറയുന്നു. ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ചുഴലിപ്രവാഹങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കത്തക്കവിധം രൂപപ്പെടുത്തിയ വസ്‌തുക്കള്‍ക്ക്‌ ധാരാരേഖാസ്വരൂപം ഉള്ളതായി കരുതുന്നു. | |
| - | === | + | ===കര്‍ഷണം=== |
| - | ഒരു | + | |
| - | + | [[ചിത്രം:Vol5_295_image.jpg|400px]] | |
| - | + | ||
| + | |||
| + | ഒരു ദ്രവപ്രവാഹത്തില്‍ ഒരു ഖരവസ്‌തു വയ്‌ക്കുമ്പോള്‍ ആ ഖരവസ്‌തു പ്രവാഹത്തിന്‌ പ്രതിരോധം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. അതിനെ കര്‍ഷണം എന്നു പറയുന്നു. ഈ കര്‍ഷണം എല്ലായ്‌പ്പോഴും പ്രവാഹത്തിന്‌ സമാന്തരമായിരിക്കും. കര്‍ഷണം രണ്ടുതരത്തിലുണ്ട്‌: ഉത്ഥാപനം (lift) ജനിപ്പിക്കുന്ന പ്രതലങ്ങള്‍ മുഖാന്തരം ഉണ്ടാകുന്ന പക്ഷകര്‍ഷണം (wing drag), വിമാനങ്ങളുടെ പുറംഭാഗം(body)പോലെ ഉത്ഥാപനം ജനിപ്പിക്കാത്ത പ്രതലങ്ങള്‍ മുഖാന്തരം ഉണ്ടാകുന്ന പാരസൈറ്റ്‌ കര്‍ഷണം (parasite drag). ഇവ ഓരോന്നും ചുഴലികളുടെ ആവിര്‍ഭാവത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന രൂപകര്‍ഷണം (form drag)എന്ന പരുക്കന്‍ പ്രതലങ്ങളില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന ത്വക്ക്‌ ഘര്‍ഷണകര്‍ഷണം (skin friction drag)എന്നും വീണ്ടും തരംതിരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ചിലപ്പോള്‍ ഇവ രണ്ടിനെയുംകൂടി പരിച്ഛേദിക കര്‍ഷണം (profile drag)എന്നു പറയാറുണ്ട്‌. ധാരാരേഖിക വസ്‌തുക്കള്‍ കീഴ്‌ക്കാംതൂക്കായ വസ്‌തുക്കളെക്കാള്‍ (bluff bodies) കുറച്ചു പ്രതിരോധം അഥവാ കര്‍ഷണം മാത്രമേ ഉണ്ടാക്കുകയുള്ളൂ. | ||
===ഉത്ഥാപനം=== | ===ഉത്ഥാപനം=== | ||
| - | ഒരു പരന്ന പ്ലേറ്റിന്‌ നേരെ വായു അതിവേഗം പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ പ്ലേറ്റിന്റെ മേലെയുള്ള | + | |
| + | [[ചിത്രം:Vol5_296_image1.jpg|300px]] | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol5_296_image2.jpg|300px]] | ||
| + | |||
| + | ഒരു പരന്ന പ്ലേറ്റിന്‌ നേരെ വായു അതിവേഗം പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ പ്ലേറ്റിന്റെ മേലെയുള്ള പ്രതലത്തില്‍ വായുമര്‍ദം കുറയുകയും കീഴെയുള്ള പ്രതലത്തില്‍ വായുമര്‍ദം കൂടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിന്റെ മൊത്തമര്‍ദം (net pressure) പ്ലേറ്റിന്‌ ലംബമായി മുകളിലേക്ക്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഇതിന്‌ പ്രതിക്രിയ എന്നാണു പേര്‍. ഈ ശക്തി പരന്ന പ്ലേറ്റിനെ പുറകിലോട്ട്‌ തള്ളുവാനും ശ്രമിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിക്രിയയെ സമാന്തരഘടകമായും ലംബഘടകമായും വിഭജിക്കാവുന്നതാണ്‌; സമാന്തരമായ ഘടകത്തിനെ കര്‍ഷണം(drag)എന്നും ലംബഘടകത്തിനെ ഉത്ഥാപനം(lift)എന്നും പറയുന്നു. ഇതാണ്‌ വിമാനത്തിന്റെ ഉത്ഥാപനത്തിന്‌ സഹായകമായിട്ടുള്ളത്‌. എയ്‌റോഡൈനാമിക്‌സിനെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ പഠനം വസ്‌തുക്കള്‍ക്ക്‌ ഉയര്‍ന്ന ഉത്ഥാപന-ഘര്‍ഷണ അനുപാതം (lift drag-ratio) ഉളവാക്കി, അവയെ എങ്ങനെ ക്ഷമതയോടുകൂടി പറക്കലില്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്താം എന്നതിനെക്കുറിച്ചാണ്‌. പരന്ന പ്രതലത്തിനുപകരം വളവുള്ള ധാരാരേഖതലം മുഖേന ഉത്ഥാപന-കര്‍ഷണം അനുപാതത്തെ ഉയര്‍ത്തുവാന്‍ സാധിക്കും. | ||
===വായുപത്രകം=== | ===വായുപത്രകം=== | ||
| - | ചിറകുപോലെ ഉത്ഥാപനം ഉണ്ടാക്കുവാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ധാരാരേഖിതമായ വളവുള്ള പരിച്ഛേദമാണ്‌ വായുപത്രകം. വായുപത്രകത്തിന്റെ മുകള്‍ഭാഗവും കീഴ്‌ഭാഗവും ചരിവ്‌ (camber) കൊടുത്തിട്ടുള്ള പ്രതലങ്ങളാണ്‌. പൊതുവേ മുന്‍ഗാമി വക്ക്‌ (leading edge) ഉരുണ്ടതും പിന്‍ഗാമി വക്ക്‌ (trailing edge) | + | ചിറകുപോലെ ഉത്ഥാപനം ഉണ്ടാക്കുവാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ധാരാരേഖിതമായ വളവുള്ള പരിച്ഛേദമാണ്‌ വായുപത്രകം. വായുപത്രകത്തിന്റെ മുകള്‍ഭാഗവും കീഴ്‌ഭാഗവും ചരിവ്‌ (camber) കൊടുത്തിട്ടുള്ള പ്രതലങ്ങളാണ്‌. പൊതുവേ മുന്‍ഗാമി വക്ക്‌ (leading edge) ഉരുണ്ടതും പിന്‍ഗാമി വക്ക്‌ (trailing edge)കൂര്‍ത്തതുമാണ്‌. വായുപത്രകത്തിന്‌ മറ്റൊരു സവിശേഷത കൂടെയുണ്ട്‌; ഘടനാപരമായ ഉറപ്പിനുവേണ്ട കനം വായുപത്രകത്തിന്‌ വളരെ കുറവാണ്‌. |
===ഉത്ഥാപനം ജനിപ്പിക്കുന്ന സമ്പ്രദായം=== | ===ഉത്ഥാപനം ജനിപ്പിക്കുന്ന സമ്പ്രദായം=== | ||
| - | ഒരു വായുപത്രകം | + | ഒരു വായുപത്രകം ദ്രവപ്രവാഹത്തില്‍ വയ്‌ക്കുമ്പോള്‍ വായുപ്രവാഹത്തിന്റെ വേഗം മുകള്‍വശത്തു വര്‍ധിക്കുകയും അടിഭാഗത്തു കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. നിശ്ചലമായ ഒരു വസ്‌തുവിന്മേല്‍ക്കൂടിയുള്ള അചരചലനത്തിന്റെ കാര്യത്തിലാണെങ്കില്‍ മര്‍ദവിതരണം ബെര്‍ണൗളിയുടെ സമവാക്യം മുഖാന്തരം കണ്ടുപിടിക്കാം: |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | [[ചിത്രം:Vol5_296_formula1.jpg|400px]] | |
| - | + | ||
| - | + | ||
==ശ്യാനദ്രവങ്ങളിലെ പ്രവാഹം== | ==ശ്യാനദ്രവങ്ങളിലെ പ്രവാഹം== | ||
| - | വായു | + | വായു കര്‍ഷണം ഇല്ലാത്ത ഒരു ദ്രവം അല്ല. അതിന്‌ സ്വന്തമായുള്ള ശ്യാനത(viscosity)യുണ്ട്‌. ഈ വസ്‌തുത സീമാന്തസ്‌തരത്തിനെക്കുറിച്ചും അതിനോട്‌ അനുബന്ധിച്ച മേഖലകളെക്കുറിച്ചുമുള്ള പഠനത്തിലേക്ക്‌ നയിക്കുന്നു. |
===സീമാന്തസ്‌തരം=== | ===സീമാന്തസ്‌തരം=== | ||
| - | + | അപരൂപകപ്രവര്‍ത്തനം (shearing action) നടക്കുന്ന വായുവിന്റെ സ്‌തരത്തിനെയോ സ്‌തരങ്ങളെയോ അഥവാ ഉപരിപ്രതലവും മുഴുവന്‍ പ്രവേഗത്തോടുകൂടിയ വായുപ്രവാഹവും തമ്മിലുള്ള സ്‌തരത്തെയോ സീമാന്തസ്‌തരം എന്നു പറയുന്നു. | |
| - | സീമാന്തസ്‌തരത്തിന്റെ രൂപാന്തരണം താഴെപ്പറയുന്നവിധം വിവരിക്കാം: ഒരു പ്രതലത്തിന്‌ | + | സീമാന്തസ്‌തരത്തിന്റെ രൂപാന്തരണം താഴെപ്പറയുന്നവിധം വിവരിക്കാം: ഒരു പ്രതലത്തിന്‌ മുകളില്‍ക്കൂടി വായു പ്രവഹിക്കുന്നതായി കരുതുക.y = 0 ആകുമ്പോള്‍ പ്രവേഗം v= 0. ബദ്ധപ്രതലത്തിന്‌ (fixed surface) സമീപം വരെ പ്രായോഗികമായും പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ പ്രവാഹം നടക്കുന്നു. ഈ പ്രവാഹം പ്രതലത്തിന്‌ മുകളിലൂടെ സ്വതന്ത്രധാരാപ്രവേഗത്തോടുകൂടി തെന്നിപ്പോകുന്നു. പ്രവാഹമാധ്യമത്തിനുള്ള ശ്യാനത മുഖാന്തരം സ്വതന്ത്രധാരാപ്രവേഗം V പടിപ്പടിയായി കുറഞ്ഞ്‌ പ്രതലത്തോട്‌ അടുക്കുമ്പോള്‍ പൂജ്യം ആയിത്തീരുന്നു. |
===ഭ്രമിളങ്ങള്‍=== | ===ഭ്രമിളങ്ങള്‍=== | ||
| - | |||
| - | === | + | [[ചിത്രം:Vol5_296_image3.jpg|400px]] |
| - | ചിറകിനു മുകളിലെ വായുപ്രവാഹം പ്രതലത്തിലുള്ള | + | |
| + | ദ്രവപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ഒരു ബിന്ദുവിന്‌ ചുറ്റും വൃത്താകൃതിയില്‍ ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്ന പ്രവാഹസ്വരൂപത്തിന്‌ ഭ്രമിളം (vortice) എന്നു പറയുന്നു. വായുപത്രകത്തിന്റെ പ്രതലത്തില്‍ സീമാന്തസ്‌തരത്തില്‍ ഭ്രമിളങ്ങള്‍ ഉടലെടുക്കുന്നു. പക്ഷേ ഇവയെ പ്രവാഹം മുഖേന പ്രതലത്തില്‍നിന്നും കഴുകിക്കളയുന്നു. വായുപത്രകത്തിന്റെ പിന്നില്‍ അക്ഷങ്ങള്‍ സ്‌പാനിന്‌ സമാന്തരമായി ഭ്രമിളങ്ങള്‍ സംജാതമാക്കുന്നു. അവയ്‌ക്ക്‌ പിന്‍ഗാമി ഭ്രമിളങ്ങള്‍ (trailing vortices)എന്നാണു പേര്‍. വായുപത്രകത്തെ സംബന്ധിച്ച സൈദ്ധാന്തിക പഠനത്തിന്‌ ഇത്‌ വളരെ ആവശ്യമാണ്‌. | ||
| + | |||
| + | ===പ്രരിതകര്‍ഷണം=== | ||
| + | ചിറകിനു മുകളിലെ വായുപ്രവാഹം പ്രതലത്തിലുള്ള മര്‍ദക്കുറവുകാരണം ഉള്ളിലേക്ക്‌ പ്രവഹിക്കുവാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നു. ചിറകിന്റെ അടിയില്‍ ഇതിനു വിപരീതമായ പ്രക്രിയയും നടക്കുന്നു. അതായത്‌ വായുപ്രവാഹം പുറത്തോട്ടു പ്രവഹിക്കുന്നു. പിന്‍ഗാമി ദിക്കില്‍ രണ്ടു പ്രവാഹങ്ങളുംകൂടി സന്ധിക്കുമ്പോള്‍ പിന്‍ഗാമിഭ്രമിളങ്ങള്‍ ഉടലെടുക്കുന്നു. കുറുകെയുള്ള പ്രവാഹം മുഖാന്തരം പിന്നില്‍നിന്ന്‌ വീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ അവ ഇടത്തേ ചിറകില്‍നിന്ന്‌ പ്രദക്ഷിണമായും വലത്തേ ചിറകില്‍നിന്ന്‌ അപ്രദക്ഷിണമായും ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്നു. അല്‌പദൂരം കഴിഞ്ഞ്‌ ഈ ഭ്രമിളങ്ങള്‍ ഒന്നുചേരുകയും രണ്ടു വലിയ ഭ്രമിളങ്ങളായി ചിറകിനെ വിട്ടുപോകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇവയ്‌ക്ക്‌ ചിറക്‌-അഗ്രഭ്രമിളങ്ങള്‍ (wing tip-vortices)എന്നു പറയുന്നു. ഈ ഭ്രമിളങ്ങള്‍ ചിറകിന്റെ പിന്‍ഗാമിദിക്കിനുശേഷം ഉള്ള പ്രവാഹത്തെ കീഴ്‌പ്പോട്ടു തള്ളുവാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നു. പ്രവാഹത്തിന്‌ ലംബമായുള്ള ഉത്ഥാപനത്തെ ഇത്‌ പിന്നോട്ടു തള്ളുന്നു. ഇതിന്റെ സമാന്തരമായ ഘടകത്തിന്‌ പ്രരിതകര്‍ഷണം (induced drag)എന്ന്‌ നാമകരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. സ്‌പാന്‍ വലുതാണെങ്കില്‍ പ്രരിതകര്‍ഷണം കുറവായിരിക്കും. അത്‌ പ്രവേഗത്തിന്റെ വര്‍ഗത്തിന്‌ ആനുപാതികം ആയിരിക്കും. | ||
===സ്‌തരീയ പ്രവാഹം=== | ===സ്‌തരീയ പ്രവാഹം=== | ||
| - | സ്‌തരീയപ്രവാഹത്തിലുള്ള സീമാന്തസ്‌തരം. ആദ്യം പ്രവേഗം കൂടുകയും പിന്നീട്‌ കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. ആദ്യം ത്വരണം നടക്കുകയും പിന്നീട്‌ മന്ദമാകുന്ന പ്രവാഹങ്ങളിലുള്ള | + | |
| + | [[ചിത്രം:Vol5_296_image4.jpg|400px]] | ||
| + | |||
| + | സ്‌തരീയപ്രവാഹത്തിലുള്ള സീമാന്തസ്‌തരം. ആദ്യം പ്രവേഗം കൂടുകയും പിന്നീട്‌ കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. ആദ്യം ത്വരണം നടക്കുകയും പിന്നീട്‌ മന്ദമാകുന്ന പ്രവാഹങ്ങളിലുള്ള സീമാന്തരസ്‌തരങ്ങളില്‍ പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ പ്രവാഹത്തിന്‌ എതിരായി ഒരു പ്രവാഹം കാണപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതുപോലെ പുറകിലോട്ടുള്ള പ്രവാഹം ആകമാനം വ്യത്യസ്‌തമായ ഒരു ധാരാരേഖീയചിത്രം ഉണ്ടാക്കുന്നു. പ്രവാഹം വസ്‌തുവില്‍നിന്ന്‌ വേര്‍പെടുകയും കുറഞ്ഞ വേഗതയിലുള്ള ഭ്രമിളങ്ങള്‍ സാധാരണയായി ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നു. | ||
===വിക്ഷുബ്‌ധപ്രവാഹം=== | ===വിക്ഷുബ്‌ധപ്രവാഹം=== | ||
| - | സീമാന്തരസ്‌തരം അവസാനിക്കുന്നത്‌ സാധാരണയായി സ്‌തരീയമായിട്ടായിരിക്കാറില്ല. | + | സീമാന്തരസ്‌തരം അവസാനിക്കുന്നത്‌ സാധാരണയായി സ്‌തരീയമായിട്ടായിരിക്കാറില്ല. മുന്‍ഗാമിദിക്കില്‍ അത്‌ സ്‌തരീയമായിരിക്കുകയും സംക്രമണ ബിന്ദു (transition point)വിനു ശേഷം അത്‌ അകന്നുമാറി പോവുകയും പ്രവാഹം വിക്ഷുബ്‌ധമായിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്വതന്ത്രധാരയുടെ പ്രവേഗം കൂടുമ്പോള്‍ സംക്രമണബിന്ദു മുന്നോട്ടു നീങ്ങുന്നു. വിക്ഷുബ്‌ധത, ഘര്‍ഷണംമൂലമുള്ള പ്രതിരോധം വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. തന്മൂലം വിക്ഷുബ്‌ധത തികച്ചും അഭിലഷണീയമല്ലെന്ന്‌ തോന്നാം. പക്ഷേ ഇത്‌ ഗണ്യമായ തോതില്‍ മര്‍ദം കൂട്ടുകയും അതുമൂലം പാര്‍ഥക്യബിന്ദു (sepera-tion point) പിന്നിലേക്ക്‌ തള്ളപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ ഈ പ്രതിഭാസം പലതരത്തിലും പ്രായോഗികാവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉപയുക്തമാക്കാന്‍ കഴിയും. |
| - | == | + | ==മര്‍ദനീയതാ പ്രഭാവങ്ങള്‍== |
| - | വായു | + | |
| + | [[ചിത്രം:Vol5_297_image1.jpg|400px]] | ||
| + | |||
| + | വായു മര്‍ദനീയ സ്വഭാവമുള്ളതാണെങ്കിലും കുറഞ്ഞ പ്രവേഗങ്ങളില്‍ വായു മര്‍ദനീയസ്വഭാവമില്ലാത്ത ഒരു ദ്രവമായി കരുതാവുന്നതാണ്‌. ഇങ്ങനെ ചിന്തിക്കുന്നതില്‍നിന്ന്‌ വരാവുന്ന തെറ്റ്‌ വളരെ കുറവാണ്‌. പക്ഷേ ശബ്‌ദത്തിന്റെ പ്രവേഗത്തോട്‌ പറക്കല്‍വേഗം(flight speed)ഏതാണ്ട്‌ സമമാകുമ്പോള്‍ ഈ അനുമാനത്തിലുള്ള തെറ്റ്‌ വളരെ ഗണ്യമായിത്തീരുന്നു. അതിന്‌ മര്‍ദനീയ ദ്രവസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ (compressible fluid theories) ഉപയോഗിക്കണം. ശബ്‌ദത്തിന്റെ പ്രവേഗം എന്നു പറയുന്നത്‌ ശബ്‌ദമര്‍ദതരംഗങ്ങള്‍ വായുവില്‍ക്കൂടി മുന്നോട്ടുപോകുന്ന പ്രവേഗമാണ്‌. കുറഞ്ഞ പറക്കല്‍ വേഗങ്ങളില്‍ ചിറകിന്റെ ചലനത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന മര്‍ദതരംഗങ്ങള്‍ എല്ലാ ദിശകളിലേക്കും ഉയര്‍ന്ന വേഗത്തോടുകൂടി സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഇവ മുന്നില്‍വരുന്ന വായുവില്‍ പ്രവേഗവും മര്‍ദവും വ്യത്യാസപ്പെടുത്തുന്നു. സൂപ്പര്‍സോണികവേഗത്തില്‍ ചിറകിന്റെ ചലനത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന മര്‍ദതരംഗങ്ങള്‍ ചിറകിന്റെ ഏറ്റവും അടുത്ത്‌ വരുന്നതുവരെ ചിറകിന്റെ മുന്നിലുള്ള വായുവിന്റെ മര്‍ദത്തിലും പ്രവേഗത്തിലും വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്നില്ല. സൂപ്പര്‍സോണിക പ്രവാഹത്തിന്‌ മര്‍ദത്തിലും പ്രവാഹത്തിലും തുടര്‍ച്ചയില്ലായ്‌മ(discontinuities)യാണ്‌ കാണുക. | ||
===ആഘാതതരംഗം=== | ===ആഘാതതരംഗം=== | ||
| - | |||
| - | === | + | [[ചിത്രം:Vol5_297_image2.jpg|400px]] |
| - | ആഘാതതരംഗം ഉടലെടുക്കുന്നതിന്‌ അനുബന്ധിച്ചുള്ള | + | |
| + | മര്‍ദത്തിലും സ്ഥൈതിക താപനിലയിലും (static temperature) തുടര്‍ച്ചയില്ലായ്‌മ ഉണ്ടാക്കുന്ന തരംഗം ആഘാതതരംഗം എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്നു. ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ കേമ്പര്‍ ഉള്ള ബിന്ദുവിലാണ്‌ ആഘാതതരംഗം സാധാരണയായി ഉണ്ടാകുന്നത്‌. അവിടെ വായുവിന്റെ വേഗം ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ ആയിരിക്കും. ഈ ആഘാതതരംഗം പ്രതലത്തിന്‌ ലംബമായിട്ടായിരിക്കും രൂപപ്പെടുന്നത്‌. ഇതിന്‌ നോര്‍മല്‍ ആഘാതം(Normal shock) എന്നു പറയുന്നു. | ||
| + | |||
| + | ===ആഘാതകര്‍ഷണം=== | ||
| + | ആഘാതതരംഗം ഉടലെടുക്കുന്നതിന്‌ അനുബന്ധിച്ചുള്ള കര്‍ഷണത്തിന്‌ ആഘാതകര്‍ഷണം എന്നുപേര്‍. ഇത്‌ രണ്ടുഭാഗമായി വിഭജിക്കുവാന്‍ സാധിക്കും: ആഘാതതരംഗത്തില്‍ നിന്നുള്ള പ്രതിരോധം മുഖാന്തരം നടക്കുന്ന തരംഗഘര്‍ഷണം, കനത്തിലുള്ള സീമാന്തസ്‌തരത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന സീമാന്തരകര്‍ഷണം, ഇവയ്‌ക്ക്‌ സബ്‌സോണിക വേഗത്തിലെ രൂപകര്‍ഷണത്തോടും ചര്‍മഘര്‍ഷണകര്‍ഷണത്തോടും (skin friction drag) സാദൃശ്യമുണ്ട്‌. | ||
===ആഘാതസ്റ്റാള്‍=== | ===ആഘാതസ്റ്റാള്‍=== | ||
| - | ആഘാതതരംഗത്തിന്റെ | + | ആഘാതതരംഗത്തിന്റെ ആവിര്‍ഭാവം കര്‍ഷണത്തിന്റെ തോത്‌ പതിന്മടങ്ങായി വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു വായുപത്രകത്തിന്റെ കാര്യത്തിലാണെങ്കില്‍ മര്‍ദവിതരണത്തില്‍(pressure distribution) ആകമാനം വ്യതിയാനം സൃഷ്‌ടിക്കുകയും മര്‍ദകേന്ദ്ര(centre of pressure)ത്തിന്റെ ആസ്ഥാനം മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ സ്റ്റാള്‍സ്ഥിതി ഉള്ളതായി കാണപ്പെടുന്നു. ഈ സ്ഥിതിക്ക്‌ ആഘാതസ്റ്റാള്‍ (shock stall) എന്നു പറയുന്നു. |
| + | |||
| + | ===മര്‍ദനീയവും വികസനീയവുമായ പ്രവാഹങ്ങള്‍=== | ||
| + | സൂപ്പര്‍സോണികവേഗത്തില്‍ അധികആഘാതതരംഗം (oblique shock wave) ഒരു മൂലയിലുണ്ടാകുന്നു. ഒരു ഖരപദാര്‍ഥം എന്നപോലെ പ്രവാഹം ആഘാതതരംഗവുമായി ഏറ്റുമുട്ടുന്നു. ആഘാതതരംഗത്തിന്‌ ലംബമായുള്ള പ്രവേഗത്തിന്റെ ഘടകം മന്ദിതമാകുന്നു. അതിന്റെ | ||
| + | ഫലമായി ആഘാതതരംഗത്തിന്റെ ദിശയില്‍(direction)വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്നു. ആഘാതത്തിനു സമാന്തരമായുള്ള ഘടകത്തിന്‌ യാതൊരു വ്യത്യാസവും വരുന്നില്ല. ഗതിയിലുള്ള വ്യതിയാനം പെട്ടെന്നാണ്‌ സംഭവിക്കുന്നത്‌. മൂല കഴിഞ്ഞുള്ള പ്രവാഹം കുറഞ്ഞ വേഗത്തിലാണ്‌. പ്രവാഹത്തിന്റെ രേഖകള്‍ കൂടുതല്‍ ചേര്‍ന്നുപോകുന്നു. സൂപ്പര്‍ സോണിക (അതിധ്വനിക) പ്രവാഹം ആഘാതതരംഗത്തില്‍ വച്ച്‌ മര്‍ദനീയതയ്‌ക്കു വിധേയമാകുന്നു. പ്രസ്‌തുത പ്രവാഹത്തെ മര്‍ദനീയതാപ്രവാഹം എന്നു പറയുന്നു. | ||
| - | + | [[ചിത്രം:Vol5_297_image3.jpg|400px]] | |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ചിത്രത്തില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പ്രവാഹം ഒരു മൂലയില്‍ക്കൂടി കടക്കുമ്പോള്‍ ആഘാതതരംഗത്തിന്‌ എതിരായുള്ള ഒരു പ്രതിഭാസം നടക്കുന്നു. രണ്ട്‌ മാക്‌രേഖകള്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. ആദ്യത്തേതിലും കൂടുതലായി രണ്ടാമത്തേത്‌ പുറകിലത്തെ ദിക്കിലേക്ക്‌ തിരിയുന്നു. രണ്ട്‌ മാക്‌രേഖകള്‍ക്കും ഉള്ളില്‍ പ്രവാഹം ഒരു വളഞ്ഞ വഴിയില്‍ സാവധാനം ചരിയുന്നു. ആഘാതതരംഗംപോലെ പെട്ടെന്ന്‌ ഈ വ്യതിയാനങ്ങള്‍ നടക്കുന്നില്ല. വാസ്‌തവത്തില്‍ രണ്ട്‌ മാക്‌രേഖകള്‍ക്കും ഉള്ളില്‍ ഉറപ്പ്‌ കുറഞ്ഞ അനേകം ആഘാതതരംഗങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുന്നുണ്ട്‌. ഈ വിധത്തിലുള്ള പ്രവാഹത്തെ വികസിതപ്രവാഹം (expansive flow) എന്നു പറയുന്നു. | |
| - | == | + | ==ഹൈപ്പര്‍സോണിക്‌സ്‌== |
| - | + | സൂപ്പര്‍സോണികപ്രവാഹം മാക്‌ സംഖ്യ അഞ്ചിനുമുകളില്‍ മറ്റൊരു രോധവുമായി ഏറ്റുമുട്ടുന്നു. അതാണ്‌ താപരോധകം (heat barrier). താപനില പെട്ടെന്ന്‌ കുതിച്ചുയരുന്നു. ഈ അതിവേഗ പ്രവാഹങ്ങളുടെ പഠനത്തിന്‌ ഹൈപ്പര്‍സോണിക്‌ വായുഗതിതന്ത്രം (hypersonic aerodynamics) എന്നുപറയുന്നു. | |
| - | ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങള്‍ അവയുടെ പറക്കലിന്റെ ചില | + | ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങള്‍ അവയുടെ പറക്കലിന്റെ ചില ഘട്ടങ്ങളില്‍ ഹൈപ്പര്‍സോണിക്‌ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കും. നോ. ആകാശക്കപ്പല്‍; ആകാശസഞ്ചാരം; എയ്‌റോനോട്ടിക്കല്‍ എന്‍ജിനീയറിങ്‌; എയ്‌റോനോട്ടിക്‌സ്‌; ബഹിരാകാശസഞ്ചാര ശാസ്‌ത്രം |
(എസ്‌.എ. പളനിസ്വാമി) | (എസ്‌.എ. പളനിസ്വാമി) | ||
Current revision as of 05:50, 16 ഓഗസ്റ്റ്‌ 2014
ഉള്ളടക്കം |
എയ്‌റോഡൈനാമിക്‌സ്‌
ധാരാരേഖിവസ്‌തു (streamlined body)ക്കളില്‍ കൂടിയുള്ള വായുപ്രവാഹത്തെ സംബന്ധിച്ച പഠനം. വ്യോമവാഹനങ്ങളുടെ ഡിസൈന്‍, നിര്‍മാണം, പരീക്ഷണം എന്നിവയില്‍ ഈ ശാസ്‌ത്രശാഖയ്‌ക്ക്‌ സുപ്രധാനമായ ഒരു സ്ഥാനമുണ്ട്‌.
വസ്‌തുക്കളിന്മേല്‍ക്കൂടിയുള്ള വായുചലനം
വസ്‌തുക്കളിന്മേല്‍ക്കൂടിയുള്ള വായുചലനം. ചുഴലിപ്രവാഹങ്ങളുടെ(eddies) അഭാവത്തില്‍ ഏതെങ്കിലും പ്രത്യേകനിമിഷത്തില്‍ ദ്രവപ്രവാഹത്തിന്റെ ഗതികള്‍ കാണിക്കുന്ന രേഖകള്‍ക്ക്‌ ധാരാരേഖകള്‍ (stream lines)എന്നുപറയുന്നു. ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ചുഴലിപ്രവാഹങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കത്തക്കവിധം രൂപപ്പെടുത്തിയ വസ്‌തുക്കള്‍ക്ക്‌ ധാരാരേഖാസ്വരൂപം ഉള്ളതായി കരുതുന്നു.
കര്‍ഷണം
ഒരു ദ്രവപ്രവാഹത്തില്‍ ഒരു ഖരവസ്‌തു വയ്‌ക്കുമ്പോള്‍ ആ ഖരവസ്‌തു പ്രവാഹത്തിന്‌ പ്രതിരോധം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. അതിനെ കര്‍ഷണം എന്നു പറയുന്നു. ഈ കര്‍ഷണം എല്ലായ്‌പ്പോഴും പ്രവാഹത്തിന്‌ സമാന്തരമായിരിക്കും. കര്‍ഷണം രണ്ടുതരത്തിലുണ്ട്‌: ഉത്ഥാപനം (lift) ജനിപ്പിക്കുന്ന പ്രതലങ്ങള്‍ മുഖാന്തരം ഉണ്ടാകുന്ന പക്ഷകര്‍ഷണം (wing drag), വിമാനങ്ങളുടെ പുറംഭാഗം(body)പോലെ ഉത്ഥാപനം ജനിപ്പിക്കാത്ത പ്രതലങ്ങള്‍ മുഖാന്തരം ഉണ്ടാകുന്ന പാരസൈറ്റ്‌ കര്‍ഷണം (parasite drag). ഇവ ഓരോന്നും ചുഴലികളുടെ ആവിര്‍ഭാവത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന രൂപകര്‍ഷണം (form drag)എന്ന പരുക്കന്‍ പ്രതലങ്ങളില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന ത്വക്ക്‌ ഘര്‍ഷണകര്‍ഷണം (skin friction drag)എന്നും വീണ്ടും തരംതിരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ചിലപ്പോള്‍ ഇവ രണ്ടിനെയുംകൂടി പരിച്ഛേദിക കര്‍ഷണം (profile drag)എന്നു പറയാറുണ്ട്‌. ധാരാരേഖിക വസ്‌തുക്കള്‍ കീഴ്‌ക്കാംതൂക്കായ വസ്‌തുക്കളെക്കാള്‍ (bluff bodies) കുറച്ചു പ്രതിരോധം അഥവാ കര്‍ഷണം മാത്രമേ ഉണ്ടാക്കുകയുള്ളൂ.
ഉത്ഥാപനം
ഒരു പരന്ന പ്ലേറ്റിന്‌ നേരെ വായു അതിവേഗം പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ പ്ലേറ്റിന്റെ മേലെയുള്ള പ്രതലത്തില്‍ വായുമര്‍ദം കുറയുകയും കീഴെയുള്ള പ്രതലത്തില്‍ വായുമര്‍ദം കൂടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിന്റെ മൊത്തമര്‍ദം (net pressure) പ്ലേറ്റിന്‌ ലംബമായി മുകളിലേക്ക്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഇതിന്‌ പ്രതിക്രിയ എന്നാണു പേര്‍. ഈ ശക്തി പരന്ന പ്ലേറ്റിനെ പുറകിലോട്ട്‌ തള്ളുവാനും ശ്രമിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിക്രിയയെ സമാന്തരഘടകമായും ലംബഘടകമായും വിഭജിക്കാവുന്നതാണ്‌; സമാന്തരമായ ഘടകത്തിനെ കര്‍ഷണം(drag)എന്നും ലംബഘടകത്തിനെ ഉത്ഥാപനം(lift)എന്നും പറയുന്നു. ഇതാണ്‌ വിമാനത്തിന്റെ ഉത്ഥാപനത്തിന്‌ സഹായകമായിട്ടുള്ളത്‌. എയ്‌റോഡൈനാമിക്‌സിനെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ പഠനം വസ്‌തുക്കള്‍ക്ക്‌ ഉയര്‍ന്ന ഉത്ഥാപന-ഘര്‍ഷണ അനുപാതം (lift drag-ratio) ഉളവാക്കി, അവയെ എങ്ങനെ ക്ഷമതയോടുകൂടി പറക്കലില്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്താം എന്നതിനെക്കുറിച്ചാണ്‌. പരന്ന പ്രതലത്തിനുപകരം വളവുള്ള ധാരാരേഖതലം മുഖേന ഉത്ഥാപന-കര്‍ഷണം അനുപാതത്തെ ഉയര്‍ത്തുവാന്‍ സാധിക്കും.
വായുപത്രകം
ചിറകുപോലെ ഉത്ഥാപനം ഉണ്ടാക്കുവാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ധാരാരേഖിതമായ വളവുള്ള പരിച്ഛേദമാണ്‌ വായുപത്രകം. വായുപത്രകത്തിന്റെ മുകള്‍ഭാഗവും കീഴ്‌ഭാഗവും ചരിവ്‌ (camber) കൊടുത്തിട്ടുള്ള പ്രതലങ്ങളാണ്‌. പൊതുവേ മുന്‍ഗാമി വക്ക്‌ (leading edge) ഉരുണ്ടതും പിന്‍ഗാമി വക്ക്‌ (trailing edge)കൂര്‍ത്തതുമാണ്‌. വായുപത്രകത്തിന്‌ മറ്റൊരു സവിശേഷത കൂടെയുണ്ട്‌; ഘടനാപരമായ ഉറപ്പിനുവേണ്ട കനം വായുപത്രകത്തിന്‌ വളരെ കുറവാണ്‌.
ഉത്ഥാപനം ജനിപ്പിക്കുന്ന സമ്പ്രദായം
ഒരു വായുപത്രകം ദ്രവപ്രവാഹത്തില്‍ വയ്‌ക്കുമ്പോള്‍ വായുപ്രവാഹത്തിന്റെ വേഗം മുകള്‍വശത്തു വര്‍ധിക്കുകയും അടിഭാഗത്തു കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. നിശ്ചലമായ ഒരു വസ്‌തുവിന്മേല്‍ക്കൂടിയുള്ള അചരചലനത്തിന്റെ കാര്യത്തിലാണെങ്കില്‍ മര്‍ദവിതരണം ബെര്‍ണൗളിയുടെ സമവാക്യം മുഖാന്തരം കണ്ടുപിടിക്കാം:
ശ്യാനദ്രവങ്ങളിലെ പ്രവാഹം
വായു കര്‍ഷണം ഇല്ലാത്ത ഒരു ദ്രവം അല്ല. അതിന്‌ സ്വന്തമായുള്ള ശ്യാനത(viscosity)യുണ്ട്‌. ഈ വസ്‌തുത സീമാന്തസ്‌തരത്തിനെക്കുറിച്ചും അതിനോട്‌ അനുബന്ധിച്ച മേഖലകളെക്കുറിച്ചുമുള്ള പഠനത്തിലേക്ക്‌ നയിക്കുന്നു.
സീമാന്തസ്‌തരം
അപരൂപകപ്രവര്‍ത്തനം (shearing action) നടക്കുന്ന വായുവിന്റെ സ്‌തരത്തിനെയോ സ്‌തരങ്ങളെയോ അഥവാ ഉപരിപ്രതലവും മുഴുവന്‍ പ്രവേഗത്തോടുകൂടിയ വായുപ്രവാഹവും തമ്മിലുള്ള സ്‌തരത്തെയോ സീമാന്തസ്‌തരം എന്നു പറയുന്നു.
സീമാന്തസ്‌തരത്തിന്റെ രൂപാന്തരണം താഴെപ്പറയുന്നവിധം വിവരിക്കാം: ഒരു പ്രതലത്തിന്‌ മുകളില്‍ക്കൂടി വായു പ്രവഹിക്കുന്നതായി കരുതുക.y = 0 ആകുമ്പോള്‍ പ്രവേഗം v= 0. ബദ്ധപ്രതലത്തിന്‌ (fixed surface) സമീപം വരെ പ്രായോഗികമായും പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ പ്രവാഹം നടക്കുന്നു. ഈ പ്രവാഹം പ്രതലത്തിന്‌ മുകളിലൂടെ സ്വതന്ത്രധാരാപ്രവേഗത്തോടുകൂടി തെന്നിപ്പോകുന്നു. പ്രവാഹമാധ്യമത്തിനുള്ള ശ്യാനത മുഖാന്തരം സ്വതന്ത്രധാരാപ്രവേഗം V പടിപ്പടിയായി കുറഞ്ഞ്‌ പ്രതലത്തോട്‌ അടുക്കുമ്പോള്‍ പൂജ്യം ആയിത്തീരുന്നു.
ഭ്രമിളങ്ങള്‍
ദ്രവപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ഒരു ബിന്ദുവിന്‌ ചുറ്റും വൃത്താകൃതിയില്‍ ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്ന പ്രവാഹസ്വരൂപത്തിന്‌ ഭ്രമിളം (vortice) എന്നു പറയുന്നു. വായുപത്രകത്തിന്റെ പ്രതലത്തില്‍ സീമാന്തസ്‌തരത്തില്‍ ഭ്രമിളങ്ങള്‍ ഉടലെടുക്കുന്നു. പക്ഷേ ഇവയെ പ്രവാഹം മുഖേന പ്രതലത്തില്‍നിന്നും കഴുകിക്കളയുന്നു. വായുപത്രകത്തിന്റെ പിന്നില്‍ അക്ഷങ്ങള്‍ സ്‌പാനിന്‌ സമാന്തരമായി ഭ്രമിളങ്ങള്‍ സംജാതമാക്കുന്നു. അവയ്‌ക്ക്‌ പിന്‍ഗാമി ഭ്രമിളങ്ങള്‍ (trailing vortices)എന്നാണു പേര്‍. വായുപത്രകത്തെ സംബന്ധിച്ച സൈദ്ധാന്തിക പഠനത്തിന്‌ ഇത്‌ വളരെ ആവശ്യമാണ്‌.
പ്രരിതകര്‍ഷണം
ചിറകിനു മുകളിലെ വായുപ്രവാഹം പ്രതലത്തിലുള്ള മര്‍ദക്കുറവുകാരണം ഉള്ളിലേക്ക്‌ പ്രവഹിക്കുവാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നു. ചിറകിന്റെ അടിയില്‍ ഇതിനു വിപരീതമായ പ്രക്രിയയും നടക്കുന്നു. അതായത്‌ വായുപ്രവാഹം പുറത്തോട്ടു പ്രവഹിക്കുന്നു. പിന്‍ഗാമി ദിക്കില്‍ രണ്ടു പ്രവാഹങ്ങളുംകൂടി സന്ധിക്കുമ്പോള്‍ പിന്‍ഗാമിഭ്രമിളങ്ങള്‍ ഉടലെടുക്കുന്നു. കുറുകെയുള്ള പ്രവാഹം മുഖാന്തരം പിന്നില്‍നിന്ന്‌ വീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ അവ ഇടത്തേ ചിറകില്‍നിന്ന്‌ പ്രദക്ഷിണമായും വലത്തേ ചിറകില്‍നിന്ന്‌ അപ്രദക്ഷിണമായും ചുറ്റിക്കറങ്ങുന്നു. അല്‌പദൂരം കഴിഞ്ഞ്‌ ഈ ഭ്രമിളങ്ങള്‍ ഒന്നുചേരുകയും രണ്ടു വലിയ ഭ്രമിളങ്ങളായി ചിറകിനെ വിട്ടുപോകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇവയ്‌ക്ക്‌ ചിറക്‌-അഗ്രഭ്രമിളങ്ങള്‍ (wing tip-vortices)എന്നു പറയുന്നു. ഈ ഭ്രമിളങ്ങള്‍ ചിറകിന്റെ പിന്‍ഗാമിദിക്കിനുശേഷം ഉള്ള പ്രവാഹത്തെ കീഴ്‌പ്പോട്ടു തള്ളുവാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നു. പ്രവാഹത്തിന്‌ ലംബമായുള്ള ഉത്ഥാപനത്തെ ഇത്‌ പിന്നോട്ടു തള്ളുന്നു. ഇതിന്റെ സമാന്തരമായ ഘടകത്തിന്‌ പ്രരിതകര്‍ഷണം (induced drag)എന്ന്‌ നാമകരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. സ്‌പാന്‍ വലുതാണെങ്കില്‍ പ്രരിതകര്‍ഷണം കുറവായിരിക്കും. അത്‌ പ്രവേഗത്തിന്റെ വര്‍ഗത്തിന്‌ ആനുപാതികം ആയിരിക്കും.
സ്‌തരീയ പ്രവാഹം
സ്‌തരീയപ്രവാഹത്തിലുള്ള സീമാന്തസ്‌തരം. ആദ്യം പ്രവേഗം കൂടുകയും പിന്നീട്‌ കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. ആദ്യം ത്വരണം നടക്കുകയും പിന്നീട്‌ മന്ദമാകുന്ന പ്രവാഹങ്ങളിലുള്ള സീമാന്തരസ്‌തരങ്ങളില്‍ പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ പ്രവാഹത്തിന്‌ എതിരായി ഒരു പ്രവാഹം കാണപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതുപോലെ പുറകിലോട്ടുള്ള പ്രവാഹം ആകമാനം വ്യത്യസ്‌തമായ ഒരു ധാരാരേഖീയചിത്രം ഉണ്ടാക്കുന്നു. പ്രവാഹം വസ്‌തുവില്‍നിന്ന്‌ വേര്‍പെടുകയും കുറഞ്ഞ വേഗതയിലുള്ള ഭ്രമിളങ്ങള്‍ സാധാരണയായി ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നു.
വിക്ഷുബ്‌ധപ്രവാഹം
സീമാന്തരസ്‌തരം അവസാനിക്കുന്നത്‌ സാധാരണയായി സ്‌തരീയമായിട്ടായിരിക്കാറില്ല. മുന്‍ഗാമിദിക്കില്‍ അത്‌ സ്‌തരീയമായിരിക്കുകയും സംക്രമണ ബിന്ദു (transition point)വിനു ശേഷം അത്‌ അകന്നുമാറി പോവുകയും പ്രവാഹം വിക്ഷുബ്‌ധമായിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്വതന്ത്രധാരയുടെ പ്രവേഗം കൂടുമ്പോള്‍ സംക്രമണബിന്ദു മുന്നോട്ടു നീങ്ങുന്നു. വിക്ഷുബ്‌ധത, ഘര്‍ഷണംമൂലമുള്ള പ്രതിരോധം വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. തന്മൂലം വിക്ഷുബ്‌ധത തികച്ചും അഭിലഷണീയമല്ലെന്ന്‌ തോന്നാം. പക്ഷേ ഇത്‌ ഗണ്യമായ തോതില്‍ മര്‍ദം കൂട്ടുകയും അതുമൂലം പാര്‍ഥക്യബിന്ദു (sepera-tion point) പിന്നിലേക്ക്‌ തള്ളപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ ഈ പ്രതിഭാസം പലതരത്തിലും പ്രായോഗികാവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉപയുക്തമാക്കാന്‍ കഴിയും.
മര്‍ദനീയതാ പ്രഭാവങ്ങള്‍
വായു മര്‍ദനീയ സ്വഭാവമുള്ളതാണെങ്കിലും കുറഞ്ഞ പ്രവേഗങ്ങളില്‍ വായു മര്‍ദനീയസ്വഭാവമില്ലാത്ത ഒരു ദ്രവമായി കരുതാവുന്നതാണ്‌. ഇങ്ങനെ ചിന്തിക്കുന്നതില്‍നിന്ന്‌ വരാവുന്ന തെറ്റ്‌ വളരെ കുറവാണ്‌. പക്ഷേ ശബ്‌ദത്തിന്റെ പ്രവേഗത്തോട്‌ പറക്കല്‍വേഗം(flight speed)ഏതാണ്ട്‌ സമമാകുമ്പോള്‍ ഈ അനുമാനത്തിലുള്ള തെറ്റ്‌ വളരെ ഗണ്യമായിത്തീരുന്നു. അതിന്‌ മര്‍ദനീയ ദ്രവസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ (compressible fluid theories) ഉപയോഗിക്കണം. ശബ്‌ദത്തിന്റെ പ്രവേഗം എന്നു പറയുന്നത്‌ ശബ്‌ദമര്‍ദതരംഗങ്ങള്‍ വായുവില്‍ക്കൂടി മുന്നോട്ടുപോകുന്ന പ്രവേഗമാണ്‌. കുറഞ്ഞ പറക്കല്‍ വേഗങ്ങളില്‍ ചിറകിന്റെ ചലനത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന മര്‍ദതരംഗങ്ങള്‍ എല്ലാ ദിശകളിലേക്കും ഉയര്‍ന്ന വേഗത്തോടുകൂടി സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഇവ മുന്നില്‍വരുന്ന വായുവില്‍ പ്രവേഗവും മര്‍ദവും വ്യത്യാസപ്പെടുത്തുന്നു. സൂപ്പര്‍സോണികവേഗത്തില്‍ ചിറകിന്റെ ചലനത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന മര്‍ദതരംഗങ്ങള്‍ ചിറകിന്റെ ഏറ്റവും അടുത്ത്‌ വരുന്നതുവരെ ചിറകിന്റെ മുന്നിലുള്ള വായുവിന്റെ മര്‍ദത്തിലും പ്രവേഗത്തിലും വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്നില്ല. സൂപ്പര്‍സോണിക പ്രവാഹത്തിന്‌ മര്‍ദത്തിലും പ്രവാഹത്തിലും തുടര്‍ച്ചയില്ലായ്‌മ(discontinuities)യാണ്‌ കാണുക.
ആഘാതതരംഗം
മര്‍ദത്തിലും സ്ഥൈതിക താപനിലയിലും (static temperature) തുടര്‍ച്ചയില്ലായ്‌മ ഉണ്ടാക്കുന്ന തരംഗം ആഘാതതരംഗം എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്നു. ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ കേമ്പര്‍ ഉള്ള ബിന്ദുവിലാണ്‌ ആഘാതതരംഗം സാധാരണയായി ഉണ്ടാകുന്നത്‌. അവിടെ വായുവിന്റെ വേഗം ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ ആയിരിക്കും. ഈ ആഘാതതരംഗം പ്രതലത്തിന്‌ ലംബമായിട്ടായിരിക്കും രൂപപ്പെടുന്നത്‌. ഇതിന്‌ നോര്‍മല്‍ ആഘാതം(Normal shock) എന്നു പറയുന്നു.
ആഘാതകര്‍ഷണം
ആഘാതതരംഗം ഉടലെടുക്കുന്നതിന്‌ അനുബന്ധിച്ചുള്ള കര്‍ഷണത്തിന്‌ ആഘാതകര്‍ഷണം എന്നുപേര്‍. ഇത്‌ രണ്ടുഭാഗമായി വിഭജിക്കുവാന്‍ സാധിക്കും: ആഘാതതരംഗത്തില്‍ നിന്നുള്ള പ്രതിരോധം മുഖാന്തരം നടക്കുന്ന തരംഗഘര്‍ഷണം, കനത്തിലുള്ള സീമാന്തസ്‌തരത്തില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന സീമാന്തരകര്‍ഷണം, ഇവയ്‌ക്ക്‌ സബ്‌സോണിക വേഗത്തിലെ രൂപകര്‍ഷണത്തോടും ചര്‍മഘര്‍ഷണകര്‍ഷണത്തോടും (skin friction drag) സാദൃശ്യമുണ്ട്‌.
ആഘാതസ്റ്റാള്‍
ആഘാതതരംഗത്തിന്റെ ആവിര്‍ഭാവം കര്‍ഷണത്തിന്റെ തോത്‌ പതിന്മടങ്ങായി വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. ഒരു വായുപത്രകത്തിന്റെ കാര്യത്തിലാണെങ്കില്‍ മര്‍ദവിതരണത്തില്‍(pressure distribution) ആകമാനം വ്യതിയാനം സൃഷ്‌ടിക്കുകയും മര്‍ദകേന്ദ്ര(centre of pressure)ത്തിന്റെ ആസ്ഥാനം മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ സ്റ്റാള്‍സ്ഥിതി ഉള്ളതായി കാണപ്പെടുന്നു. ഈ സ്ഥിതിക്ക്‌ ആഘാതസ്റ്റാള്‍ (shock stall) എന്നു പറയുന്നു.
മര്‍ദനീയവും വികസനീയവുമായ പ്രവാഹങ്ങള്‍
സൂപ്പര്‍സോണികവേഗത്തില്‍ അധികആഘാതതരംഗം (oblique shock wave) ഒരു മൂലയിലുണ്ടാകുന്നു. ഒരു ഖരപദാര്‍ഥം എന്നപോലെ പ്രവാഹം ആഘാതതരംഗവുമായി ഏറ്റുമുട്ടുന്നു. ആഘാതതരംഗത്തിന്‌ ലംബമായുള്ള പ്രവേഗത്തിന്റെ ഘടകം മന്ദിതമാകുന്നു. അതിന്റെ ഫലമായി ആഘാതതരംഗത്തിന്റെ ദിശയില്‍(direction)വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്നു. ആഘാതത്തിനു സമാന്തരമായുള്ള ഘടകത്തിന്‌ യാതൊരു വ്യത്യാസവും വരുന്നില്ല. ഗതിയിലുള്ള വ്യതിയാനം പെട്ടെന്നാണ്‌ സംഭവിക്കുന്നത്‌. മൂല കഴിഞ്ഞുള്ള പ്രവാഹം കുറഞ്ഞ വേഗത്തിലാണ്‌. പ്രവാഹത്തിന്റെ രേഖകള്‍ കൂടുതല്‍ ചേര്‍ന്നുപോകുന്നു. സൂപ്പര്‍ സോണിക (അതിധ്വനിക) പ്രവാഹം ആഘാതതരംഗത്തില്‍ വച്ച്‌ മര്‍ദനീയതയ്‌ക്കു വിധേയമാകുന്നു. പ്രസ്‌തുത പ്രവാഹത്തെ മര്‍ദനീയതാപ്രവാഹം എന്നു പറയുന്നു.
ചിത്രത്തില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പ്രവാഹം ഒരു മൂലയില്‍ക്കൂടി കടക്കുമ്പോള്‍ ആഘാതതരംഗത്തിന്‌ എതിരായുള്ള ഒരു പ്രതിഭാസം നടക്കുന്നു. രണ്ട്‌ മാക്‌രേഖകള്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. ആദ്യത്തേതിലും കൂടുതലായി രണ്ടാമത്തേത്‌ പുറകിലത്തെ ദിക്കിലേക്ക്‌ തിരിയുന്നു. രണ്ട്‌ മാക്‌രേഖകള്‍ക്കും ഉള്ളില്‍ പ്രവാഹം ഒരു വളഞ്ഞ വഴിയില്‍ സാവധാനം ചരിയുന്നു. ആഘാതതരംഗംപോലെ പെട്ടെന്ന്‌ ഈ വ്യതിയാനങ്ങള്‍ നടക്കുന്നില്ല. വാസ്‌തവത്തില്‍ രണ്ട്‌ മാക്‌രേഖകള്‍ക്കും ഉള്ളില്‍ ഉറപ്പ്‌ കുറഞ്ഞ അനേകം ആഘാതതരംഗങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുന്നുണ്ട്‌. ഈ വിധത്തിലുള്ള പ്രവാഹത്തെ വികസിതപ്രവാഹം (expansive flow) എന്നു പറയുന്നു.
ഹൈപ്പര്‍സോണിക്‌സ്‌
സൂപ്പര്‍സോണികപ്രവാഹം മാക്‌ സംഖ്യ അഞ്ചിനുമുകളില്‍ മറ്റൊരു രോധവുമായി ഏറ്റുമുട്ടുന്നു. അതാണ്‌ താപരോധകം (heat barrier). താപനില പെട്ടെന്ന്‌ കുതിച്ചുയരുന്നു. ഈ അതിവേഗ പ്രവാഹങ്ങളുടെ പഠനത്തിന്‌ ഹൈപ്പര്‍സോണിക്‌ വായുഗതിതന്ത്രം (hypersonic aerodynamics) എന്നുപറയുന്നു. ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങള്‍ അവയുടെ പറക്കലിന്റെ ചില ഘട്ടങ്ങളില്‍ ഹൈപ്പര്‍സോണിക്‌ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കും. നോ. ആകാശക്കപ്പല്‍; ആകാശസഞ്ചാരം; എയ്‌റോനോട്ടിക്കല്‍ എന്‍ജിനീയറിങ്‌; എയ്‌റോനോട്ടിക്‌സ്‌; ബഹിരാകാശസഞ്ചാര ശാസ്‌ത്രം
(എസ്‌.എ. പളനിസ്വാമി)
