В гидродинамике след может быть:
След — это область возмущенного потока (часто турбулентного ) за твердым телом, движущимся в жидкости, вызванная обтеканием тела потоком жидкости .
Для тупого тела в дозвуковом внешнем потоке, например, капсул Apollo или Orion во время спуска и посадки, след сильно отделен , и позади тела находится область обратного потока, где поток движется к телу. Это явление часто наблюдается при испытаниях самолетов в аэродинамической трубе и особенно важно, когда задействованы парашютные системы, потому что если только стропы парашюта не выдвинут купол за пределы области обратного потока, парашют может не надуться и, таким образом, разрушиться. Парашюты, развернутые в следах, испытывают дефицит динамического давления , что снижает их ожидаемые силы сопротивления . Высокоточное вычислительное моделирование динамики жидкости часто проводится для моделирования потоков в следе, хотя такое моделирование имеет неопределенности, связанные с моделированием турбулентности (например, реализации RANS по сравнению с LES ), в дополнение к эффектам нестационарного потока. Примерами приложений являются разделение ступеней ракеты и разделение хранилища самолета.
В несжимаемых жидкостях, таких как вода, носовой след создается, когда судно движется через среду; поскольку среда не может быть сжата, она должна быть вытеснена, что приводит к образованию волны. Как и все формы волн , она распространяется наружу от источника до тех пор, пока ее энергия не будет преодолена или потеряна, обычно за счет трения или дисперсии .
Интересующим нас безразмерным параметром является число Фруда .
Водоплавающие птицы и лодки, движущиеся по поверхности воды, создают след, впервые математически объясненный лордом Кельвином и известный сегодня как след Кельвина . [1]
Этот узор состоит из двух линий кильватерного следа, которые образуют ветви шеврона V, с источником кильватерного следа в вершине V. При достаточно медленном движении каждая линия кильватерного следа смещена от пути источника кильватерного следа примерно на arcsin(1/3) = 19,47° и состоит из перистых волн, расположенных под углом примерно 53° к пути.Вышеописанное описывает идеальный след, где средства движения тела не оказывают никакого другого воздействия на воду. На практике волновая картина между V-образными волновыми фронтами обычно смешивается с эффектами обратного потока от гребного винта и завихрения за кормой судна (обычно с квадратным концом).
Угол Кельвина также выводится для случая глубокой воды, в которой жидкость не течет с разной скоростью или направлением в зависимости от глубины («сдвиг»). В случаях, когда вода (или жидкость) имеет сдвиг, результаты могут быть более сложными. [2] Кроме того, модель глубокой воды пренебрегает поверхностным натяжением, что подразумевает, что источник волны велик по сравнению с длиной капилляра .
«Зоны без кильватерной струи» могут запрещать кильватерные струи в пристанях , вблизи причалов и на некотором расстоянии от берега [3] , чтобы облегчить отдых другим лодкам и уменьшить ущерб, наносимый кильватерной струей. Моторным узким лодкам на британских каналах не разрешается создавать кильватерную струю (достаточно большую, чтобы создать кильватерную волну ) вдоль берегов, поскольку это их размывает. Это правило обычно ограничивает скорость этих судов 4 узлами (4,6 миль в час; 7,4 км/ч) или менее.
Иногда волны используются в рекреационных целях. Пловцы, люди, управляющие личными водными транспортными средствами, и водные млекопитающие, такие как дельфины, могут кататься на передней кромке волны. В вейкбординге волна используется в качестве трамплина. Волна также используется для приведения в движение серфера в вейксерфинге . В водном поло игрок, несущий мяч, может плыть, продвигая мяч вперед с помощью волны, созданной чередующимися гребками руками в кроле , техника, известная как ведение . Кроме того, в спорте каноэ-марафона участники соревнований используют волну других каякеров, чтобы сэкономить энергию и получить преимущество, за счет практики размещения своих лодок на волне другой, так что их каяк приводится в движение волной.
