Sterowanie strumieniami - nauka, która kształtuje nasze otoczenie

Co łączy lakier, spoiler, oscylatory płynowe i winglety (zostaw komentarz, albo laika pod postem jeżeli wiesz co to jest)…?? Wszystkie wymienione przedmioty mogą służyć do sterowania strumieniami! Odpowiedź mimo, że banalna prowadzi nas to iście ciekawego zagadnienia jakim są aktywne i pasywne metody sterowania strumieniami. Czy spotykamy je w codziennym życiu i czy w ogóle powinny nas interesować? Mam nadzieje, że poniższy artykuł odpowie na te pytania.

Sterowanie strumieniami

Jako sterowanie strumieniami lub strugą rozumiemy wszystkie działania podjęte w celu zmiany przepływu jakiegoś strumienia w taki sposób, aby ów przepływ bardziej odpowiadał naszym preferencją. Brzmi trudno? Więc wyobraźmy sobie samochód. Nowe Ferrari 485, o bardzo opływowym kształcie, i inny piękny samochód jakim jest Fiat Multipla. Jak myślicie, który z nich stawia większy opór w czasie szybkiej jazdy? Oczywiście, że Fiat. Dzieje się tak za sprawą różnic w kształcie karoserii, które wpływają na współczynnik oporu aerodynamicznego, a więc i na ilość spalonego paliwa czy docisk samochodu do podłoża (komfort prowadzenia). I to właśnie kształt nadwozia samochodu jest idealnym przykładem na pasywne sterowanie strumieniami.

Dwa samochody o zupełnie innej aerodynamice: Fiat Multipla i Ferrari 485

 Ok. Pasywne… Jak wspomniałem sterowanie strumieniami dzieli się na aktywne i pasywne. Pasywne czyli takie, w które nie wkładamy energii w czasie eksploatacji, np. kształt karoserii, zastosowany lakier, ukształtowanie skrzydła w samolocie, spoiler w samochodzie wyścigowym lub owiewki w tzw. TIR-ach, oraz aktywne czyli takie, w które jakąś energie musimy włożyć np. opisywane oscylatory, ‘popychanie’ jakiegoś strumienia innym strumieniem lub taka ruchoma płytka (kierownica) w klimatyzatorach hotelowych, która pomaga równomiernie rozprowadzać zimne powietrze (oczywiście jeżeli kierownice tą unieruchomimy to zamienimy metodę aktywną w pasywną).
To skoro wiemy już dlaczego samochody wyglądają tak, a nie inaczej (w czasie projektowania karoserii oprócz jej aerodynamiki liczy się również estetyka czy cechy charakterystyczne dla danej marki, jednak to aerodynamika sprawia, że jeździmy autami o coraz bardziej smukłych kształtach, a nie kostkami na kołach) to podajmy sobie jeszcze kilka innych przykładów z naszego życia gdzie spotykamy się z pasywnym sterowaniem strumieniami. O aktywnych metodach pojawią się osobne artykuły.
Lataliście samolotami? Wielkie cygara ze skrzydłami. Nie wiem ilu z was zastanawiało się dlaczego skrzydła samolotów mają na swoich końcach takie ‘wywijasy’(?) tzw. winglety. Okazuj się, że skrzydła powodują powstawanie na ich końcówkach wirów co zwiększa opór aerodynamicznych samoloty. Co ciekawe różnica jest tak wielka, że winglety stosowane są również w samolotach papierowych… no wiecie takich jakie puszcza się w przedszkolu albo wypuszcza się z ostatniego piętra w szkole (teza ta nie została jeszcze udowodniona). Co ciekawe w samolotach stosuje się również specjalne lakiery zapobiegające przyleganiu rozgniecionych owadów.

Winglety na skrzydłąch samolotów wraz z wizualizacją ich roli
(na podstawie http://www.aviationpartners.com) 

Podobną funkcje do wingletów pełnią owiewki montowane na TIR-ach oraz na dachach samochodów osobowych, czasami zwane dumnie spoilerami. Mają one na celu zmniejszenie siły oporu aerodynamicznego oraz czasami zwiększenie docisku samochodu do podłoża. Zjawisk, które tu zachodzą jest sporo jednak to temat na inny raz.
Czy samochody i samoloty to jedyne przykłady z życia? Oczywiście nie. Elektrownie wiatrowe, kanały wentylacyjne, wyloty klimatyzacji (te w biurze, ale i te w samochodzie), turbosprężarki, dorny, kształt słupów elektrycznych i wiele innych. Sterowanie strumieniami mimo, że jest zagadnieniem mało popularnym i bardzo skomplikowanym to gałąź nauki, która kształtuje nasze otoczenie i nasze życie.
Ciekawostka!! Jeżeli wpiszemy w wyszukiwarkę Google frazę „sterowanie strumieniem” to jeden z pierwszych wyników to moja praca doktorska. Miłej lektury.
Mimo, że tekst ten jest dosyć ciężki w stosunku do wcześniejszych jeżeli dotrwałeś do końca zostaw proszę komentarz.