تأثير ميريديث

تُعرف ظاهرة ميريديث بأنها قدرة على تعويض مقاومة الهواء الناتجة عن مشعاع التبريد من خلال تصميم دقيق لقناة التبريد، بحيث ينتج عن تمدد الهواء الساخن داخل القناة قوة دفع مفيدة. وقد اكتُشفت هذه الظاهرة في ثلاثينيات القرن العشرين، وازدادت أهميتها مع ازدياد سرعات الطائرات ذات المحركات المكبسية خلال العقد التالي.

كان إف دبليو ميريديث مهندسًا بريطانيًا يعمل في المؤسسة الملكية للطائرات (RAE) في فارنبورو . وبعد تأمله في مبادئ التبريد السائل، أدرك أن ما كان يُعتبر تقليديًا حرارة مهدرة، تُنقل إلى الغلاف الجوي بواسطة سائل التبريد في المبرد، ليس بالضرورة أن يُفقد. تُضيف هذه الحرارة طاقة إلى تدفق الهواء، ومع التصميم الدقيق، يمكن استخدامها لتوليد قوة الدفع. نُشر هذا العمل عام ١٩٣٥. ^{[ ٢ ]}

أصبحت هذه الظاهرة تُعرف باسم "تأثير ميريديث"، وسرعان ما تبناها مصممو نماذج الطائرات المقاتلة الأولية التي كانت قيد التطوير آنذاك، بما في ذلك طائرتي سوبرمارين سبيتفاير وهوكر هوريكان اللتين كان محرك رولز رويس PV-12 فيهما، والذي سُمي لاحقًا ميرلين ، يُبرد بواسطة الإيثيلين جليكول. وقد أُدمج نموذج مبكر لمشعّ تأثير ميريديث في تصميم طائرة سبيتفاير لأول رحلة تجريبية للنموذج الأولي في 5 مارس 1936. ^{[ 3 ]}

لم يفهم العديد من المهندسين مبادئ تشغيل هذا التأثير. وكان من الأخطاء الشائعة الاعتقاد بأن المحرك الشعاعي المبرد بالهواء سيستفيد أكثر من غيره، لأن زعانفه تسخن أكثر من مشعاع المحرك المبرد بالسوائل، واستمر هذا الخطأ حتى عام 1949. ^{[ 4 ]}

نشأ جدل كبير حول أصل وفعالية هذا المبدأ نتيجةً لمقال كتبه لي أتوود في التسعينيات. وقد أثار المقال ردودًا في كل من مجلة الجمعية الأمريكية لتاريخ الطيران ومجلة أصدقاء مؤسسة متحف القوات الجوية. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

تحدث ظاهرة ميريديث عندما يسخن الهواء المتدفق عبر قناة بواسطة مبادل حراري أو مشعاع يحتوي على سائل تبريد ساخن. عادةً ما يكون هذا السائل عبارة عن سائل تبريد يحمل حرارة مهدرة من محرك احتراق داخلي. ^{[ 4 ]}

يجب أن يتحرك الهواء داخل القناة بسرعة كبيرة بالنسبة للهواء حتى يحدث التأثير المطلوب. يواجه الهواء المتدفق إلى القناة مقاومة سحب من سطح المبرد، فينضغط بفعل تأثير اندفاع الهواء . وعندما يمر الهواء عبر المبرد ، يسخن ، مما يرفع درجة حرارته قليلاً ويزيد حجمه. ثم يخرج الهواء الساخن المضغوط عبر قناة العادم المصممة بشكل متقارب، أي تضيق باتجاه الخلف. يؤدي هذا إلى تسارع الهواء للخلف، وتولد قوة دفع أمامية صغيرة نتيجةً لتأثير هذا التسارع على هيكل الجهاز. ^{[ 2 ]} يتمدد الهواء وتنخفض درجة حرارته أثناء مروره عبر القناة، قبل أن يخرج لينضم إلى تدفق الهواء الخارجي. وهكذا، تتحقق العمليات الثلاث لدورة برايتون المفتوحة : الانضغاط، وإضافة الحرارة عند ضغط ثابت، والتمدد. وتعتمد قوة الدفع الممكنة على نسبة الضغط بين داخل القناة وخارجها، وعلى درجة حرارة سائل التبريد. ^{[ 4 ]} تسمح درجة الغليان الأعلى للإيثيلين جلايكول مقارنة بالماء للهواء بالوصول إلى درجة حرارة أعلى مما يزيد من قوة الدفع النوعية .

إذا كانت قوة الدفع المتولدة أقل من مقاومة الهواء الناتجة عن مجرى الهواء والمبرد، فإن هذا الترتيب يساهم في تقليل مقاومة الهواء الكلية للمبرد. أما إذا تجاوزت قوة الدفع المتولدة مقاومة الهواء للمبرد، فإن المجموعة بأكملها تساهم في زيادة قوة الدفع الأمامية للمركبة.

استلهم العمل الأمريكي المبكر على القناة الديناميكية الهوائية الحرارية أو المحرك النفاث من تأثير ميريديث ، نظرًا لتشابه مبادئ تشغيلهما. ^{[ 4 ]} وفي الآونة الأخيرة، استُخدمت هذه الظاهرة في سيارات السباق من خلال تركيب مشعات تبريد المحرك في أنفاق. ^{[ 7 ]}

• دورة برايتون

• تأثير ميريديث: فهمه – مراوح سباق سوبركول