همرفت طبیعی

هم‌رفت طبیعی گونه‌ای از جریان، حرکت مایعات مانند آب یا گازها مانند هوا، است که در آن حرکت مایع توسط بخش‌هایی از آن که از چگالی بیشتری برخوردارند و نه منبعی خارجی همانند پمپ، پره، دستگاه مکش و غیره ایجاد می‌شود. هم‌رفت طبیعی در بیشتر موارد منجر به «گردش طبیعی»، توانایی گردش مایع در سامانه به‌طور مداوم، با گرانش و تغییرات احتمالی در انرژی گرمایی، می‌شود. گرانش نیروی محرک همرفت طبیعی است. برای نمونه اگر یک لایه هوای متراکم سرد در بالای هوای گرمتر و کم‌تراکم‌تر وجود داشته باشد، گرانش با شدت بیشتری لایه متراکم بالای را می‌کشد و بنابراین هوای سرد و متراکم پایین می‌آید و هوای گرمتر و سبک جای آن را می‌گیرد. این باعث ایجاد جریانی در گردش می‌شود که همرفت نام دارد.

از آنجایی که همرفت به نیروی جاذبه متکی است، در محیط‌های سقوط آزاد (لخت)، همانند ایستگاه بین‌المللی فضایی که در مدار زمین است، همرفت وجود ندارد. همرفت طبیعی می‌تواند زمانی اتفاق بیفتد که در آب یا هوا بخش‌های گرم و سردی وجود داشته باشد، زیرا هم آب و هم هوا با گرم شدن چگال‌تر می‌شوند. این پدیده در اقیانوس‌ها نیز به دلیل سنگین‌تر بودن آب شور از آب شیرین رخ می‌دهد و لایه‌ای از آب شور واقع در بالای لایه آب تازه‌تر و شیرین‌تر نیز باعث همرفت می‌شود.

همرفت طبیعی به دلیل وجود در طبیعت و همچنین در کاربردهای مهندسی، مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته‌است. ویژگی اصلی همه سامانه‌های آب‌وهوایی سلول‌های همرفتی طبیعی است که از بالا آمدن هوا در بالای زمین یا آب گرم‌شده توسط نور خورشید تشکیل می‌شوند. همرفت همچنین در ستون هوای گرمی دیده می‌شود که از آتش، صفحات زمین، جریان‌های اقیانوسی (گردش دماشوری) و تشکیل بادهای دریایی (که همرفت رو به بالا توسط اثر کوریولیس نیز ایجاد می‌شود) پدید می‌آیند. در کاربردهای مهندسی، همرفت معمولاً در تشکیل ریزساخت‌ها هنگام خنک‌سازی فلزات مذاب، مایعات در اطراف باله‌های پراکنده گرما و حوضچه‌های خورشیدی کاربری می‌یابد. یک کاربرد صنعتی بسیار متداول همرفت طبیعی در خنک‌سازی هوای آزاد و بدون کمک فن است: این پدیده می‌تواند در مقیاس‌های کوچک (تراشه‌های رایانه) تا تجهیزات پردازشی در مقیاس بزرگ اتفاق بیفتد.

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش