বিমানের ডানার কার্যকারিতা একটি চরম প্রাকৃতিক বাধার সম্মুখীন হয়—যার নাম ‘বাউন্ডারি লেয়ার সেপারেশন’ বা প্রবাহ বিচ্ছিন্নতা। ডানার ওপর দিয়ে প্রবাহিত বাতাস যখন সান্দ্র ঘর্ষণে শক্তি হারিয়ে সামনের উচ্চ চাপের বিরুদ্ধে আর এগোতে পারে না, তখন দেয়ালের বাতাস উল্টো দিকে ঘুরতে শুরু করে এবং মূল প্রবাহ ডানা ছেড়ে ওপরে উঠে গিয়ে মারাত্মক উত্তোলন বলের পতন ঘটায়, যাকে স্টল (Stall) বলা হয়।

১. প্রতিকূল চাপের নতি ও বিভাজন শর্ত

ডানার পেছনের অংশে চাপ ক্রমশ বৃদ্ধি পায় ((dp/dx > 0)), যাকে প্রতিকূল চাপের নতি (Adverse Pressure Gradient) বলে। দেয়ালের কাছে দ্বিতীয় অন্তরকের সমীকরণ:

[
left( rac{partial^2 u}{partial y^2}
ight)_{w} = rac{1}{mu} rac{dp}{dx} > 0
]

এর ফলে বেগ প্রোফাইলে একটি ইনফ্লেকশন পয়েন্ট (Inflection Point) তৈরি হয়, যা র‍্যালির উপপাদ্য অনুযায়ী প্রবাহকে অত্যন্ত অস্থির করে তোলে। বাতাস মন্থর হতে হতে এক পর্যায়ে দেয়ালের শিয়ার স্ট্রেস পুরোপুরি শূন্যে নেমে আসে:

[
au_w = mu left( rac{partial u}{partial y}
ight)_{y=0} = 0
]

এই বিন্দুকেই সেপারেশন পয়েন্ট বলে। এর পরেই বাতাস উল্টো দিকে ঘুরতে শুরু করে এবং ডানার পেছনে বিশাল এক অশান্ত ঘূর্ণিময় ওয়েক (Wake) সৃষ্টি হয়।

২. ল্যামিনার বনাম টার্বুলেন্ট সেপারেশন

টার্বুলেন্ট বাউন্ডারি লেয়ার ল্যামিনারের চেয়ে অনেক বেশি প্রতিকূল চাপ সহ্য করতে পারে। কারণ টার্বুলেন্সের ঘূর্ণিগুলো ওপরের উচ্চ গতির বাতাসকে অবিরাম নিচে টেনে আনে, ফলে দেয়াল সংলগ্ন বাতাসে প্রচুর গতিশক্তি থাকে। এ কারণেই গলফ বলের গায়ে ছোট ছোট গর্ত (Dimples) রাখা হয়—যাতে বাউন্ডারি লেয়ার দ্রুত টার্বুলেন্ট হয়ে সেপারেশন পিছিয়ে দেয় এবং পেছনের ওয়েক ছোট করে মোট বাতাসের বাধা ৫০% এরও বেশি কমিয়ে দেয়।

৩. অ্যারোডায়নামিক স্টলের প্রকারভেদ

  • ট্রেইলিং-এজ স্টল: পুরু ডানায় সেপারেশন আস্তে আস্তে পেছন থেকে সামনের দিকে এগোয়, ফলে পাইলট সতর্ক হওয়ার সময় পান।
  • লিডিং-এজ স্টল: পাতলা ডানায় হুট করে ডানার অগ্রভাগে পুরো প্রবাহ বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়, যার ফলে কোনো পূর্ব সংকেত ছাড়াই বিমান তাৎক্ষণিক নিচে পড়ে যেতে পারে।

৪. ভন কার্মান ঘূর্ণি সরণি (Von Kármán Vortex Street)

একটি সিলিন্ডারের পাশ দিয়ে তরল গেলে পর্যায়ক্রমে দুটি বিপরীতমুখী ঘূর্ণির সারি তৈরি হয়, যাকে ভন কার্মান ঘূর্ণি সরণি বলে। এর কম্পাঙ্ক মাত্রাহীন স্ট্রোহাল নম্বর ((mathrm{St})) দ্বারা প্রকাশিত:

[
mathrm{St} = rac{f_s D}{U_infty} approx 0.21
]

এই পর্যায়ক্রমিক ঘূর্ণি ত্যাগের ফলে বস্তুটি দুপাশে কাঁপতে থাকে। এই কম্পন যদি কাঠামোর নিজস্ব কম্পাঙ্কের সাথে মিলে যায় (Resonance), তবে ১৯৪০ সালের টাকোমা ন্যারোজ ব্রিজের মতো ভয়াবহ বিপর্যয় সৃষ্টি হয়।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।