Akışkanlar Mekaniği
 

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ

Akışkanlar mekaniği,kuvvetlerin ve enerjinin sıvılar ve gazlar üzerindeki etkilerini inceleyen bilim dalı.Klasik mekaniğin bütün dalları gibi akışkanlar mekaniği de statik ve dinamik olarak ikiye ayrılır.Çoğu zaan hidrostatik olarak anılan akışkanlar statiği,birkaç önemli klasik sonucu olmakla birlikte gelişme olanakları kısıtlı,oldukça yalın bir konudur.Sıvılar için hidrodinamik,gazlar için aerodinamik adlarını alan akışkanlar dinamiği ise ,1840'lardan günümüze değin sürekli ve giderek yaygınlaşan bir araştırma etkinliğine konu olmuş,çok gelişmiş bir bilim dalıdır.

Akışkanlar dinamiğinin sayısız uygulama alanı vardır.Mühendislik,biyoloji ve çevre bilimleri gibi çok bilenenlerin yanı sıra,,hava ve deniz mühendisliği ,meteoroloji, okyanusbilim,kan dolaşımının incelenmesi ve canlıların yüzme ve uçuşunun dinamiği bunlar arasındadır.

Akışkanlar dinamiği alanında yapılan kuramsal ve deneysel araştırmaların sonuçları hem fiziksel,hem de matematiksel yollarla betimlenibilir.Akışkanların hareketine ilişkin olgular bilinen fizik yasalarına uyar.Başka bir deyişle bunlar,kütlenin korunumu yasasına ve klasik mekaniğin (Newton'ın hareket yasaları) ve termodinamiğin yasalarına uyar.doğrusal olmayan kısmi diferansiyel denklemler yardımıyla anlaşılabilir.Ama bu kuramsal doğrunun uygulamaya aktarılması bazen olanaksızdır.Konuya ilişkin matematiksel kuram çoğu zaman karmaşıktır.kimi zaman da ilgili denklemlerin birden çok çözümü vardır ve bu çözümler içinde hangisinin gerçeği yansıttığını belirlemekte güçlüklerle karşılaşılır.Sonuç olarak ,akışkanların hareketinin anlaşılabilmesi için hem laboratuvarda hem de doğada yapılan gözlemlere gerek vardır.

Sıvılar içinde,gazlar için de akışkan tanımı kullanılabilir.Çünkü pek çok durumda ikisi de aynı hareket denklemlerine uyar ve aynı akış olgusunu ortaya koyar.iki sıvı,iki gaz ya da bir sıvı,bir gaz akışkandan oluşan sistemler arasındaki geometrik benzerliklerin hangi koşullarda aynı akış tipine yol açacağının belirlenmesinde kimi zaman ölçek analizinden yararlanılır.Akışkan dinamiğine ilişkin sonuçların anlatımında kullanılan Reynold sayısı,Mach sayısı Froude sayısı gibi boyutsuz parametreler de ölçek analizi yardımıyla formüle edilebilmiştir.

Sıvılara da gazlara da uygulanabilen akış biçimlerine örnek olarak,bir boru içinden akış,bir cisimle onu çevreleyen akışkanın göreli hareketlerinden kaynaklanan akış ve sıcaklık farklılıklarından doğup,kütleçekimiyle yönlendirilen ısıl konveksiyon ( taşınım) sayılabilir.Kimi zaman,özellikle de meteoroloji ve okyanusbilimde tüm sistemin dönüşü de bu sınıfa katılır.Bu akışkanların ortak özelliği,bir hareket türünden öbürüne kendiliğinden geçme eğiliminde olmalarıdır.Bu geçişlerin en iyi bilineni düzgün ve durgun bir akış türü olan katmanlı ( laminer) akışkan hızlı ve düzensiz çalkantıların görüldüğü burgaçlı akışa geçiştir.Akıştaki kararsızlık,son derece düzenli ama karmaşık yapılı akışlara da neden olabilir.Günümüzde çeşitli geçişlerin doğasını kavramaya ve burgaçlı akışkanların düzensiz davranışlarını açıklayan denklemleri bulmaya yönelik pek çok araştırma yapılmaktadır.

Akış hızı ses hızına yakın olduğunda akışkanın yoğunluğu önemli ölçüde değişir.Bu olgu uygulamada yalnızca,içinde şok dalgalarının oluşabildiğ gaz halindeki akışkanlar için önem taşır.Şok dalgaları akışkanın hızında sıcaklığında basıncında ve yoğunluğunda süreksiz sayılabilecek değişikliklerle bir arada bulunur.

Bir kabı tümüyle doldurmayan sıvının üst yüzeyi gibi serbest yüzeylerle ilgili olgular,sıvılar için önemli gazlar içinse önemsizdir.Su dalgalarının hızının dalgaboyuna ve genliğe bağlı olarak değişmesinin yol açtığı çeşitli etkiler vardır.Su düzeyinin gazlardaki şok dalgalanmalara benzer biçimde birdenbire degişmesine yol açan hidrolik sıçrama ( yüksek tepeli dalga) ve yayılırken biçimini koruyan,büyük genlikli tek bir dalga olan soliton bu tür etkiler arasında yer alır.


Kaynak;AnaBritannica cilt 1 sayfa 269 frmsinsi.net için derlenmiştir.