Akışkanlar Mekaniği Akışkanlar Mekaniği Nedir Akışkanlar Mekaniği Hakkında Akışkanlar

Akışkanlar Mekaniği Akışkanlar Mekaniği Nedir Akışkanlar Mekaniği Hakkında Akışkanlar Mekaniği Bilgi Akışkanlar Mekaniği Tanımı Akışkanlar Mekaniği Genel Akışkanlar Mekaniği Teorik Bilgiler Akışkanlar Mekaniği Fizik
Akışkanlar Mekaniği Akışkanlar Mekaniği Nedir Akışkanlar Mekaniği Hakkında Akışkanlar Akışkanlar mekaniği, akışkan olarak adlandırılan maddelerin (genel olarak sıvılar ve gazlar, bunların dışında da bazı diğer maddeler) fiziksel davranışlarını inceleyen bilim dalıdır

Başlıca Akışkan Statiği ve Akışkan Dinamiği olmak üzere ikiye ayrılır
Akışkanlar mekaniği bilimi temel mühendislik bölümlerinden olan hidrojeoloji, inşaat, makine ve kimya,tekstil mühendisliklerinde zorunlu olarak okutulurAkışkanlar mekaniği konuları basit bir boyut analizi ile baslayip vizkozite ardından sıvı ve gaz basınçlarının incelenmesiyle devam eder Bernoulli süreklilik denklemleriye değişkenlerden bilinmeyenler bulunabilir Navier-Stokes denklemleri yardımıyla 3 boyutlu basınç gradyenlerine ulaşılabilir Bunlar oldukça karmaşık olduklarından genelde çözümlerinde çok güçlü bilgisayarlar kullanılmaktadır

Kaynak : vikipedia

Akışkanlarla ilgili bilinen ilk çalışmalar Archimedes (MÖ 285-212) tarafından
yapılmıştır Archimedes suyun kaldırma kuvvetinden hareketle,
hesaplama yöntemleri geliştirmiştir Ancak, akışkanlarla ilgili esas gelişmeler
Rönesans’tan sonra olmuştur
Akışkanlar mekaniğinde en önemli gelişmeyi Leonardo da Vinci (1452-1519)
yapmıştır Vinci, tek boyutlu-sürekli akış için süreklilik denklemini çıkararak dalga
hareketleri, jet akışları, hidrolik sıçramalar, eddy oluşumu ve sürüklenme kuvvetleri
hakkında bilgiler vermiştir
Newton’un (1642-1727) yerçekimi kanununu bulmasından sonra yerçekimi
ivmesi de hesaplara katılmıştır Sürtünmesiz akışlarda en önemli gelişmeleri Daniel
Bernoulli (1700-1782), Leonard Euler (1707-1783), Joseph-Louis Lagrange (1736-
1813) ve Pier Simon Laplace (1749-1827) yapmışlardır Euler şimdi Bernoulli denklemi
olarak bilinen bağıntıları ilk geliştirendir Açık kanal akışları, boru akışları, dalgalar,
türbinler ve gemi sürüklenme katsayıları üzerinde Antonie de Chezy (1718-1789), Henri
Pitot (1695-1771), Wilhelm Eduard Weber (1804-1891), James Bicheno Françis (1815-
1892), Jean Louis Marie Poiseouille (1799-1869) yaptıkları deneysel çalışmalarla
akışkanlar mekaniğinin geliştirilmesinde önemli katkılarda bulunmuşlardır
William Froude (1810-1879) ve oğlu Robert (1846-1924) modelleme
kanunlarını geliştirmesinden sonra, lord rayleigh (1842-1919) boyut analizi tekniğini ve
Osborne Reynolds (1842-1912) klasik boru deneyini (1883) geliştirerek akışkanlar
mekaniğinde çok önemli olan boyutsuz sayıları bulmuşlardır Henri navier (1785-1836)
ve George Stokes (1819-1903) Newtonian akışlara sürtünme terimlerini de ilave ederek,
bütün akışları analiz etmede başarıyla uygulanan ve günümüzde Navier-Stokes
denklemleri olarak bilinen momentum denklemlerini bulmuşlardır
Ludwig Prandtl (1875-1953) yüzeye yakın yerlerde sınır tabakanın (1904) etkili
olduğunu onun dışında ise sürtünme kuvvetlerinin olmadığı durumlarda Bernoulli
denkleminin uygulanabileceğini göstermiştir aynı şekilde çok geniş teorik ve deneysel
çalışmalar Thedore von Karman (1881-1963) ve Geofrey Taylor (1886-1975)’un
yanında pek çok araştırmacı tarafından da yapılmış ve yapılmaktadır
AKIŞKANLAR STATİĞİ
Sıvı ve gaz halinde bulunan bütün maddeler birer akışkandırlar Akışkanlar
statiği durgun akışkanların basıncını ve basınç kuvvetlerini inceler Durgun akışkanlar
sadece basınç ve yerçekimi kuvvetine maruz kalırlar
BASINÇ:
Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç denir Basınç=kuvvet/yüzey,
A
P F
Sürtünmesiz akış için momentum denklemi, basınç gradyentidir Bu P(ga) şeklindedir ve
durgun akışkanlar için ivme a=0 dır Durgun akışkanın hidrostatik basıncı g
dz
dP 
bağıntısından bulunur
1)SIKIŞTIRILAMAZ AKIŞLAR: Sıkıştırılamaz akışkanlarda (sıvılar) özkütle
=sabittir Bu durumda basınç; P2=P1-g(Z2-Z1) şeklindedir
2)SIKIŞTIRILABİLİR AKIŞLAR: Sıkıştırılabilir akışkanlarda (örneğin gazlar)
özkütle basınca ve sıcaklığa bağlı olarak değişir
a)İzotermal durum (sabit sıcaklık): Bu durumda 0
( 2 1)
2 1
RT
g Z Z
P Pe şeklindedir
Burada T0 yer yüzeyindeki sıcaklık, R=287 J/kgK ideal gaz sabitidir
b)Lineer sıcaklık değişimi: Sıcaklık atmosferin alt tabakalarında T=T0-BZ şeklinde
lineer olarak azalır Burada B=0,650 K/100m şeklinde her 100m de sıcaklığın artma
miktarı (g/RB=5,26) Bu durumda basınç
g BR
T BZ
T BZ
P P
/
0 1
0 2
1 2
 dir
BASINÇ ÖLÇÜMÜ:
Deniz seviyesinde 0 C’de cıva sütunu 760 mm yükselir Bunun nedeni atmosferin cıva
yüzeyine bir basınç uygulamasıdır Bu nedenle buna atmosfer basıncı denir Bu basınç
P0=101336 N/m2 dir
Bir U borusunda aynı seviyedeki basınçlar bir birine eşittir Barometreler, statik basınç
ölçerler bu sisteme göre çalışırlar Örneğin bir tarafında açık hava basıncı, diğer
tarafında B gazı bulunan şematik bir barometrede aynı yükseklikte basınçlar eşittir,
P1=P2 Burada P1=PB+1gh1, P2=P0+2gh2 dir
HİDROSTATİK BASINÇ KUVVETLERİ:
Batan cisimlere derinlikle orantılı olarak artan basınç kuvveti etki eder, F=PA Bu
kuvvet cismin yüzeyinin merkezine değil daha aşağıda oluşan yayılı yükün
merkezinden, yani basınç merkezinden etki eder Suya rastgele  eğim açısıyla
batırılmış bir cisim için h derinliğindeki bir noktada basınç P=P0+gLsin dır Burada
L, ağırlık merkezinden herhangi bir y mesafesindeki uzaklık, y ise seçilen x-y koordinat
eksenlerinden biridir Basınç merkezinin ağırlık merkezine olan uzaklıkları Xp ve Yp,
koordinat eksenlerine göre moment alınarak bulunur
F
I
X g xy
p   sin
F
I
Y g xx
p   sin , burada Ixx yüzey atalet momenti, Ixy çarpım atalet momentidir
BASINÇ DAĞILIMI:
1)Öteleme hareketi:Sabit bir ivme ile hareket eden bir kap içerisindeki bir akışkanın
ani bir ivmelenme sırasında oluşturduğu yalpalama hareketine öteleme hareketi denir
Bu durumda yalpalanma sonucu kapta yeni basınç gradyanları oluşur Böylece basınç
a
s
P
, bileşke ivme ise 2()2xzagadir
2)Dönme hareketi: İçinde sıvı bulunan kap w aşısal hızıyla döndürüldüğünde sıvı
yüzeyi parabol olur Bu durumda basınç 0
2 2
2
P 1 r w  gz  P şeklindedir Burada r,
parabol yarıçapı, z yükseklik değişkenidir
AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ
SÜRTÜNMESİZ AKIŞLAR
Bir akışkanın akış hareketi, geometriye, sınır şartlarına ve mekaniğin kanunlarına
bağlıdır Bu yüzden problem çözümünde; kontrol hacmi, diferansiyel analiz, deneysel
metodlar, boyut analizi ve benzerlik yöntemlerine başvurulur Bu yöntemlerin en yenisi
olan kontrol hacmidir Kontrol hacminde kapalı bir yüzey oluşturan sistemdeki belirli
miktar kütle sürekli korunur Uzayda bir bölge olan kontrol hacminin sınırları kontrol
yüzeyi olarak bilinir
Bir akışkan temel mekanik kanunları olan; kütlenin korunumu, lineer
momentumun korunumu, açısal momentumun korunumu ve enerjinin korunumu akışkanlar için bir takım