Bu maddedeki bilgilerin için ek kaynaklar gerekli.Haziran 2020) () ( |
Bu maddenin içeriğinin Türkçeleştirilmesi veya doğrultusunda düzeltilmesi gerekmektedir. Bu maddedeki yazım ve noktalama yanlışları ya da anlatım bozuklukları giderilmelidir. (Yabancı sözcükler yerine Türkçe karşılıklarının kullanılması, karakter hatalarının düzeltilmesi, dilbilgisi hatalarının düzeltilmesi vs.) Düzenleme yapıldıktan sonra bu şablon kaldırılmalıdır. |
Fizik, fiziksel kimya ve mühendislikte akışkanlar dinamiği, akışkanların (sıvılar ve gazlar) akışını tanımlayan akışkanlar mekaniğinin bir alt disiplinidir. Aerodinamik (hareket halindeki hava ve diğer gazların incelenmesi) ve hidrodinamik (hareket halindeki sıvıların incelenmesi) dahil olmak üzere çeşitli alt disiplinleri vardır. Akışkanlar dinamiğinin, uçaklardaki kuvvetlerin ve momentlerin hesaplanması, boru hatları boyunca petrolün Kütle akış hızının belirlenmesi, hava durumu modellerinin tahmin edilmesi, uzaydaki bulutsuların anlaşılması ve fisyon silahı patlamasının modellenmesi dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesi vardır.
Akışkanlar dinamiği, akış ölçümlerinden türetilen ve pratik problemleri çözmek için kullanılan deneysel ve yarı-deneysel yasaları birleştirerek sistematik bir yapı sunar. Bir akışkanlar dinamiği probleminin çözümü, tipik olarak, akışkanın hız, basınç, yoğunluk ve sıcaklık gibi çeşitli özelliklerini uzay ve zaman fonksiyonları olarak hesaplamayı içerir.
Yirminci yüzyıldan önce, hidrodinamik akışkan dinamiği ile eş anlamlı olarak kullanılıyordu. Bu yüzden günümüzde akışkanlar dinamiğinin bazı konuları, gazlar için de uygulanabilir olmalarına rağmen hâlâ hidrodinamik ismiyle anılmaktadır. Buna manyetik hidrodinamik ve örnek olarak verilebilir.
Temeller
Akışkanlar dinamiğinin kurucu aksiyomları korunum yasalarıdır. Bunlar; kütlenin korunumu, momentumun korunumu ((Newton'un İkinci Hareket Kanunu)) ve enerjinin korunumudur (Termodinamiğin Birinci Yasası). Bu yasalar klasik mekaniğe dayanır, kuantum mekaniğinde ve genel izafiyette modifiye edilirler. Yasaları akışkanlar mekaniğinde daha kullanışlı şekilde ifade etmek için Reynolds transport teoremi kullanılır.
Akışkanlar aslında birbiriyle çarpışan moleküllerden oluşur; ancak akışkanlar dinamiğinde akışkanların (sürekli ortamda) oldukları varsayılır. Buna göre akışkanların yoğunluk, basınç, sıcaklık ve hız gibi özellikleri uzayda sonsuz küçük noktalarda süreklilik içinde her zaman tanımlıdır. Böylece akışkanların ayrık moleküllerden oluştuğu ihmal edilir.
Süreklilikte olduğu varsayılabilecek kadar yoğun, ışık hızına göre düşük akış hızına sahip ve iyonize olmamış Newton tipi akışkanlar için momentum denklemleri Navier-Stokes denklemleridir. Bu denklemler, doğrusal olmayan diferansiyel denklem sistemi oluşturur ve sadeleştirilmemiş genel kapalı formda çözümü yoktur. Bu yüzden hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak çözülürler. Denklemler, yalnızca bazı basit akışkanlar dinamiği problemlerinde sadeleştirilip kapalı formda analitik olarak çözülebilir.
Bir problemi tam olarak tanımlayabilmek için, kütle, momentum ve enerji korunum denklemlerine ek olarak, basıncı diğer termodinamik özelliklerin fonksiyonu olarak veren bir termodinamik hâl denklemi gereklidir. İdeal gaz denklemi buna örnek olarak gösterilebilir:
p basınç, ρ yoğunluk, T sıcaklık, Ru ve M mol kütlesi olmak üzere
Korunum yasaları
Akışkanlar dinamiği problemlerini çözmek için üç korunum yasası kullanılır. Bunlar, integral veya diferansiyel formda yazılabilir. Korunum yasaları kontrol hacmi denilen bir akış bölgesine uygulanabilir. Kontrol hacmi, uzayda akış analizi için seçilmiş ve yüzeylerinden akışın giriş/çıkış yapabildiği ayrık hacimdir. Korunum yasalarının integral formülasyonu bütün olarak kontrol hacmi içindeki kütle, momentum ve enerji değişimlerini tanımlar. Korunum yasalarının diferansiyel formülasyonunda ise akış alanı boyunca art arda ve birbiri üstüne istiflenmiş sonsuz küçük kontrol hacimleri analiz edilir. Limit durumunda bu sonsuz küçük hacimler birer nokta olacağından korunum denklemleri akış içindeki her yerde geçerli bir kısmi diferansiyel denklem sistemine dönüşür.
- Kütlenin sürekliliği (kütlenin korunumu): Bir kontrol hacmi sınırları içerisindeki akışkan kütlesinin değişme hızı, kontrol hacmine giren net kütlesel debiye eşittir. Bu, fiziksel olarak kontrol hacmi içinde kütlenin yokken var, varken yok edilemeyeceğini gerektirir ve süreklilik denkleminin integral formuyla ifade edilebilir:
- Yukarıda akışkanın yoğunluğunu, u akış hız vektörünü ve t zamanı temsil etmektedir. Denklemin sol tarafı kontrol hacmi içindeki kütle değişim hızını gösterir ve kontrol hacmi üzerinde üç katlı bir integral içerir. Denklemin sağ tarafında ise denklemin yüzeyinden net kütle geçişini temsil eden bir integral vardır. Süreklilik denkleminin diferansiyel formülasyonu diverjans teoremi kullanılarak bulunabilir:
- Momentumun korunumu: Bu denklem, bir kontrol hacmi içindeki havanın ivme herhangi bir değişiklik hacmine hava net akışı ve hava dış kuvvetlerin etkisine bağlı olmasını gerektiren, kontrol hacmine Newton'un hareket kanunu uygular ikinci hacmi içinde. Bu denklemin integral formülasyonu olarak, burada vücut kuvvetleri, f vücut tarafından birim kütle başına vücut kuvvetini temsil edilmektedir. Böyle viskoz kuvvetler gibi yüzey kuvvetleri, nedeniyle kontrol hacmi yüzeyinde gerilimlere Fnet kuvvet ile temsil edilir.
- Aşağıdaki gibi momentumun korunumu denklemi diferansiyel şeklidir. Tek toplam kuvvet, F. Örneğin, F bir iç akış üzerinde etkili sürtünme ve yerçekimi kuvvetleri için bir ifade haline genişletilebilir burada, hem yüzey ve cisim kuvvetleri muhasebeleştirilmektedir.
- Aerodinamik hava (nedeniyle iç sürtünme kuvvetlerine) kesme stresi arasındaki doğrusal bir ilişki öne süren bir Newton tipi sıvı ve sıvı gerinme oranı olarak kabul edilir. Yukarıdaki denkleme göre bir vektör denklemi: üç boyutlu akışta, üç skaler denklem şu şekilde ifade edilebilir. Sıkıştırılabilir, viskoz akış durumu için momentum denklemlerinin korunumu Navier-Stokes denklemleri denir.
- Enerji korunumu: enerjinin bir formdan dönüştürülebilir, ancak, belirli bir kapalı bir sistem içinde, toplam enerji sabit kalır.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ Eckert, Michael (2006). The Dawn of Fluid Dynamics: A Discipline Between Science and Technology. Wiley. s. ix. ISBN .
- ^ Çengel, Yunus; Cimbala, John; Engin, Tahsin (ed.) (2015). "Bölüm 1: Giriş ve Temel Kavramlar". Akışkanlar Mekaniği Temelleri ve Uygulamaları. Palme Yayıncılık. s. 15. ISBN .
- ^ Çengel, Yunus; Cimbala, John; Engin, Tahsin (ed.) (2015). "Bölüm 9: Diferansiyel Akış Analizi". Akışkanlar Mekaniği Temelleri ve Uygulamaları. Palme Yayıncılık. s. 438. ISBN .
- ^ Çengel, Yunus; Cimbala, John; Engin, Tahsin (ed.) (2015). "Bölüm 5: Bernoulli ve Enerji Denklemleri". Akışkanlar Mekaniği Temelleri ve Uygulamaları. Palme Yayıncılık. ss. 189-190. ISBN .
- ^ Anderson, J. D. (2007). Fundamentals of Aerodynamics (4. bas.). Londra: McGraw–Hill. ISBN .
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Bu maddedeki bilgilerin dogrulanabilmesi icin ek kaynaklar gerekli Lutfen guvenilir kaynaklar ekleyerek maddenin gelistirilmesine yardimci olun Kaynaksiz icerik itiraz konusu olabilir ve kaldirilabilir Kaynak ara Akiskanlar dinamigi haber gazete kitap akademik JSTOR Haziran 2020 Bu sablonun nasil ve ne zaman kaldirilmasi gerektigini ogrenin Bu maddenin iceriginin Turkcelestirilmesi veya Turkce dilbilgisi ve kurallari dogrultusunda duzeltilmesi gerekmektedir Bu maddedeki yazim ve noktalama yanlislari ya da anlatim bozukluklari giderilmelidir Yabanci sozcukler yerine Turkce karsiliklarinin kullanilmasi karakter hatalarinin duzeltilmesi dilbilgisi hatalarinin duzeltilmesi vs Duzenleme yapildiktan sonra bu sablon kaldirilmalidir Fizik fiziksel kimya ve muhendislikte akiskanlar dinamigi akiskanlarin sivilar ve gazlar akisini tanimlayan akiskanlar mekaniginin bir alt disiplinidir Aerodinamik hareket halindeki hava ve diger gazlarin incelenmesi ve hidrodinamik hareket halindeki sivilarin incelenmesi dahil olmak uzere cesitli alt disiplinleri vardir Akiskanlar dinamiginin ucaklardaki kuvvetlerin ve momentlerin hesaplanmasi boru hatlari boyunca petrolun Kutle akis hizinin belirlenmesi hava durumu modellerinin tahmin edilmesi uzaydaki bulutsularin anlasilmasi ve fisyon silahi patlamasinin modellenmesi dahil olmak uzere genis bir uygulama yelpazesi vardir Tipik aerodinamik gozyasi sekli viskoz bir ortamin soldan saga gectigini varsayarak diyagram basinc dagilimini siyah cizginin kalinligi olarak ve sinir tabakasindaki hizi mor ucgenler olarak gosterir Yesil girdap jeneratorleri turbulansli akisa gecisi hizlandirir ve arkadaki yuksek basinc bolgesinden akisin ayrilmasi olarak da adlandirilan geri akisi onler On taraftaki yuzey mumkun oldugu kadar puruzsuz ve hatta kopekbaligi benzeri bir deri kullanir cunku buradaki herhangi bir turbulans hava akis enerjisini artirir Kammback olarak bilinen sagdaki kesme ayni zamanda arkadaki yuksek basinc bolgesinden spoiler boyunca yakinsak kisma geri akisi da onler Akiskanlar dinamigi akis olcumlerinden turetilen ve pratik problemleri cozmek icin kullanilan deneysel ve yari deneysel yasalari birlestirerek sistematik bir yapi sunar Bir akiskanlar dinamigi probleminin cozumu tipik olarak akiskanin hiz basinc yogunluk ve sicaklik gibi cesitli ozelliklerini uzay ve zaman fonksiyonlari olarak hesaplamayi icerir Yirminci yuzyildan once hidrodinamik akiskan dinamigi ile es anlamli olarak kullaniliyordu Bu yuzden gunumuzde akiskanlar dinamiginin bazi konulari gazlar icin de uygulanabilir olmalarina ragmen hala hidrodinamik ismiyle anilmaktadir Buna manyetik hidrodinamik ve ornek olarak verilebilir TemellerAkiskanlar dinamiginin kurucu aksiyomlari korunum yasalaridir Bunlar kutlenin korunumu momentumun korunumu Newton un Ikinci Hareket Kanunu ve enerjinin korunumudur Termodinamigin Birinci Yasasi Bu yasalar klasik mekanige dayanir kuantum mekaniginde ve genel izafiyette modifiye edilirler Yasalari akiskanlar mekaniginde daha kullanisli sekilde ifade etmek icin Reynolds transport teoremi kullanilir Akiskanlar aslinda birbiriyle carpisan molekullerden olusur ancak akiskanlar dinamiginde akiskanlarin surekli ortamda olduklari varsayilir Buna gore akiskanlarin yogunluk basinc sicaklik ve hiz gibi ozellikleri uzayda sonsuz kucuk noktalarda sureklilik icinde her zaman tanimlidir Boylece akiskanlarin ayrik molekullerden olustugu ihmal edilir Sureklilikte oldugu varsayilabilecek kadar yogun isik hizina gore dusuk akis hizina sahip ve iyonize olmamis Newton tipi akiskanlar icin momentum denklemleri Navier Stokes denklemleridir Bu denklemler dogrusal olmayan diferansiyel denklem sistemi olusturur ve sadelestirilmemis genel kapali formda cozumu yoktur Bu yuzden hesaplamali akiskanlar dinamigi kullanilarak cozulurler Denklemler yalnizca bazi basit akiskanlar dinamigi problemlerinde sadelestirilip kapali formda analitik olarak cozulebilir Bir problemi tam olarak tanimlayabilmek icin kutle momentum ve enerji korunum denklemlerine ek olarak basinci diger termodinamik ozelliklerin fonksiyonu olarak veren bir termodinamik hal denklemi gereklidir Ideal gaz denklemi buna ornek olarak gosterilebilir p basinc r yogunluk T sicaklik Ru ve M mol kutlesi olmak uzere p rRuTM displaystyle p frac rho R u T M Korunum yasalari Akiskanlar dinamigi problemlerini cozmek icin uc korunum yasasi kullanilir Bunlar integral veya diferansiyel formda yazilabilir Korunum yasalari kontrol hacmi denilen bir akis bolgesine uygulanabilir Kontrol hacmi uzayda akis analizi icin secilmis ve yuzeylerinden akisin giris cikis yapabildigi ayrik hacimdir Korunum yasalarinin integral formulasyonu butun olarak kontrol hacmi icindeki kutle momentum ve enerji degisimlerini tanimlar Korunum yasalarinin diferansiyel formulasyonunda ise akis alani boyunca art arda ve birbiri ustune istiflenmis sonsuz kucuk kontrol hacimleri analiz edilir Limit durumunda bu sonsuz kucuk hacimler birer nokta olacagindan korunum denklemleri akis icindeki her yerde gecerli bir kismi diferansiyel denklem sistemine donusur Kutlenin surekliligi kutlenin korunumu Bir kontrol hacmi sinirlari icerisindeki akiskan kutlesinin degisme hizi kontrol hacmine giren net kutlesel debiye esittir Bu fiziksel olarak kontrol hacmi icinde kutlenin yokken var varken yok edilemeyecegini gerektirir ve sureklilik denkleminin integral formuyla ifade edilebilir t VrdV displaystyle partial over partial t iiint V rho dV S displaystyle scriptstyle S ru dS displaystyle rho mathbf u cdot d mathbf S dd Yukarida r displaystyle rho akiskanin yogunlugunu u akis hiz vektorunu ve t zamani temsil etmektedir Denklemin sol tarafi kontrol hacmi icindeki kutle degisim hizini gosterir ve kontrol hacmi uzerinde uc katli bir integral icerir Denklemin sag tarafinda ise denklemin yuzeyinden net kutle gecisini temsil eden bir integral vardir Sureklilik denkleminin diferansiyel formulasyonu diverjans teoremi kullanilarak bulunabilir r t ru 0 displaystyle partial rho over partial t nabla cdot rho mathbf u 0 dd Momentumun korunumu Bu denklem bir kontrol hacmi icindeki havanin ivme herhangi bir degisiklik hacmine hava net akisi ve hava dis kuvvetlerin etkisine bagli olmasini gerektiren kontrol hacmine Newton un hareket kanunu uygular ikinci hacmi icinde Bu denklemin integral formulasyonu olarak burada vucut kuvvetleri f vucut tarafindan birim kutle basina vucut kuvvetini temsil edilmektedir Boyle viskoz kuvvetler gibi yuzey kuvvetleri nedeniyle kontrol hacmi yuzeyinde gerilimlere Fnet kuvvet ile temsil edilir t VrudV displaystyle frac partial partial t iiint scriptstyle V rho mathbf u dV S displaystyle scriptstyle S ru dS u displaystyle rho mathbf u cdot d mathbf S mathbf u S displaystyle scriptstyle S pdS displaystyle p d mathbf S VrfbodydV Fsurf displaystyle displaystyle iiint scriptstyle V rho mathbf f text body dV mathbf F text surf dd Asagidaki gibi momentumun korunumu denklemi diferansiyel seklidir Tek toplam kuvvet F Ornegin F bir ic akis uzerinde etkili surtunme ve yercekimi kuvvetleri icin bir ifade haline genisletilebilir burada hem yuzey ve cisim kuvvetleri muhasebelestirilmektedir DuDt F pr displaystyle D mathbf u over Dt mathbf F nabla p over rho dd Aerodinamik hava nedeniyle ic surtunme kuvvetlerine kesme stresi arasindaki dogrusal bir iliski one suren bir Newton tipi sivi ve sivi gerinme orani olarak kabul edilir Yukaridaki denkleme gore bir vektor denklemi uc boyutlu akista uc skaler denklem su sekilde ifade edilebilir Sikistirilabilir viskoz akis durumu icin momentum denklemlerinin korunumu Navier Stokes denklemleri denir Enerji korunumu enerjinin bir formdan donusturulebilir ancak belirli bir kapali bir sistem icinde toplam enerji sabit kalir rDhDt DpDt k T F displaystyle rho Dh over Dt Dp over Dt nabla cdot left k nabla T right Phi dd Ayrica bakinizNanoakiskanKaynakca Eckert Michael 2006 The Dawn of Fluid Dynamics A Discipline Between Science and Technology Wiley s ix ISBN 3 527 40513 5 Cengel Yunus Cimbala John Engin Tahsin ed 2015 Bolum 1 Giris ve Temel Kavramlar Akiskanlar Mekanigi Temelleri ve Uygulamalari Palme Yayincilik s 15 ISBN 978 605 355 274 1 KB1 bakim Fazladan yazi yazar listesi link Cengel Yunus Cimbala John Engin Tahsin ed 2015 Bolum 9 Diferansiyel Akis Analizi Akiskanlar Mekanigi Temelleri ve Uygulamalari Palme Yayincilik s 438 ISBN 978 605 355 274 1 KB1 bakim Fazladan yazi yazar listesi link Cengel Yunus Cimbala John Engin Tahsin ed 2015 Bolum 5 Bernoulli ve Enerji Denklemleri Akiskanlar Mekanigi Temelleri ve Uygulamalari Palme Yayincilik ss 189 190 ISBN 978 605 355 274 1 KB1 bakim Fazladan yazi yazar listesi link Anderson J D 2007 Fundamentals of Aerodynamics 4 bas Londra McGraw Hill ISBN 0 07 125408 0