AkışkanlarMekaniği

Akışkanlar mekaniğinde bir kapağa etki eden temel kuvvetler şunlardır: Kaldırma kuvveti. Hidrostatik kuvvet. Basınç kuvveti. Ayrıca, kapağın bulunduğu koşullara bağlı olarak merkezkaç kuvveti ve ağırlık kuvveti gibi ek kuvvetler de etkili olabilir.

Girdap etkisi, genellikle suyun aktığı her yerde, örneğin dere, nehir ve denizlerde oluşabilir. İşte oluşum süreci: 1. Farklı yönlerde ilerleyen akıntıların karşılaşması: Farklı yönlerde ilerleyen iki veya daha fazla akıntı birbirine çarpar. 2. Dairesel hareket: Çarpışan akıntılar, dairesel bir şekilde birbirinin etrafında dönmeye başlar. 3. Basınç farkı: Girdabın merkezine doğru inildikçe suyun derinliği artar ve basınç yükselir; bu nedenle girdabın hızı düşüktür. Ayrıca, girdap akımları (eddy akımları) adı verilen bir fenomen de vardır.

Venturi etkisi, akışkanlar dinamiğiyle ilgili temel bir kavram olan Bernoulli prensibine dayanır. Bernoulli prensibi, bir akışkanın hızı ve basıncı arasında ters bir ilişki olduğunu belirtir: akışkan akışının hızlı olduğu yerlerde basınç daha düşüktür ve bunun tersi de geçerlidir. Venturi etkisi ise, bir boru veya kanal içindeki daraltma ve genişletme yapısı olan Venturi tüpünde gözlemlenir. Bu tüpte: Daralma bölgesi. Boğaz (throat) bölgesi. Genişleme bölgesi. Bu prensip, akış ölçümü, endüstriyel uygulamalar, karıştırma ve enjeksiyon, vakum üretimi, toz ve parçacık toplama, yakıt karışımı, gaz temizleme ve baca gazı arıtma gibi çeşitli alanlarda kullanılır.

Coriolis kütle akış ölçer, bir sıvı veya gazın kütle akışını ölçmek için Coriolis kuvveti prensibine dayanarak çalışır. Çalışma adımları: 1. Tüpün titreşimi. 2. Akışkan akışı. 3. Faz kayması algılama. 4. Kütle akış hızı hesaplaması. 5. Yoğunluk ve sıcaklık ölçümü. Coriolis akış ölçerler, yüksek doğruluk, güvenilirlik ve az bakım gereksinimi gibi avantajlar sunar.

Debi, birim zamanda bir kesitten akan akışkan miktarını ifade eder. Kullanım alanları: Hidroelektrik santraller: Enerji üretiminde kullanılır. Sulama sistemleri: Su dağıtımında kullanılır. Şehirler: Su temininde kullanılır. Sel riski: Sel riskinin belirlenmesi ve önlenmesi için debi hesaplamaları yapılır. Su kaynakları: Su kaynaklarının yönetiminde önemli bir parametredir. Ayrıca, "deby" kelimesi, "Deby Sept" adlı şirketin isminde de geçmektedir.

Bernoulli denklemi, aşağıdaki koşulları sağlayan akışkanlar için geçerlidir: Sıkıştırılamaz akışkanlar. Düşük Mach sayısında hareket eden sıkıştırılabilir akışkanlar. Sürtünmesiz akış. Daimi akış. Bernoulli denklemi, pompa, türbin, fan veya başka bir makinenin bulunduğu akış bölümlerinde uygulanamaz.

Fizik-2 dersi genellikle aşağıdaki konuları kapsar: Elektrik ve Manyetizma: Elektrik alanı ve elektrik yükleri; Gauss yasası; Elektriksel potansiyel; Sığa ve dielektrikler; Akım ve direnç; Elektromotor kuvvet; Manyetik alan ve manyetik kuvvet. Devre Elemanları: Seri ve paralel bağlı dirençler; Kirchhoff kuralları. Alternatif Akım (AC) Devreleri: LC devrelerinde elektromanyetik salınımlar. Bu konular, üniversiteye göre değişiklik gösterebilir.

Akışkanlarda süreklilik denklemi çözmek için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. Kabuller: Akışın daimi, sıkıştırılamaz ve sürtünmesiz olduğu kabul edilir. 2. Denklemlerin Yazılması: Süreklilik denklemi ve Bernoulli denklemi gibi ilgili denklemler yazılır. 3. Verilerin Yerleştirilmesi: Denklemlere verilen değerler yerleştirilir. 4. Hesaplama: Denklemler çözülerek gerekli hesaplamalar yapılır. Örnek bir problem ve çözümü için aşağıdaki kaynaklar incelenebilir: blog.aku.edu.tr adresindeki "Akışkanlar Mekaniği I" ders notları; acikders.ankara.edu.tr adresindeki ders notları. Ayrıca, YouTube'da "Diferansiyel Akış Analizi Bölüm #2: Süreklilik Denklemi Örnek Çözümleri" başlıklı bir video bulunmaktadır.

Difüzörlerin termodinamik alandaki işlevi hakkında bilgi bulunamadı. Ancak, difüzörlerin genel olarak kullanıldığı bazı alanlar şunlardır: Havalandırma sistemleri. Su arıtma tesisleri. Endüstriyel prosesler. Uçak kanatları ve araç aerodinamik tasarımları. Oto iç mekanları.

Nişasta su deneyinin amacı, Newton tipi olmayan akışkanların darbeler karşısındaki durumunu incelemektir. Ayrıca, bu deney sayesinde: Hem sıvı hem de katı olabilen maddeler keşfedilir; Nişastanın suda çözünmeyen bir kompleks karbonhidrat olduğu ve suda kaynatıldığında su bağlayarak şişme gerçekleştirdiği gözlemlenir.

Stokes akışı, aynı zamanda sürünme akışı olarak da adlandırılır, advektif atalet kuvvetlerinin viskoz kuvvetlere göre küçük olduğu bir akış türüdür. Bu akış türünde: Reynolds sayısı çok küçüktür (Re << 1); Akışkan hızları çok yavaştır; Viskozite çok yüksektir; Karakteristik uzunluk ölçekleri çok küçüktür. Stokes akışı, ilk olarak göreceli hareketin küçük olduğu veya statik olan mekanik parçaların yağlanmasında incelenmiştir. Stokes akışındaki hareket denklemleri, Stokes denklemleri olarak adlandırılır ve Navier-Stokes denklemlerinin doğrusallaştırılmış halidir.

Bernoulli ilkesi, bir akışkanın hızı ve basıncı arasında ters bir ilişki olduğunu belirtir; akışkan akışının hızlı olduğu yerlerde basınç daha düşüktür. Venturi etkisi, Bernoulli ilkesinin bir uygulamasıdır. Bernoulli ilkesi ve Venturi etkisi, çeşitli alanlarda kullanılır: Uçak tasarımı: Uçak kanatlarının şekli, havanın hızını ve basıncını değiştirerek kaldırma kuvveti oluşturur. Günlük yaşam: Parfüm veya spreylerin püskürtülmesi, iki teneke kutu arasına üflendiğinde kutuların birbirine yaklaşması gibi durumlarda gözlemlenebilir.

Akışkanlar mekaniği ödevi yaparken dikkat edilmesi gereken bazı noktalar: Grup Çalışması: Genellikle bu ders kapsamında öğrenciler, öğretim üyeleri tarafından 5-6 kişilik gruplara ayrılır. Ödev Sayısı: Yarıyıl boyunca öğrencilere 3 ödev verilir ve tüm gruplar tüm sorulardan sorumludur. Lider Seçimi: Her gruba bir lider atanır. Lider, ödevlerin çözülmesi sırasında küme içi iletişimi sağlar, ödevi yazar ve bireylerin katkısına göre değerlendirme yaparak ödevi teslim eder. Değerlendirme: Ödevler; çözümler, sunum, liderin değerlendirmesi, sunum sırasındaki sorulara verilen yanıtlar ve katılıma göre değerlendirilir. Not Hesaplama: Öğrencinin her ödevden aldığı not, ağırlıklı ortalama alınarak hesaplanır: Ödev metnine ve içeriğine verilen notun %60’ı + Liderin verdiği notun %15’i + Sunuş notunun %25’i. Ayrıca, ödevlerde akışkanların sınıflandırılması, viskozite, kaldırma kuvveti gibi konuların işlenmesi gerekebilir.

Akışkanların temel prensiplerini ilk kez açıklayan kişi İsviçreli matematikçi ve fizikçi Daniel Bernoulli'dir. Bernoulli, 1738 yılında yayınladığı "Hydrodynamica" adlı eserinde, hareket halindeki bir akışkanın hızının arttığı bölgelerde basıncının düştüğünü, hızının azaldığı bölgelerde ise basıncının arttığını söyleyen Bernoulli İlkesi'ni formüle etmiştir.

Bernoulli ilkesinin günlük hayatta bazı örnekleri: Rüzgar türbini: Rüzgarın hızlanmasıyla birlikte basınç düşer ve türbin kanatlarına doğru bir kuvvet uygulanır, bu da kanatların dönmesine ve elektrik enerjisine dönüştürülmesine yardımcı olur. Uçak kanatları: Uçak hareket ettiğinde, hava kanatların üzerinden geniş ve altından dar bir geçit şeklinde akar. Boru aspiratörleri: Aspiratörün altındaki fan dönmeye başladığında, hava hızlanır ve basınç düşer. Yelkenli tekne: Rüzgarın hızı arttıkça, yelkenli teknenin yelkenlerine uygulanan basınç azalır ve bu da teknenin ilerlemesine yardımcı olur. Sprey şişeleri: İçinde bulunan sıvı, kondisyon tüpünden geçerken hızlanır ve basınç düşer.

Grashof sayısı (Gr), akışkanlar dinamiği ve ısı transferinde kullanılan boyutsuz bir sayıdır. Grashof sayısının bazı kullanım alanları: Doğal konveksiyon. Kütle transferi. Grashof sayısı, Alman mühendis Franz Grashof'un adını taşır.

Tiksotropik ve reopektik akışkanlar, zamana bağlı Newtoniyen olmayan akış davranışı gösteren akışkanlardır. Tiksotropik akışkanlar, sabit bir kayma oranında zamana bağlı olarak kayma gerilimi ve viskozitede azalma gösterir. Reopektik akışkanlar ise zamana bağlı olarak daha koyu kıvamlı hale gelir.

Statik ve dinamik basınç, akışkanlar dinamiğinde iki farklı basınç türünü ifade eder: Statik basınç, bir boru içerisinde akan akışkanın borunun her yönüne yaptığı yönsüz basınçtır. Dinamik basınç, akışkanın hareketi yönünde önünde var olan bir engele uyguladığı yönlü basınçtır. Bernoulli eşitliğinde ise: P hareketli akışkanın gerçek termodinamik basıncını, 1/2 .ρ .V² dinamik basıncı ifade eder.

Yunus A. Çengel ve John M. Cimbala'nın "Akışkanlar Mekaniği: Temelleri ve Uygulamaları" kitabı 984 sayfadır.

Akışkanlar akış hızı, bir sıvının birim zamanda aldığı yolun uzunluğudur ve vektörel bir büyüklüktür. Akış hızı, akışın farklı bölgelerinde değişebilir. Akış hızı ile ilgili bazı kavramlar: Kütle akış hızı. Hacimsel akış hızı (debi). Ortalama hız.