AKIŞ TİPLERİ VE ÖZELLİKLERİ NELERDİR?

 

AKIŞ TİPLERİ NELERDİR?

    Akış problemlerinde uygulamada karşılaşılan karmaşık akış işlemleri bulunmaktadır ve bu akış problemlerini genellikle sınıflandırmak, sorunların çözümüne daha gerçekçi sonuçlar elde etmemizi sağlar. Akış problemleri için sınıflandırmanın bir çok yöntemi vardır ve bu yazımızda akış çeşitlerini genel olarak sınıflandıracağız.

    1-) Viskoz Ve Viskoz Olmayan Akış

    İki akışkan tabakasının birbirine göre hareketlerinde, aralarında oluşan sürtünmenin etkisiyle yavaş olan tabaka, hızlı olan tabakayı yavaşlatmaya çalışır. Akışın içerisinde yaşanan bu iç direnç viskozite olarak adlandırılır. Kısacası bu akışkanın iç yapışkanlığının bir ölçüsü olarak geçmektedir. Sıvılardaki moleküller arasında kohezyon kuvvetleri ve gaz moleküllerindeki çarpışmalar viskoziteye neden olur. Sıfır viskoziteli bir akışkan yoktur. Sıvılarda ve gazlarda dahil olmak üzere ufak bir derecede de viskoz etkileri içerirler. Sürtünmeyi etkileyen akışlara viskoz akışlar denir. Ancak viskoz kuvvetleri, basınç ve atalet kuvvetlerine oranla çok düşük bir kuvvet olduğundan dolayı görünmez akış bölgelerinde (katı yüzeylere yakın olmayan yerlerde) çok fazla doğruluk kaybı olmadığından dolayı ihmal edilmesi analizleri kolaylaştırmaktadır.

    Şekilde görüldüğü üzere akış, sıvının kaymaması koşuluyla (no-slip condition) ince plakanın üzerine yapışmış ve plakaya yakın yerlerde viskoz akış bölgesi görülmektedir. Viskoz etkilerinin önemli olduğu durumdur. Akış bölgesi her iki tarafta da plakadan ayrılır ve plakanın varlığından etkilenmez.

    2-) İç Ve Dış Akışlar

    Bir akışın kapalı bir yüzeyde mi aktığında veya bir yüzeyin üzerinden aktığına göre iç ve dış akış olarak değişir. Bir plaka, tel veya borunun üzerinden gecen sınırsız akışa dış akış denmektedir. Fakat bir katı yüzey ile sınırlandırılmış hacmin içerisinden geçen akış ise iç akış olarak adlandırılır. Örnek verilecek olursa bir boru içerisinden geçen sıvı akışı bir iç akış örneğidir. Aynı şekilde rüzgar gülünün kanatlarının arasından geçen akış ise dış akışa örnek olarak gösterilebilir. İç akışlar, akış alanı boyunca viskozitenin etkisi ile baskındır. Dış akışlarda viskoz etkiler, katı yüzeylerin yakınındaki sınır tabakaları ve cisimlerin aşağı akış bölgelerini uyandırmakla sınırlıdır. 

    3-) Sıkıştırılabilir Ve Sıkıştırılamaz Akışlar

    Bir akış, akış sırasındaki yoğunluk değişimine bağlı olarak sıkıştırılabilir veya sıkıştırılamaz olarak sınıflandırılır. Sıkıştırılamaz akış  akışkanın yoğunluğunun, akış esnasında sabit kalması durumudur. Akışın yoğunluğunun sabit kalması nedeniyle, akışın her bir hareketinin hacmi, hareketi boyunca değişmeden kalır. Sıvıların akış esnasında yoğunlukları değişmediğinden dolayı Sıkıştırılamaz Maddeler olarak isimlendirilir. Gaz akışları genel olarak sıkıştırılamaz akış olarak kabul edilir. Bunun sebebi atmosfer şartlarında gazların yoğunluk değişimi çok azdır. Ancak gaz akışkanlarda Mach sayısı 0.3 üzerine çıktığı zaman, akış sıkıltırılabilir olarak kabul edilmelidir. Bu nedenle havanın oda sıcaklığında sıkıştırılabilir etkileri göstermesi için (yoğunluğunun değişmesi için) yaklaşık 100 m/s hıza ulaşması gerekir.

    4-) Laminer Ve Türbülanslı Akışlar

    

    Akışlar çalkantı düzeylerine göre sınıflandırılırlar. Bu çalkantı düzeyleri Reynolds Sayısı (boyutsuz) ile belirlenir. Akışın 3 çeşit çalkantı düzeyi vardır; laminer akış, geçiş akışı ve türbülanslı akış. Laminer akışlar, akışın herhangi bir çalkantıya uğramadan düzenli bir şekilde akmasıdır. Geçiş akışı ise, akışın belli bir bölümünün çalkantısız yani laminer bir şekilde ,geri kalan bölümünün giderek çalkantılı olmasıyla oluşur. Bu evre genellikle laminer akıştan türbülanslı akışa geçiştir. Türbülanslı akışsa, genellikle yüksek hızlı akışlarda görülen çalkantılı ve düzensiz akışlardır. tahmin edilmesi ve analiz edilmesi zordur. 

    5-) Daimi (Üniform) ve Daimi Olmayan Akış

    Üniform akışlar basit akışlardır. Yani üniform akışlarda zamanla bir noktada özellik, hız, sıcaklık değişimleri meydana gelmez. Daimi olmayan (Unsteady) akışlarda ise tam tersidir. Akış içerisinde özellikleri, hızı ve sıcaklık değişimleri gerçekleşebilir. Üniform akış şartları türbinler, pompalar, yoğuşturucular, kazanlar ve güç santrallerinde ve soğutma sistemlerine ait ısı değiştiricileri gibi sürekli olarak çalışması için tasarlanan makineler için daha uygundur. Diğer yandan pistonlu motorlar ve kompresörler gibi çevrimli çalışan bazı cihazlar üniform akış koşullarını sağlamaz. Bu makinelerde gerçekleşen akış daimi olmayan akış koşulları için uygundur.

    

Yazar : BATUHAN ARDA AKIN

kaynakça:

fluid Mechanics, fundementals and applications Yunus A. Çengel, John M. Cimbala