AKIŞKANLAR MEKANİĞİ – Muhittin Soğukoğlu
ÖNSÖZ
Dokuz ana bölümden oluşan kitabımız, Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü'nde, Akışkanlar Mekaniği I ve II dersleri ile Matematik Mü¬hendisliği Bölümü Akışkanlar Mekaniği dersleri müfredat programlarını ve diğer üniversite¬lerde de paralel dersleri kapsayacak şekilde hazırlanmıştır. Öğrenci seviyesindeki eşitsizlikler nazarı itibare alınarak, elemanter ve teorik yöntemler iç içe verilmiştir. Her konuda bölümle¬rin içerisinde ve sonunda, tamamlayıcı sorular ve yeterli sayıda çözümlü örnek problemler takdim edilmiştir.
Bu kitap hazırlanırken, iddialı bir çalışmadan ziyade, öğrencilerin noksanları göz önünde bulundurularak, faydalı ve gerekli bilgiler verilmeğe çalışılmıştır. Ne kadar mükemmel olursa olsun noksansız bir eser vücuda getirmenin hiçbir faniye nasip olmayacağının bilinciyle nok¬sansız ve mükemmel bir eser vücuda getirdiğimi iddia etmiyorum. Bilakis, noksanlığını peşi¬nen kabul ediyor ve yapıcı tenkitlere açık olduğumu beyan ediyorum.
Göze çarpacak ilk noksanlık; Sınır Tabaka ve Sıkıştırılabilen Akışkan Ortamlar’ın akım¬larına kitabımız içeriğinde hiç yer verilememiş olmasıdır. İnşaAllah genişletme imkânımız olursa ilk fırsatta bu konuları da içeren daha kapsamlı bir eser meydana getirmek hedefim ola¬caktır.
Öğrencilerimizin Akışkanlar Mekaniği konusunda Türkçe kaynak kitap bulmakta zorlan¬dığı, çok kısıtlı ders saatlerinde, yüklü ve anlaşılması zor ders müfredatını, algılayamadıkları ve bu yüzden başarısızlığa düşüp suçu hocalarına attıkları malumdur. Bu düşünceyle, çok zor ve gayri müsait şartlara rağmen, büyük fedakârlık göstererek böyle bir kitap hazırlamayı gö¬rev bildim. Bu konuda beni teşvik ederek, maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen tüm öğ¬renci ve arkadaşlarıma teşekkürü bir borç bilirim.
Eğitimde başarının, tek taraflı gayretlerle sağlanamayacağı ve hocanın gayreti yanında öğrencinin de disiplinli ve düzenli çalışması gerektiği malumdur. Biz bu çalışmamızla bir adım atmış olduk. Öğrencilerin de disiplinli, düzenli ve gayretli çalışmalarıyla bir adım atma¬ları halinde, Akışkanlar Mekaniği öğrencilerin korkulu rüyası olmaktan çıkacak ve zevkle iz¬leyecekleri bir ders haline gelecektir.
Bu kanaatimin gerçekleştiğini ve öğrencilerimin başarılı olduklarım görmek hem bu ça¬lışma için harcadığım vakit ve emeklerimin boşa gitmediğini gösterecek, hem de yeni çalış¬malar için bana güç verecektir. Unutmayın ki; sizlerin bilgi, beceri ve başarınız bizler için mutluluk ve güç kaynağı olacaktır.
Doç. Dr. M. Muhittin SOĞUKOĞLU
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ
Akışkanlar Mekaniğinin Tarihçesi Akışkanlar Mekaniğinin Gerçek Kurucusu
GENEL BİLGİLER Konunun Kapsamı Akışkanların Özellikleri Viskozite
Adezyon Kohezyon Yüzey Gerilimi Kılcallık Boyutlar ve Birimler Boyutlar ve Boyut Sistemleri Birim Sistemleri
HİDROSTATİK
Bir Nokta etrafında basınç Statik Sıvılarda Basınç Değişimi Eşbasınç Yüzeyleri
Statik Bir Sıvı İçersinde Basınç Dağılımı Mutlak ve Manometrik Basınç Manometreler
almış Cisimleri Etkiyen Hidrostatik Kuvvet Düzlemsel Yüzeyler Eğrisel Yüzeyler
Daldırılmış ve Yüzen Cisimlerin Dengesi Kaldırma Kuvveti Denge Konumları
Yüzen Bir Cismin Rotasyonel Dengesi Blok Halinde Sabit İvmeyle Hareket Eden Sıvılar
Sabit İvmeli Düzgün Hareket Sabit İvmeli Dairesel Hareket
Cebri Vorteks Sıvı Ortamların Sıkışabilirliği ve Elastik
Enerji Sıvı Ortamların Sıkışabilirliği Sıvılarda Elastik
Enerji Gaz Ortamların Statiği İzotermik Sıkışma Adyabatik Sıkışma
KİNEMATİK Konunun Kapsamı Bazı Tanımlamalar Sürekli Ortam Olarak Akışkan Alanlar
Lagrange ve Euler Yöntemleri Akım Çizgileri, Yörünge ve Çıkış Çizgisi
Stasyoner Hareket Maddesel Türev
Alan Tanımına İlâve Açıklamalar Bazı Vektör Kavramları
Bazı Vektör Alanı Teoremleri Akışkanlar Mekaniğinde Temel Kanunlar
Sistemler ve Kontrol Hacmi Reynolds Transport Teoremi
Kütlenin Korunumu Kontrol Hacminde Kütlenin Korunumu
Parsiyel Diferansiyel Formda Kütlenin Korunumu
Sıkıştırılamayan Akışkan (Süreklilik Denklemi)
Lagrange Değişkenlerinde Kütlenin Korunumu
Euler Değişkenlerinde Kütlenin Korunumu
HAREKET DENKLEMLERİ
Kuvvetler
Gerilme - Şekil Değiştirme İlişkisi
Şekil Değiştirme Gerilme Tensörü
Bünye Denklemi En Genel Hareket Denklemleri
Navier-Stokes, Euler ve Bemoulli Bir Akışkan Elemanının Dönmesi
Girdap Vektörü Sirkülâsyon ve Vortisiti Akım Fonksiyonu
Düzlemsel Hız Potansiyelli Akım Hız Vektörünün Bir Doğru Üzerine İzdüşümü
Hızların Sirkülâsyonu Kompleks Potansiyel Fonksiyon
Kompleks Potansiyelli Standart Hareketler İki ve Daha Fazla Hareketin Süperpozisyonu
Hareketsiz Silindir Etrafında Akım Düzgün Akım İçersinde Dönen Bir Silindir
Silindir Etrafında Basınç Dağılımı ve Kaldırma Kuvveti
Kaldırma Kuvvet Katsayısı ile Sirkülâsyon Arasında Bağıntı
KONFORM TRANSFORMASYON
Dönüşüm Özellikleri
Joukowski Transformasyon Fonksiyonu
NEWTONİEN AKIŞKANLARIN HAREKETİ
İlgili Tanımlar Süreklilik Denklemi
Bir Akım Çizgisi Boyunca Harekette Euler Denklemi Bernoulli Enerji Denklemi
Bemoulli Denkleminin Geometrik Anlamı Bernoulli Denkleminin Uygulamaları Yatay Sistem Sabit Kesit Eşbasınç Ortamı Durma Basıncı Pitot Tüpü Enerjili Sistemler
BOYUT ANALİZİ
Boyutsal Homojenlik Kanunu Fiziksel Bağıntı Elde Etmek Üslü Çarpım, Rayleigh Metodu
Buckingham pi Metodu
GERÇEK AKIŞKANLARIN AKIMI
Farklı Akım Rejimlerinin Oluşumu Laminar ve Türbülent Akım Katı Cidar Etrafında Akışkan Akımı Borularda İç Akım Laminar Akım Hız Profili ve Ortalama Hızın Maksimum Hıza Oranı Kinetik Enerji Katsayısı Türbülent Akım Hız Profili ve Ortalama Hızın Maksimum Hıza Oram Kinetik Enerji Katsayısı
ENERJİ KAYIPLARI
Sürekli, Üniversal Kayıplar Sürtünme Faktörüne Boyut Analizi Yaklaşımı Dairesel Olmayan Borularda Enerji Kaybı ve Hidrolik Çap
Lokal Kayıplar Boru Hattı Problemleri Seri Bağlı Borularda Enerji Kaybı Paralel Bağlı Borularda Enerji Kaybı Boru Şebekeleri
Sukbelerden Akış Boşalma Zamanı Eşbasınç Ortamında Boşalma
Karşı Basınç Ortamında Boşalma Boru İçersinde Orifis Lülelerden Akış
Bir Lülede Debi Hesabı Lülenin Emmesi Savaklardan Akış
Dikdörtgen Kesitli Bir Savakta Debi Hesabı
Yanal Daralmalı Dikdörtgen Savak
Cipoletti Savağı Üçgen Savak
DİNAMİK KUVVET ve MOMENTUM
Dinamik Kuvvet Linier Momentumun Korunumu
İmpuls- Momentum Prensibi
Momentum Düzeltme Faktörü Uygulamalar
Sabit Kanat Üzerinde Dinamik Kuvvet
Bir Akışkan Jetinin Tepkisi Kapalı Sistemlerde Dinamik
Kuvvet Hareketli Sistemlerde Dinamik Kuvvet
KAYNAKLAR