AKIŞKANLAR MEKANİĞİ
 Kaynak
Microsoft Office Word 2003.lnk
Kitap
AKIŞKANLAR MEKANİĞİ
Y.A. ÇENGEL, JM. CIMBALA
(Türkçesi: PALME
YAYINCILIK
1
AKIŞKANLAR MEKANİĞİNİN İLGİ ALANLARI
Bir akışkan içerisinde faaliyet gösteren ve içerisinde
akışkan faaliyeti olan bütün sistemler akışkanlar
mekaniğinin uğraş alanına girer.
Uçaklar,
hava araçları, jet motorları, pervaneler
2
AKIŞKANLAR MEKANİĞİNİN UĞRAŞ ALANI
Pompalar
Deniz araçları
Kan dolaşım ve
Türbinler
boşaltım sistemleri
(BİOAKIŞKANLAR MEKANİĞ
Fanlar
Otomobiller
3
AKIŞKAN ÖZELLİKLERİ
FİZİKSEL
ÖZELLİKLER
–Kütle
–Hacim
AKIŞ
ÖZELLİKLERİ
–Newton tipi
(Doğrusal değişime
uyan)
–Newton tipi
olmayan (Doğrusal
değişime uymayan )
KİNEMATİK
ÖZELLİKLER
TERMODİNAMİK
ÖZELLİKLERİ
–Hız
–Basınç
–İvme
–Yoğunluk
–Açısal hız
–Sıcaklık
–Yer değiştirme
vektörü
–İç enerji
–Hacimsel debi
–Hacimsel
büyüme hızı
–Entalpi
–Entropi
–Özgül ısılar
–Dinamik vizkozite
–Isıl iletkenlik
4
YÜZEY GERİLME
Yüzey gerilimi,
Sıvının
yüzeyindeki
herhangi bir doğrunun
birim uzunluğuna, dik
doğrultuda etki eden
kuvvettir.
Böceklerin su yüzeyinde yürümesi
İç Çekim: Akışkanını moleküller arasındaki içi çekim kuvveti (KOHEZYON)
Dış Çekim: Akışkanla diğr akışkan veya katı cisim arasındaki çekim
kuvveti (KOHEZYON)
5
Hafif metalin su yüzeyinde durması
Yaprak üzerinde1/44
damlalar
6
Motivasyon

Akışkanlar Mekaniği Uygulamalrı;












Aerodinamik (Aerodynamics)
Biyomühendislik ve biyolojik sistemler(Bioengineering and biological systems)
Yanma (Combustion)
Enerji üretimi (Energy generation)
Geoloji(Geology)
Hidrolik ve Hidroloji(Hydraulics and Hydrology)
Hidrodinamik(Hydrodynamics)
Meteoroloji(Meteorology)
Okyanus ve Okyanuz Mühendisliği (Ocean and Coastal Engineering)
Su kaynakları(Water Resources)
Çok sayıda diğer örnekler (…numerous other examples…)
Akışkanlar mekaniği güzeldir (Fluid Mechanics is beautiful)
Aerodynamics
1/44
8
Bioengineering
9
Energy generation
1/44
10
Geology
11
River Hydraulics
1/44
12
Hydraulic Structures
13
Hydrodynamics
14
Meteorology
15
Water Resources
16
Fluid Mechanics is Beautiful
17
Tsunamis
18
Tsunamis

1/44
19
Tsunamis
20
Methods for Solving Fluid Dynamics
Problems



Analytical Fluid Dynamics (AFD) Mathematical
analysis of governing equations, including exact
and approximate solutions. This is the primary
focus of ME33
Computational Fluid Dynamics (CFD) Numerical
solution of the governing equations
Experimental Fluid Dynamics (EFD) Observation
and data acquisition.
21
Analytical Fluid Dynamics
How fast do tsunamis travel in the deep ocean?
Incompressible Navier-Stokes equations
Linearized wave equation for inviscid, irrotational flow
Shallow-water approximation, l/h >> 1
For g = 32.2 ft/s2 and h=10000 ft, c=567 ft/s = 387 miles/hr
1/44
22
Computational Fluid Dynamics

In comparison to analytical
methods, which are good for
providing solutions for simple
geometries or behavior for
limiting conditions (such as
linearized shallow water waves),
CFD provides a tool for solving
problems with nonlinear
physics and complex geometry.
Animation by Vasily V. Titov, Tsunami
Inundation Mapping Efforts, NOAA/PMEL
1/44
23
Experimental Fluid Dynamics


Oregon State University
Wave Research Laboratory
Model-scale experimental
facilities



1/44
Tsunami Wave Basin
Large Wave Flume
Dimensional analysis
(Chapter 7 of C&C) is very
important in designing a
model experiment which
represents physics of actual
problem
24
Experimental Fluid Dynamics




1/44
Experiments are sometimes
conducted in the field or at
full scale
For tsunamis, data
acquisition is used for
warning
DART: Deep-ocean
Assessment and Reporting of
Tsunamis
Primary sensor: Bourdon
tube for measuring
hydrostatic pressure
25
M1 tank – part load performance
 Power plant:
AGT-1500 Turbine, 1500hp
 Performance:
Maximum speed > 70 km/h
 1% efficiency at idle!!!!
 High power-to-weight ratio
 Use CODOG for extended range
 LV100-5 gas turbine engine for
the M1A2. The new engine is
lighter and smaller with rapid
acceleration, quieter running and
no visible exhaust.
1/44
26
Turboprop – the PT6
Pratt & Whitney Canada
1/44
27
Turbofan
engine
Fan diameter:
2.95 meters
Power A380
maiden flight
Thrust 338kN
(Trent 977)
Civil turbofan
(high bpr)
1/44
28
Turbofan engine
RM12 engine powering the
Swedish GRIPEN fighter –
Military turbofan (low bpr)
1/44
29
Download

Thermodynamics Chapter 8