Akışkanlar Mekaniği #18 | Borularda Akış: Laminer ve Türbülanslı Akış

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

1883'te Osborne Reynolds cam bir borudan su akıttı ve borunun ortasına ince bir mürekkep çizgisi verdi. Su yavaş akarken mürekkep dümdüz, ince bir çizgi olarak gider. Vanayı biraz açınca çizgi dalgalanmaya başlar. Daha da açınca bir anda dağılır ve bütün boruyu boyar. Akış düzenli katmanlardan karmakarışık girdaplara geçti. Neden? Bu geçişi tek bir sayı belirler. Bu derste: - Borularda İç Akış: Boru dolu, akışı basınç farkı sürer; çeperde hız sıfır. 2 cm'lik boruda 0.16 L/s → kesit 3.14 cm², ortalama hız ≈ 0.5 m/s. - Laminer mi, Türbülanslı mı? Reynolds Sayısı: Re = V · D / ν; 2300 altı laminer, 4000 üstü türbülanslı. Suda 0.1 m/s → Re 2000, 0.5 m/s → Re 10000 (evlerde hep türbülanslı). - Giriş Bölgesi ve Tam Gelişmiş Akış: Sınır tabakası kalınlaşıp ortada birleşir; giriş uzunluğu Re 2000'de 2 m (100 çap), Re 10000'de ≈ 27 cm. - Laminer Hız Profili: Basınç farkı ile kayma gerilmesinin dengesi parabolik profil verir; eksendeki hız ortalamanın iki katı (0.5 → 1 m/s). - Örnek: Yağ Borusunda Basınç Düşüşü: ρ 900 kg/m³, μ 0.1 Pa·s, 2 cm, 10 m, 0.5 m/s → Re 90; ΔP = 32 μ L V / D² = 40 kPa, f = 64 / Re ≈ 0.71, yük kaybı ≈ 4.5 m, pompa gücü ≈ 6.3 W. - Poiseuille Yasası: Laminer akışta debi çapın dördüncü kuvvetiyle orantılı: çap 2 kat → debi 16 kat (4 cm'de ≈ 2.5 L/s); yağ ısıtılıp viskozite yarıya inerse debi 2 kat. - Üç Tuzak: çap yerine yarıçap, kısa boruyu tam gelişmiş saymak, 64 / Re'yi türbülansta kullanmak. Bölümler: 0:00 Giriş: Mürekkep çizgisi neden dağılır? 0:47 Borularda İç Akış 1:18 Laminer mi, Türbülanslı mı? Reynolds Sayısı 2:07 Giriş Bölgesi ve Tam Gelişmiş Akış 2:46 Laminer Hız Profili 3:14 Örnek: Yağ Borusunda Basınç Düşüşü 4:19 Poiseuille Yasası 4:51 Üç Tuzak 5:13 Özet ve Sıradaki Ders Bir sonraki derste türbülanslı boru akışına geçiyoruz: pürüzlülük, Moody diyagramı ve Colebrook denklemi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, J. M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, 3. baskı — §8–1 giriş, §8–2 laminer ve türbülanslı akış, §8–3 giriş bölgesi, §8–4 borularda laminer akış (konu sırası ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine, İnşaat, Kimya, Uçak ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Akışkanlar Mekaniği serisinin on sekizinci dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.