İ çindekiler. xvii GİRİŞ 1 TEMEL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ BERNOULLİ DENKLEMİ 68 AKIŞKANLAR STATİĞİ 32. xvii

Transkript

1 Last A Head xvii İ çindekiler 1 GİRİŞ Akışkanların Bazı Karakteristikleri Boyutlar, Boyutsal Homojenlik ve Birimler Birim Sistemleri Akışkan Davranışı Analizi Akışkan Kütle ve Ağırlık Ölçüleri Yoğunluk Özgül Ağırlık Suya Göre Yoğunluk İdeal Gaz Kanunu Viskozite Akışkanların Sıkıştırılabilirliği Bulk Modülü Gazların Sıkışması ve Genleşmesi Ses Hızı Buhar Basıncı Yüzey Gerilmesi Tarihe Kısa Bir Bakış Bölüm Özeti ve Çalışma Kılavuzu 27 Gözden Geçirme Problemleri 28 Problemler 28 2 AKIŞKANLAR STATİĞİ Noktadaki Basınç Basınç Alanının Temel Denklemi Hareketsiz Bir Akışkanda Basınç Değişimi Sıkıştırılamaz Akışkan Sıkıştırılabilir Akışkan Standart Atmosfer Basınç Ölçümü Manometre Piezometre Tüp U-Tüp Manometre Eğik-Tüp Manometre Mekanik ve Elektronik Basınç Ölçüm Cihazları Düzlem Yüzeye Etkiyen Hidrostatik Kuvvet Basınç Prizması Eğri Yüzeylere Etkiyen Hidrostatik Kuvvet Kaldırma, Yüzdürme ve Stabilite Archimedes Prensibi Stabilite Katı-Cisim Hareketindeki Akışkanlarda Basınç Değişimi Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 60 Kaynaklar 61 Gözden Geçirme Problemleri 62 Problemler 62 3 TEMEL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ BERNOULLİ DENKLEMİ Newton un İkinci Kanunu Akım Çizgisi Doğrultusunda F = ma Akım Çizgisine Normal F = ma Fiziksel Yorum Statik, Durma, Dinamik ve Toplam Basınç Bernoulli Denkleminin Kullanımına Örnekler Serbest Jetler Sınırlandırılmış Akışlar Debi Ölçümü Enerji Çizgisi ve Hidrolik Seviye Çizgisi Bernoulli Denkleminin Kullanımındaki Sınırlamalar Bölüm Özeti ve Çalışma Kılavuzu 95 Gözden Geçirme Problemleri 96 Problemler 97 xvii

2 xviii İçindekiler 4 FLUID KINEMATICS Hız Alanı Eulerian ve Lagrangian Akış Tanımları Bir, İki ve Üç-Boyutlu Akışlar Kararlı ve Kararsız Akışlar Akım Çizgisi, Yol Çizgisi ve Yörünge İvme Alanı Kütlesel Türev Kararsızlığın Etkileri Konvektif (Yayılımsal) Etkiler Akım Çizgisi Koordinatları Kontrol Hacmi ve Sistem Tanımları Reynolds Transport Teoremi Reynolds Transport Teoreminin Türetilmesi Kontrol Hacmi Seçimi Bölüm Özeti ve Çalışma Kılavuzu 120 Kaynaklar 121 Gözden Geçirme Problemleri 121 Problemler SONLU KONTROL HACİM ANALİZİ Kütlenin Korunumu Süreklilik Denklemi Süreklilik Denkleminin Türetilmesi Sabit, Şekil Değiştirmeyen Kontrol Hacmi Hareketli, Şekil Değiştirmeyen Kontrol Hacmi Newton un İkinci Yasası Lineer Momentum ve Momentumun Momenti Denklemleri Lineer Momentum Denkleminin Türetilmesi Lineer Momentum Denkleminin Uygulaması Momentumun Momenti Denkleminin- Türetilmesi Momentumun Momenti Denkleminin Uygulaması Termodinamiğin Birinci Kanunu Enerji Denklemi Enerji Denkleminin Türetilmesi Enerji Denkleminin Uygulaması Enerji Denklemi ile Bernoulli Denkleminin Karşılaştırılması Enerji Denkleminin Üniform Olmayan Akışlara Uygulanması Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 164 Gözden Geçirme Problemleri 166 Problemler AKIŞKAN AKIŞININ DİFERANSİYEL ANALİZİ Akışkan Elemanı Kinematiği Hız ve İvme Alanları Lineer Hareket ve Deformasyon Açısal Hareket ve Deformasyon Kütlenin Korunumu Süreklilik Denkleminin Diferansiyel Formu Silindirik Koordinat Sistemi Akım Fonksiyonu Lineer Momentumun Korunumu Diferansiyel Eleman Üzerine Etkiyen Kuvvetler Hareket Denklemleri Sürtünmesiz Akış Euler Hareket Denklemleri Bernoulli Denklemi Dönmesiz Akış Dönmesiz Akış İçin Bernoulli Denklemi Hız Potansiyeli Bazı Temel, Düzlemsel Potansiyel Akışlar Üniform Akış Kaynak ve Kuyu Girdap Doublet Temel Düzlemsel Potansiyel Akışların Süperpozisyonu Üniform Akış İçinde Kaynak Yarı Cisim Dairesel Bir Silindir Etrafında Akış 212

3 İçindekiler xix 6.7 Potansiyel Akış Analizleri ile İlgili Diğer Hususlar Viskoz Akış Gerilme-Deformasyon İlişkileri Navier-Stokes Denklemleri Laminer, Viskoz, Sıkıştırılamayan Akışkanlar İçin Bazı Basit Çözümler Sabit Plakalar Arasında Zamana Bağlı Olmayan Laminer Akış Couette Akışı Dairesel Borularda Zamana Bağlı Olmayan Laminer Akış Diferansiyel Analizin Diğer Yönleri Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 230 Kaynaklar 232 Gözden Geçirme Problemleri 232 Problemler BENZEŞİM, BOYUT ANALİZİ VE MODELLEME Boyut Analizi Buckingham Pi Teoremi Pi Terimlerinin Belirlenmesi Boyut Analizi Hakkında Bazı İlave Yorumlar Değişkenlerin Seçimi Referans Boyutların Belirlenmesi Pi Terimlerinin Özgünlüğü Pi Terimlerinin İnceleme Yoluyla Belirlenmesi Akışkanlar Mekaniğinde Yaygın Kullanılan Boyutsuz Gruplar Deney Verilerinin Düzeltilmesi Tek Pi Terimli Problemler İki veya Daha Fazla Pi Terimli Problemler Modelleme ve Benzeşim Modeller Teorisi Model Ölçekleri Eksik Modeller Bazı Tipik Model Çalışmaları Kapalı Kanallarda Akış Daldırılmış Cisimler Etrafında Akış Serbest Yüzeyli Akışlar Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 267 Kaynaklar 268 Gözden Geçirme Problemleri 269 Problemler BORULARDA VİSKOZ AKIŞ Boru Akışının Genel Karakteristikleri Laminer veya Türbülanslı Akış Giriş Bölgesi ve Tam Gelişmiş Akış Tam Gelişmiş Laminer Akış Bir Akışkan Elemanına F = ma nın Doğrudan Uygulanması Navier-Stokes Denklemleri Tam Gelişmiş Türbülanslı Akış Laminer Akıştan Türbülanslı Akışa Geçiş Türbülanslı Kayma Gerilmesi Türbülanslı Hız Profili Boruda Akış İçin Boyut Analizi Ana Kayıplar Yerel Kayıplar Dairesel Olmayan Kanallar Boru Akışı Örnekleri Tek Borular Karışık Boru Sistemleri Boru Debisi Ölçümü Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 313 Kaynaklar 314 Gözden Geçirme Problemleri 315 Problemler DALMIŞ CİSİMLER ETRAFINDA AKIŞ Genel Dış Akış Karakteristikleri Kaldırma ve Sürükleme Kuvveti Kavramları Bir Cisim Üzerinden Akışın Karakteristikleri Sınır Tabaka Karakteristikleri Düz Bir Levha İçin Sınır Tabakanın Yapısı ve Kalınlığı Prandtl/Blasius Sınır Tabaka Çözümü Düz Bir Levha İçin Momentum İntegral Sınır Tabaka Eşitliği Laminerden Türbülanslı Akışa Geçiş Türbülanslı Sınır Tabaka Akışı Basınç Gradyanının Etkisi Sürükleme Kuvveti Sürtünme Sürükleme Kuvveti 342

4 xx İçindekiler Basınç Sürükleme Kuvveti Sürükleme Kuvveti Katsayısı Verileri ve Örnekler Kaldırma Kuvveti Yüzey Basınç Dağılımı Sirkülasyon Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 363 Kaynaklar 364 Gözden Geçirme Problemleri 364 Problemler AÇIK KANAL AKIŞI Açık Kanal Akışının Genel Karakteristikleri Yüzey Dalgaları Dalga Hızı Froude Sayısı Etkisi Enerji Hususları Özgül Enerji Üniform Derinlikli Kanal Akışı Üniform Akış Yaklaşımı Chezy ve Manning Denklemleri Üniform Derinlik Örnekleri Yavaş Yavaş Değişen Akış Hızla Değişen Akış Hidrolik Sıçrama Keskin Kenarlı Savaklar Geniş Tepeli Savaklar Alt Akış Kapıları Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 397 Kaynaklar 398 Gözden Geçirme Problemleri 398 Problemler TURBOMAKİNELER Giriş Temel Enerji Hususları Temel Açısal Momentum Hususları Santrifüj Pompa Teorik Hususlar Pompa Performans Karakteristikleri Sistem Karakteristikleri ve Pompa Seçimi Boyutsuz Parametreler ve Benzerlik Yasaları Özgül Hız Eksenel Akış ve Karışık Akış Pompaları Türbinler İmpuls Türbinleri Reaksiyon Türbinleri Sıkıştırılabilir Akış Turbomakineleri Bölüm Özeti ve Çalışma Rehberi 437 Kaynaklar 438 Gözden Geçirme Problemleri 439 Problemler 439 A SAYISAL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ VE FLOWLAB 443 B AKIŞKANLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ 458 C U.S. STANDART ATMOSFERİN ÖZELLİKLERİ 463 D REYNOLDS TRANSPORT TEOREMİ 465 E KAPSAMLI BİRİM DÖNÜŞÜM FAKTÖRLERİ ÇİZELGESİ 470 ONLINE EKLER LİSTESİ 474 F VİDEO KÜTÜPHANESİ Bu imkân sadece ABD için vardır. ABD dışındaki coğrafik bölgeler için kullanım ücretlidir.

5 İçindekiler xxi G GÖZDEN GEÇİRME PROBLEMLERİ H LABORATUVAR PROBLEMLERİ I HAD-BİR YÜZEYİ HAREKETLİ KAPALI HACİM ÖRNEĞİ L TEK NUMARALI ÖDEV PROBLEMLERİ CEVAPLAR C1 475 DİZİN D1 481 SÖZLÜK S1 488 AKIŞKAN OLAYLARI VİDEOLARI DİZİN VD1 496 TABLO J FLOWLAB REHBERİ VE KULLANICI KILAVUZU K FLOWLAB PROBLEMLERİ