Hava akışı nedir ve bununla ilişkili temel kavramlar nelerdir

2024 Yazar: Henry Conors | [email protected]. Son düzenleme: 2024-02-12 14:06

Hava çok sayıda molekülün bir kombinasyonu olarak düşünüldüğünde, sürekli bir ortam olarak adlandırılabilir. İçinde, bireysel parçacıklar birbirleriyle temas edebilir. Bu temsil, havayı inceleme yöntemlerini önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılar. Aerodinamikte, rüzgar tünelleri deneyleri alanında ve hava akışı kavramını kullanan teorik çalışmalarda yaygın olarak kullanılan hareketin tersinirliği diye bir şey vardır.

Önemli aerodinamik kavramı

Hareketin tersinirliği ilkesine göre, bir cismin durağan bir ortamdaki hareketini dikkate almak yerine, ortamın gidişatını hareketsiz bir cisme göre düşünebiliriz.

Geri harekette meydana gelen kesintisiz akışın hızı, cismin kendisinin durgun havada hızına eşittir.

Durgun havada hareket eden bir cisim için aerodinamik kuvvetler, sabit bir cisimle aynı olacaktır.(statik) gövde hava akışına maruz kalır. Bu kural, vücudun havaya göre hızının aynı olması koşuluyla çalışır.

Hava akışı nedir ve temel kavramları nelerdir

Gaz veya sıvı parçacıkların hareketini incelemek için farklı yöntemler vardır. Bunlardan birinde akım çizgileri incelenir. Bu yöntemle, tek tek parçacıkların hareketi, uzayda belirli bir zamanda belirli bir noktada dikkate alınmalıdır. Rastgele hareket eden parçacıkların yönlendirilmiş hareketi bir hava akımıdır (aerodinamikte yaygın olarak kullanılan bir kavramdır).

Hava akışının hareketi, kapladığı alanın herhangi bir noktasında, hızının yoğunluğu, basıncı, yönü ve büyüklüğü zamanla değişmeden kalırsa sabit kabul edilecektir. Bu parametreler değişirse, hareket kararsız olarak kabul edilir.

Akış çizgisi şu şekilde tanımlanır: ona her noktadaki teğet, aynı noktadaki hız vektörü ile çakışır. Bu tür akım çizgilerinin toplamı, temel bir jet oluşturur. Bir tüp içine alınır. Her bir damlama izole edilebilir ve toplam hava kütlesinden izole bir şekilde akıyormuş gibi sunulabilir.

Hava akışı akışlara bölündüğünde, karmaşık akışını uzayda görselleştirebilirsiniz. Temel hareket yasaları her bir jete uygulanabilir. Kütle ve enerjinin korunumu ile ilgilidir. Bu yasalar için denklemleri kullanarak, hava ve katı bir cismin etkileşimlerinin fiziksel bir analizini yapabilirsiniz.

Hız ve hareket türü

Akışın doğası ile ilgili olarak, hava akışı türbülanslı ve laminerdir. Hava akımları aynı yönde hareket ettiğinde ve birbirine paralel olduğunda, bu bir laminer akıştır. Hava parçacıklarının hızı artarsa, ötelemenin yanı sıra hızla değişen başka hızlara da sahip olmaya başlarlar. Öteleme hareketinin yönüne dik bir parçacık akışı oluşur. Bu kaotik - çalkantılı akış.

Hava akışını ölçme formülü, birçok şekilde belirlenen basıncı içerir.

Sıkıştırılamaz bir akışın hızı, hava kütlesinin yoğunluğuna bağlı olarak toplam ve statik basınç arasındaki farkın bağımlılığı kullanılarak belirlenir (Bernoulli denklemi): v=√2(p ₀-p)/p

Bu formül 70 m/s'ye kadar olan akışlar için çalışır.

Hava yoğunluğu, basınç ve sıcaklık nomogramı tarafından belirlenir.

Basınç genellikle sıvı bir manometre ile ölçülür.

Hava akış hızı boru hattının uzunluğu boyunca sabit olmayacaktır. Basınç azalır ve hava hacmi artarsa, sürekli olarak artar ve malzemenin parçacıklarının hızında bir artışa katkıda bulunur. Akış hızı 5 m/s'den büyük ise cihazın geçtiği vanalarda, dikdörtgen dirseklerde ve ızgaralarda ek gürültü oluşabilir.

Enerji göstergesi

Gücün belirlendiği formülhava akışı (serbest), aşağıdaki gibidir: N=0.5SrV³ (W). Bu ifadede N güç, r hava yoğunluğu, S rüzgar çarkının akıştan etkilenen alanı (m²) ve V rüzgar hızıdır (m/s).

Formülden, çıkış gücünün hava akış hızının üçüncü gücü ile orantılı olarak arttığı görülebilir. Yani hız 2 kat arttığında güç 8 kat artar. Bu nedenle, düşük akış hızlarında az miktarda enerji olacaktır.

Örneğin rüzgarı oluşturan akıştan gelen tüm enerji çıkarılamaz. Gerçek şu ki, kanatlar arasındaki rüzgar çarkından geçiş engellenmez.

Hava akışı, herhangi bir hareketli cisim gibi, hareket enerjisine sahiptir. Belirli bir miktarda kinetik enerjisi vardır ve bu enerji, dönüştüğünde mekanik enerjiye dönüşür.

Hava akışı hacmini etkileyen faktörler

Olabilecek maksimum hava miktarı birçok faktöre bağlıdır. Bunlar, cihazın kendisinin ve çevresindeki alanın parametreleridir. Örneğin, bir klimadan bahsediyorsak, ekipman tarafından bir dakikada soğutulan maksimum hava akışı, önemli ölçüde odanın büyüklüğüne ve cihazın teknik özelliklerine bağlıdır. Geniş alanlar ile her şey farklıdır. Soğutulmaları için daha yoğun hava akışlarına ihtiyaç vardır.

Fanlarda çap, dönüş hızı ve kanat boyutu, dönüş hızı, imalatında kullanılan malzeme önemlidir.

BDoğada hortum, tayfun ve hortum gibi olayları gözlemleriz. Bunların hepsi nitrojen, oksijen, karbondioksit moleküllerinin yanı sıra su, hidrojen ve diğer gazları içerdiği bilinen hava hareketleridir. Bunlar aynı zamanda aerodinamik yasalarına uyan hava akışlarıdır. Örneğin bir girdap oluştuğunda bir jet motorunun sesini duyarız.