Fizik ve mühendislikte akışkanlar dinamiği, hareket
hâlindeki akışkanların (sıvı ve gazlar) nasıl aktığını tanımlayan akışkanlar
mekaniğinin bir alt dalıdır. Kendi içinde aerodinamik (hareket hâlindeki hava
ve diğer gazların incelenmesi) ve hidrodinamik (hareket hâlindeki sıvıların
incelenmesi) gibi çeşitli alt disiplinleri vardır.
Hidrodinamik, sıvıların hızları ve ivmeleri arasındaki
ilişkiler, hareket halindeki sıvılar veya sıvı üzerine gelen kuvvetlerle
ilgilenir; sıvıların akımını sağlayan kuvvetleri ve bu kuvvetlerin etkilerini
ve hareket halindeki sıvılarda hareket değişimlerini inceler.
Yirminci yüzyıldan önce, hidrodinamik akışkan dinamiği ile
eş anlamlı olarak kullanılıyordu. Bu yüzden günümüzde akışkanlar dinamiğinin
bazı konuları, gazlar için de uygulanabilir olmalarına rağmen hâlâ hidrodinamik
ismiyle anılmaktadır. Buna magnetik hidrodinamik ve hidrodinamik stabilite
örnek olarak verilebilir.
Akışkanlar dinamiğinin kurucu aksiyomları korunum
yasalarıdır. Bunlar, kütlenin korunumu, momentumun korunumu (Newton'un İkinci
Hareket Kanunu) ve enerjinin korunumudur (Termodinamiğin Birinci Yasası). Bu
yasalar klasik mekaniğe dayanır, kuantum mekaniğinde ve genel izafiyette
modifiye edilirler. Yasaları akışkanlar mekaniğinde daha kullanışlı şekilde
ifade etmek için Reynolds Transport Teoremi kullanılır.
Akışkanlar aslında birbiriyle çarpışan moleküllerden oluşur;
ancak akışkanlar dinamiğinde akışkanların sürekli ortamda oldukları varsayılır.
Buna göre akışkanların yoğunluk, basınç, sıcaklık ve hız gibi özellikleri
uzayda sonsuz küçük noktalarda süreklilik içinde her zaman tanımlıdır. Böylece
akışkanların ayrık moleküllerden oluştuğu ihmal edilir.
Bir problemi tam olarak tanımlayabilmek için, kütle,
momentum ve enerji korunum denklemlerine ek olarak, basıncı diğer termodinamik
özelliklerin fonksiyonu olarak veren bir termodinamik hâl denklemi gerekir.
İdeal gaz denklemi buna örnek olarak gösterilebilir:
r
Ru T
p = ¾¾¾
M
p: basınç, ρ: yoğunluk, T: sıcaklık, Ru: gaz sabiti, M: mol
kütlesidir.
Teorik ve deneysel hidrodinamiğin denge temelleri, Helmholtz
, Kelvin, Rayleigh ve Reynolds tarafından atılmıştır. Bu temeller hidrodinamik
stabilitesini incelemek için gerekli yapıları sağlamıştır; bunlar arasında Reynolds
sayısı, Euler denklemleri ve Navier-Stokes denklemleri sayılabilir. 1980 lerden
bu yana yeni hesaplama yöntemleri ve karmaşık akımları modelleme sistemleri geliştirilmiştir
olup analizlerin daha doğru ve kolaylıkla yorumlanmasını sağlanmıştır.
(a) Kararlı bir akıştan, (b) türbülanslı bir akışa geçişin basit bir
diyagramı
Rayleigh-Taylor kararsızlığının tek ‘parmak’ hidrodinamik simülasyonu
https://tr.wikipedia.org/wiki/Ak%C4%B1%C5%9Fkanlar_dinami%C4%9Fi
https://en.wikipedia.org/wiki/Fluid_dynamics
27 Ağustos 2019
GERİ
(yasalar)
