BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MAK 307 – AKIŞKANLAR MEKANİĞİ-1
DENEY – 3
LAMİNER, GEÇİŞ REJİMİ VE TÜRBÜLANSLI AKIŞIN GÖZLENMESİLAMİNER AKIŞ ÇİZGİLERİNİN GÖSTERİMİ
1- LAMİNER, GEÇİŞ REJİMİ VE TÜRBÜLANSLI AKIŞIN GÖZLENMESİ
Laminer
akış
Geçiş
akışı
Türbülans
lı akış
Laminer
Geçiş
Rejimi
Türbülanslı
GİRİŞ
Akışkanlar mekaniğinde akış problemleri üç
temel gruba ayrılır. Laminer akış, geçiş
akışı(laminer + türbülans ) ve tütbülans akış.
Her üç akış şekli için oluşturulan metematiksel
dormülasyonlar birbirinden farklılıklar içerir.
Akış, küçük hızlarda laminer, hiz yükseldikce
önce geçiş akışı ve daha sonra türbülans akışa
dönüşür. Bu deneysel çalışmada her üç akış
şekli görsel olarak incelenecektir.
Bir akışkanın boru içindeki akışı laminer veya türbülanslı akış olabilir. İngiliz bilim adamı
Osborne Reynolds (1842-1912) yükarda şekilde gösterilen düzeneği kullanarak bu iki akış
arasındaki farkı ayırdeden ilk insan olmuştur. Bu düzenekte, saydam bir boru içerisinde su
akışı varken, akış içine enjekte edilen mürekkep yardımıyla akış çizgilerinin incelenmesi
sağlanmıştır. Düşük su hızlarında enjekte edilen mürekkep enjekte edildiği doğrultuda
ilerlemekte ve akış yönünde herhangi bir bozulma olmamaktadır. Daha yüksek su hızlarında
akış çizgisinde düzensiz hareketler meydana gelmekte ve sıçramalar olmaktadır. Yeteri kadar
yüksek su hızlarında ise akış tamamem düzensizleşmekte ve enjekte edilen mürekkep boru
içinde düzensiz bir şekilde dağılmaktadır. Bu üç akış modeli, laminer, geçiş rejimi ve
türbülanslı akış olarak adlandırılmaktadır.
DENEY DÜZENEĞİ
1- Taşıyıcı panel.
2- Su rezevuarı.
3- Su girişi düzenleyici.
4- Mürekkep kabı.
5- Mürekkep vanası.
6- Mürekkep akış borusu.
7- Taşma borusu.
8- Test borusu.
9- Akış düzenleyici küreler.
10- Su kaynağına bağlantı borusu.
11- Boşaltma borusu.
1
12- Boşaltma vanası.
13- Giriş kontrol vanası.
DENEYİN AMACI
Dikey boru içerisinde, laminer, geçiş rejimi ve türbülanslı akışın gözlenmesi ve akışın
hızını referans olarak tanımlanan boyutsuz Reynolds sayısı ile ilişkilendirilmesi.
DENEY PROSEDÜRÜ
Deney düzeneğini hidrolik ünite üzerine yerleştiriniz. Hidrolik ünite ve düzenek
arasındaki hortum bağlantısını yapınız. Mürekkep kabına mürekkep koyunuz. Düzeneğin
boşaltma musluğunu kapatınız ve pompayı çalıştırınız. Dikkatli bir şekilde giriş vanasını
açınız ve test borusunun tamamen su ile dolmasını bekleyiniz. Boşaltma vanasını istenilen
akış modeline göre ayarlayınız ve mürekkep vanasını dikkatli bir şekilde açınız. Eğer test
borusundaki suyun hızına bağlı olarak, Reynolds sayısı 2300’den küçükse laminer akış, 2300
ise türbülansa geçiş rejimi ve eğer 2300’den büyükse türbülanslı akış gözlenecektir. Akışın
hacimsel debisini hesaplamak için, su düzeneğin çıkış borusundan ölçekli bir kaba akıtılacak
ve dolan su hacmi süreye bölünecektir.
GÖZLEMLER
Vlaminar = ..... m3
Vgeçiş rejimi = ..... m3
Vtürbülans = ..... m3
tlaminar = ..... s
tgeçiş rejimi = ..... s
ttürbülans = ..... s
HESAPLAMALAR
Re 
wd
v
d
w
ν
: Boru iç çapı (0.01 m)
: Akış hızı (m/s)
: Akışkan kinematik vizkositesi (Oda koşullarındaki su için; 10-6 m2/s)
1- Test borusundaki akışı laminer, geçiş rejimi ve türbülanslı akış elde edecek şekilde
ayarlayınız ve bu üç akış için Reynolds sayısını debi ölçümü yaparak bulunuz ve
sonuçları tartışınız.
2
2- CİSİMLER ETRAFINDA AKIM ALANI VE AKIM ÇİZGİLERİ
GİRİŞ
Bir akış problemini medellemeden önce akım hakkında bazı temel bilgiler edinip, bu
bilgiler işığında modelin oluşturulması gerekir. Bu amaçla akım gözleme deneyleri yapılır.
Akışkan parçacığı hareket halindeyeken belirli bir yol izler. Eğer akım sürekli rejim
durumundaysa, belirli bir noktadan geçen her akışkan parçacığı aynı yolu izler ve hız vektörü
her noktada bu yola teğet olur. Tanım olarak akım çizgisi, bir akım ortamında belli bir t
anında hız vektörlerine teğet olan çizgiye akım çizgisi denir.
Akım çizgisi boyunca, sürtünmesiz, sürekli rejimde, sıkıştırılamaz akım için Bernoulli
denklemi aşağıdaki gibidir;
1
V 2  gz  sabit (Akım çizgisi boyunca)
2
Sabitin değeri akım çizgisinden akım çizgisine değişir. Bu denklemde birinci terim statik
basıncı, ikinci terim dinamik basımcı ve üçüncü terim hidrostatik basıncı ifade etmektedir.
p
Durma Noktası
3
Akım içerisine yerleştirilen herhangi bir cisim üzerinde durma noktası oluşur ve bu
noktada hız sıfırdır. Bu noktadan geçen akım çizgisi ikiye ayrılır ve akımın bir kısmı cismin
üzerinden bir kısmı ise altından geçer. Hız sıfır olduğu için, bu noktada dinamik basıncın
tamamı statik basınca dönüşür.
Laminar akım gösterim modülü, akım içine yerleştirilen bir cisim etrafında oluşan
paralel akım çizgilerini görmemizi sağlar. Deney düzeneğinde akışkan olarak su kullanılır ve
su içine düzgün aralıklarla yerleştirilmiş küçük deliklerden enjekte edilen mürekkebin izlediği
yolu takip ederek akım cizgilerini inceleyebiliriz. Çeşitli şekillerde engeller akım içerisine
yerleştirilerek bu engeller etrafında oluşacak akım çizgileri incelenebilmektedir. Akım
haznesi içerinde bulunan 4 adet deliği kaynak ve kuyu şeklinde kullanarak, bunların akış
üzerindeki etkileri incelenecektir.
DENEY DÜZENEĞİ
1- Ana panel.
2- Taşıma kolu.
3- Su kaynağına bağlantı ağzı.
4- Boşaltma borusu.
5- Mürekkep kabı.
6- Akış haznesi.
7- Cam panel.
8- Sıkıştırma vidaları.
9- Akış haznesi için giriş vanası.
10- Boşaltma vanaları.
11- Mürekkep enjeksiyon delikleri.
12- Lastik cisimler.
4
13- Yükselen boru.
DENEYİN AMACI
Akış içine yerleştilen cisimler etrafındaki akışı gözlemlemek ve akış çizgilerinin
oluşumunu izlemektir.
DENEY PROSEDÜRÜ
Su akış haznesinde soldan sağa doğru hareket etmektedir. Akış hızı hazneye giriş
kısmında bulunan vana kullanılarak ayarlanabilir. Akış haznesinin giriş kısmında bulunan 15
adet delikten enjekte edilen mürekkep akış çizgilerini görmemizi sağlar.
Hidrolik tezgahla deney düzeneği arasındaki hortum bağlantısını yapınız. Deneyden
önce bütün hortumlar ve vanalar havalandırılmalıdır. Pompayı çalıştırın ve (B) vanasının
kapalı olduğunu kontrol ediniz. Yavaşça vana (9a) yı açınız ve suyun hazne boyunca aktığını
gözleyiniz. Mürekkep kabını 2/3 oranında doldurunuz. Vana (B) ve (C) yi açınız ve (C)
vanasının bulunduğu kısımda suyun mürekkeple karıştığını gözlediğinizde (C) vanasını
kapatınız ve deneyi gerçekleştiriniz.
Not: Labaratuara gelirken aşağıdaki malzemeleri yanınızda bulundurmanız gerekmektedir.
1-Hesap makinası.
2-Deney föyü.
5
BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MAK 307 – AKIŞKANLAR MEKANİĞİ-1
DENEY – 3
LAMİNER, GEÇİŞ REJİMİ VE TÜRBÜLANSLI AKIŞIN GÖZLENMESİLAMİNAR AKIŞ ÇİZGİLERİNİN GÖSTERİMİ,
KAYNAK VE KUYULARIN AKIŞ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ
Ad Soyad: .........................................
Öğrenci No: ..............
Tarih: ..................
6
1- Laminer, geçiş rejimi ve türbülanslı akışın gözlenmesi.
Hesaplamalar:
Sonuçlar ve Yorumlar:..........
7