Reynolds Sayısı Nedir? Uygulama Alanları Nelerdir?

Reynolds Sayısı, Akışın Türbülanslı mı yoksa Doğrusal (Laminer) mı Olduğunu Gösterir

Reynolds sayısı, akışkanlar mekaniği çalışmasında önemli bir rol oynamaktadır. Akışkanların akış modelini matematiksel olarak tahmin etme kavramı ilk kez 1851’de George Gabriel Stokes tarafından ortaya atılmıştır. Ancak, daha sonra Osbourne Reynolds tarafından 1883’de araştırılmış, geliştirilmiş ve yaygınlaştırılmıştır. Böylece, Reynolds Sayısı olarak anılmıştır.

Reynolds Sayısı’nın ne olduğunu kavramak için öncelikle Türbülanslı Akış ve Laminer Akış kavramları hakkında bilgi sahibi olmalıyız.

Türbülanslı Akış ve Laminer Akış

Kavramları Anlamak İçin Yapılan Deney Düzeneği

Unutmayın Fizik en iyi deneylerle anlaşılır. Bu yüzden sizin de evde yapabileceğiniz basit bir deneyden bahsedelim. Şekildeki gibi bir deney kurulumu yapacağız. Bir su tankı, akışı görmemizi sağlayan cam boru, suyun akış hızını değiştirmek için bir vana, mürekkep boşaltacağımız bir boru ve mürekkep.

Adım 1: Musluğun kısmen açılması, böylece su boruların içinden yavaşça akar. Sabit bir akış hızı olduğundan emin olun. Mürekkep enjektörünü mürekkeple doldurun ve mürekkep akışının borudan akmaya başlamasıyla birlikte gözlemleyin. Burada göreceğiniz olay mürekkebin düzgün bir şekilde aktığı olmasıdır. Neredeyse düz bir çizgi gibi.

Adım 2: Şimdi musluğu tamamen açın ve mürekkep akışını izleyin. Bu sefer düz bir çizgi yerine parçalı olduğunu fark edeceksiniz.

Gözlem: Musluk kısmen açık olduğunda, mürekkep tüpten neredeyse doğrusal biçimde düzenli bir biçimde akar. Buna Laminer Akış denilmektedir. Bununla birlikte, tamamen açıldığında, düzensizlik ortaya çıkar ve mürekkep parçacıkları boru içindeki su boyunca rastgele dağılır.  Buna da Türbülanslı Akış denilmektedir.

Açıklama: Su katmanlar halinde akar. Akış hızı yavaş olduğunda bu katmanlar birbirlerine pek fazla etki etmezler. Ancak akış hızı arttıkça katmanların birbirlerine olan etkisi de artmaktadır. Bu deneyde bir akışkanın, akış hızına göre nasıl davrandığı gösterilmektedir.

Reynolds Nedir?

Artık, türbülanslı ve laminer akış kavramlarıyla açıkça anlaşılıyor ve bunların her birinin arkasındaki kuvvetler Reynolds Sayısının ne olduğunu tanımlayabiliyoruz.

Tanım: Reynolds Sayısı, bir sıvı içindeki atalet kuvvetlerinin viskoz kuvvetlere oranı olarak tanımlanmaktadır. Bu sayının herhangi bir birimi yoktur.

Matematiksel olarak, Reynolds sayısı aşağıdaki denklemden elde edilebilir:

Re = (ρ × V × L) ÷ µ

  • Re = Reynolds Sayısı
  • ρ = Sıvı Yoğunluğu (lb/ft3 ya da kg/m3)
  • V = Akış Hızı (ft/s ya da m/s)
  • L = Hareket Uzunluğu (ft ya da m)
  • µ = akışkan dinamik viskozitesi (lb/(ft×s) ya da kg/(m×s)

Akışkan viskozitesi arttıkça Re değeri azalacaktır. Bu akışın laminer olduğunu göstermektedir. Tersi bir durumda Re değeri artacaktır yani akış türbülanslıdır.

Reynolds Sayısının Uygulamalardaki Yeri

1) Reynolds sayısı Darcy-Weisbach denklemi de dahil olmak üzere akışkanlar mekaniğindeki birkaç denklemdeki sürtünme faktörünün hesaplanmasında önemli bir rol oynamaktadır.

2) Suda yüzen organizmaların hareketlerini modellerken kullanılır.

3) Atmosferik hava bir akışkan olarak kabul edilir. Dolayısıyla, bunun için Reynolds sayısı hesaplanabilir. Bu, çeşitli yüzeylerin aerodinamik özelliklerini incelemek için rüzgar tüneli testinde uygulamayı mümkün kılar.

4) Uçaktaki rüzgar kaldırmasının testinde, özellikle de yüksek hızın uçakları çevreleyen havanın yoğunluğunun lokal olarak artmasına neden olan süpersonik uçuşlarda önemli bir rol oynar.

Pin It on Pinterest