Akım Çeşitleri ve Akım Rejimleri

Sıvıların hareketinde iki türlü akım vardır. Bunlar kararlı (permanan) akım ve kararsız (permanan olmayan) akım çeşitleridir. Bir akım alanında bulunan herhangi bir noktadaki hız vektörü hep aynı şiddet ve yönde kalıyorsa, yani zamandan bağımsızca bu akım kararlı akımdır. Eğer hız vektörünün şiddeti veya yönü zamanla değişiyorsa bu akım kararsız bir akımdır.

 

Herhangi bir sıvı heraket etmeye başlarsa sıvının viskozitesinden kaynaklanan akıma karşı bir olan direnci yenerek sıvı yavaş bir hızla hareket eder. Sıvının düşük hızla hareket ettiği bu durumda viskozite derecesine bağlı olan kuvvetler etkindir ve sıvının herhangi bir noktasındaki enerji seviyesi düşüktür. Bu durumda hareke eden sıvıya herhangi bir renkli boya katılırsa sıvı iplikçileri birbirine karışmadan düzgün bir şekilde akarlar. Böylece bir akım ”Laminer rejim” akan bir akımdır.

Sıvının hızı arttıkça hareket eden sıvı kinetik enerji kazanır. Bu durumda sıvı hareketine bağlı olan kuvvetler sürtünmeye bağlı olan viskozite kuvvetlerinden fazla olur ve sıvı molekülleri birbirine iterek sıvı iplikçilerinin birbirine karışmasına neden olurlar. Böyle bir akım “Türbülanslı rejim“dir.

Laminer rejimde türbülanslı rejim “Reynolds sayısı” adı verilen boyutsuz bir sayı ile birbirinden ayırt edilir.

Laminer rejimde türbülanslı rejimi ayıran Reynolds sayısına “kritik reynold sayısı” (Rk) denir. Laboratuarda laminer rejimden türbülanslı rejime geçerken bulunan Rk değeri, türbülanslı rejimden laminer rejime geçerken bulunan Rk değerinden farklıdır.

 

Gözenekli ortamlardaki su hareketi için Rk < 1 bulunmuştur.

 

Bir önceki yazımız olan Suyun Gözenekli Ortamlardaki Hareketi başlıklı makalemizde gözenekli ortamların hareketi, gravitasyonel potansiyel enerji ve kinetik enerji hakkında bilgiler verilmektedir.