Statik basınç

Basıncı ölçmek için kullanılan bir manometre

Akışkanlar mekaniğinde, statik basınç birçok kullanışa sahiptir.

• • Uzay mekiğinin yapımı ve tasarımında, statik basınç uzay mekiğinin statik basınç sistemindeki hava basıncıdır.
• • Akışkanlar dinamiğinde, birçok yazar statik basınç terimini anlam karmaşasından kaçınmak için sadece basınç yerine kullanmayı tercih ederler. Ancak, sık sık statik kelimesi atılabilir ve bir akışkandaki belirli bir noktadaki statik basınçla aynı anlamdaki basıncı kullanılır.
• • Statik basınç terimi ayrıca akışkanlar statiğinde bazı yazarlar tarafından kullanılır.

Uzay mekiğinin yapımı ve tasarımındaki statik basınç

Bir uzay mekiğinin altimetresi statik basınç sistemi tarafından yapılır. Bir uzay mekiğinin hava hızı göstergesi statik basınç sistemi ve pitot basınç sistemi tarafından belirlenir.^[1]

Statik basınç sistemi uzay mekiğinin uçtuğu rakımdaki atmosfer basıncını hissetmek için onun dışı açıktır. Bu küçük açıklığa statik port denilir. Uçuşta, hava basıncı uzay aracının dışının çevresindeki farklı konumlarda birazcık farklıdır.uzay aracı tasarımcısı statik portun konumunu dikkatli bir şekilde seçmek zorundadır. Uzay aracının uçtuğu rakımdaki atmosfer basıncına eşit olan tüm atak açıları için o hava basıncındaki bir uzay aracının dışında konumu yoktur. Basınçtaki farklılık altimetrede gösterilen rakımda ve hava süratinin göstergesi üzerinde gösterilen değerde küçük bir hataya neden olur. bu rakımda ve hava süratinde gösterilen hataya konum hatası denilir.^[2][3]

Statik port için konumu ayarladığın zaman uzay aracı tasarlayıcısının nesnesi uzay aracının statik basınç sistemindeki basıncın hava sürati ve ağırlığın genişliğini belirlerken uzay aracının uçtuğu rakımdaki atmosfer basıncına mümkün olduğunca yakın olduğundan emin olmalıdır. Birçok yazar serbest akış statik basıncı olarak uzay aracının uçtuğu rakımdaki basınçtaki atmosfer basıncını tanıtır. En az bir yazar, serbest akış statik basıncını açıklamadan kaçınmak için farklı bir yaklaşım alır. Gracey, statik basıncın uzay aracının uçuş seviyesindeki atmosferik basıncı olduğunu yazdı. Gracey, yerel statik basınç olarak uzay aracına herhangi bir yakın noktadaki hava basıncını vurgulamıştır.

Akışkanlar dinamiğindeki statik basınç

Basıncın içeriği akışkanların çalışmasının merkezidir. Bir basınç akışkan bir cisimdeki herhangi bir nokta için tanımlanabilir. (akışkanların harekette olup olmamasını umursamadan). Basınç, aneroid, Bourdon tüpü,cıva sütunu ya da çeşitli diğer metotları kullanarak ölçülebilir.

Toplam basınç ve dinamik basıncının içerikleri Bernoulli denkleminden gelir ve tüm akışkanların çalışmasında önemlidir. (bu iki basınç olağan haldeki basınçlar değildir ve aneroid, Bourdon tüpü ya da cıva sütunu kullanarak ölçülemezler.) potansiyel bir karışıklıktan kaçınmak için akışkanlar dinamiğindeki basıncı ifade edildiği zaman birçok yazar onu toplam basınç ve dinamik basıncından ayırt etmek için statik basınç terimini kullanır. Statik basınç basınca benzerdir ve bir akışkan alanındaki her nokta için tanımlanabilir.

Aerodinamikte, L.J. Clancy “toplam ve dinamik basınçlarından onu ayırmak için statik basınç tanıtmak için kullanılan basınç teriminin olduğu yerde onun durumuyla alakalı ama hareketiyle alakasız olan akışkanın asıl basıncı sıklıkla statik basınç olarak ifade edilir” diye yazdı.

Bernoulli denklemi sıkıştırılamayan akışkanlar dinamiğinin temelidir. Birçok akışkanda, yükseklikteki değişimler önemlidir ve göz ardı edilebilir. Bu sadeleştirmelerle sıkıştırılamayan akışkanlar için bernoulli denklemi aşağıdaki gibi açıklanır: ^[4][5][6]

${\displaystyle P+{\tfrac {1}{2}}\rho v^{2}=P_{0},}$

• ${\displaystyle P\;}$ statik basınç,
• ${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}\rho v^{2}}$ ise dinamik basınç, genellikle ${\displaystyle q\;}$ ile ifade edilir,
• ${\displaystyle \rho \,}$ ,akışkanın yoğunluğu,
• ${\displaystyle v\,}$ ,akışkanın hızı
• ${\displaystyle P_{0}\;}$,aerodinamik boyunca sabit olan toplam basınç. Stagnation basıncı olarak bilinir.

Sabit biçimde akan her nokta, o noktadaki akışkanın hızının dikkatsizliği olması onun kendi statik basınca, dinamik basınca ve toplam basınca sahip olmasına neden olur. statik basınç ve dinamik basınç akışkan boyunca önemli derecede çeşitlenmesi muhtemeldir ama toplam basınç her aerodinamik boyunca sabittir. Girdapsız akışta, toplam basınç tüm aerodinamikte aynıdır ve bu yüzden akış boyunca sabittir.^[7]

Bernoulli denkleminin basitleştirilmiş hali aşağıdaki kelimelerle özetlenebilir.^[8][9][10]

statik basınç + dinamik basınç = toplam basınç.

Bernoulli denkleminin bu basitleştirilmiş hali gemilerin ve ses hızının %30’undan daha az olacak maksimum hızdaki düşük süratli uzay aracının yapımını ve tasarlanmasını anlamanın temelidir.

Bernoulli denklemiyle alakalı statik basınç teriminin geniş anlamının bir sonucu olarak, akışkanlar dinamiği alanındaki birçok yazar bernoulli denklemiyle direkt olarak alakalı olmayan uygulamalardaki basınçlardan statik basıncı kullanır.

İngiliz standart enstitüsü, onun standartındaki aeronotikal ifadelerin küçük sözlüğü aşağıdaki tanımı verir:

4412 Statik basıncı :Akışla hareket eden bir cisim üzerindeki bir noktadaki basınçtır.

Akışkanlar statiğindeki statik basınç

Hidrostatik basınç terimi, arada sırada akışkanın içerisinde görevlendirilen bir derinlikteki bir akışkanın basıncına karşılık gelen akışkanlar statiğind kullanılır. Akışkanlar statiğinde, akışkan her yerde sabittir ve dinamik basınç ve toplam basıncın içerikleri kabul edilemez. Sonuç olarak, basınç terimiyle ilgili biraz anlam karmaşası vardır ama bazı yazarlar bazı durumlarda statik basıncı kullanmayı seçerler.

Ayrıca bakınız

• Pascal Kanunu
• Durgunluk basıncı
• Sıcaklık ve basınç için standart koşullarda

Notlar

1. Lombardo, D.A., Aircraft Systems, 2nd edition – chapter 2
2. Kermode, A.C., Mechanics of Flight, 10th Edition – page 65
3. "Of these errors the error in detection of static pressure is generally the most serious and has the special name, position error."
4. Clancy, L.J., Aerodynamics, equation 3.13
5. Hurt, H.H. Jr, (1960), Aerodynamics for Naval Aviators, page 9, A National Flightshop Reprint, Florida
6. Anderson, J.D. Jr, Fundamentals of Aerodynamics, 4th edition – page 212, McGraw-Hill, New York.
7. A.M. Kuethe and J.D. Schetzer (1959), Foundations of Aerodynamics, Section 3.5 (2nd edition), John Wiley & Sons, Inc.
8. Clancy, L.J., Aerodynamics, Section 3.5
9. ”The total pressure is composed of two parts, the static pressure and the dynamic pressure”.
10. "NASA's guide to Bernoulli's Equation". 31 Mayıs 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Mayıs 2016. 

Kaynakça

Uçak tasarımı ve işletimi

• Gracey, William (1958), Measurement of static pressure on aircraft (PDF), Langley Research Center: NACA, TR-1364, 18 Mayıs 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF), erişim tarihi: 26 Nisan 2008 .
• Gracey, William (1980), Measurement of aircraft speed and altitude (PDF), Langley Research Center: NASA, RP-1046, 5 Haziran 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF), erişim tarihi: 26 Nisan 2008 .
• Gracey, William (1981), Measurement of Aircraft Speed and Altitude, New York: John Wiley & Sons, ISBN 0-471-08511-1 
• Kermode, A. C. (1972) Mekaniği Uçuş, Longman Group Limited, London ISBN 0-582-23740-8
• Lombardo, D. A., Uçak Sistemleri, 2. Baskı, McGraw-Hill (1999), New York ISBN 0-07-038605-6

Akışkanlar Dinamiği

• Clancy, L. J. (1975), Aerodinamik, Pitman Publishing Limited, London ISBN 0-273-01120-0
• Streeter, V. L. (1966), Akışkanlar Mekaniği, McGraw-Hill, New York