Dergilerde ya da web sayfalar�nda yamaçpara�üt, model uçak gibi hava araçlar�n�n aerodinami�i ve performans� üzerine yaz�lar oluyor. Bu yaz�lar�n ço�unda Reynold’s Numaras� (Re) ad�nda ne oldu�u, ne i�e yarad��� pek belli olmayan bir de�i�kenin/say�n�n ad� geçer. Özellikle model uçakç�lar kendi tasar�mlar�n� yapmaya çal���rken bu Re’a fazlaca tak�l�rlar.

Tan�m�, eylemsizlik kuvvetlerinin sürtünme (viskosite) kuvvetlerine oran� olarak geçer. Basit bir benzetme yapal�m. Dü�ük bir h�zla giden dolmu�tan atlad���m�z zaman ne olur. büyük olas�l�kla rahatça ko�ar ve durabiliriz. Biraz daha h�zl� giden dolmu�tan atlay�nca belki birkaç ad�m at�p sonra dü�üp yuvarlanabiliriz. çok h�zl� giderken atlarsak ikinci ad�m�m�z� atamadan yere kapaklan�r�z. �imdi benzer �ekilde bir anda kanatla temas etmeye ve sürtünerek yava�lamaya ba�layan hava hareketini dü�ünelim. Bizim ko�amay�p yerde yuvarlamaya ba�lad���m�z noktan�n kar��t� i�e kanat üzeri ak���n laminar (düzgün ak��) dan türbülansl� ak��a dönü�mesidir. ( Kar��t�r�lmamas� gereken bir nokta; separation/kopu� noktas�yla lam-turb geçi� bölgesi ayn� �ey de�ildir.) yani Re numaras� belirli bir yüzey üzerinde sürtünen havan�n türbülansl� ak��a geçip geçmeyece�i ya da ne zaman geçece�i ile ilgili bilgi verir.

Bu bilgi önemlidir. Temas tabakas�nda ‘boundary layer’ ak���n düzgün ya da türbülansl� olup olmamas� sürtünme katsay�s� ve kopma-ayr�lma noktas� gibi çok önemli de�i�kenleri do�rudan etkiler. Bu nedenle tasar�mc�lar kanad�n ebatlar�n�, uçu� h�z�n� ve havan�n özelliklerini içeren Re numaras�n� hesaplayarak kanat üzerindeki ak��� temas tabakas� yönünden incelerler. Evde kendi uça��n� tasarlayan modelciler katalog bilgilerden kendi Re aral���na uygun kanat kesidini seçerken, mühendisler çok daha farkl� yöntemlere gidebilir.

Re numaras�n�n as�l kullan�m� ve anlam� k�yaslamad�r. Deneysel çal��malarda bire bir boyutlarda prototip üretmek yerine çok daha küçük boyutlarda model üretmek çok daha ucuz, kolay ve h�zl�d�r. Ancak yap�lacak deneyin temas tabakas� yönünden benzerlik göstermesi için Re numaras�n�n ayn� olmas� gerekir. Havac�l���n çok h�zl� ilerledi�i y�llarda rüzgar tünellerinde birçok kanat kesidi için testler yap�lm��t�r. Günümüzde bir tasar�mc� beklenen Re, uçu� h�z�, kanat boyutlar� ve beklenen/istenen hücum aç���nda hangi kesitlerin nas�l davrand���n� yap�lm�� deneylerin birikimiyle rahatl�kla tahmin edebiliyor ve buna göre uygun kesit seçimi yapabiliyor.

Ancak olay ço�u zaman bu kadar basit de�il. Çünkü Re tek parametre de�il. Özellikle uçak tasar�mlar�nda Mach numaras� çok önemli. 1/10 oran�nda küçük olan bir uçak modelindeki ak���n Re numaras�n�, uça��n istenen uçu� h�z�ndaki Re numaras� ile e�itlemek için modeldeki ak���n 10 kat h�zl� olmas� (havan�n özellikleri ayn� i�e) gerekir. Mach numaras� aç���ndan aerodinamik benzerlik olmas� için model ve uça��n h�zlar� e�it olmal�. Bu iki temel parametreyi ayn� anda e�itlemek mümkün olmad��� için olay biraz karma��kla��yor. Bunun d���nda yüzey kalitesi de benzer sorunlar yarat�yor. Uça��n ve modelin üretildi�i malzeme ço�u zaman ayn� ya da benzer bu nedenle yüzey pürüzlülü�ü oransal olarak ayn� de�i�imi göstermiyor. Bu durumu daha geni� dü�ünürsek perçinler, kaynaklar, kuma�taki diki�ler, k�r���kl�klar modellenemeyecek �eyler.

Bu nedenle gerçe�i ka��t üzerinde, bilgisayarda çözerek ya da deneysel olarak bulmak neredeyse mümkün de�il. Ama bu belirsizli�in ne boyutta oldu�u önemli; devede tüy mu yoksa filde kulak mi? Bunu bilmiyorum. Bu nedenle Reynolds numaras�n�n yan�nda ne içerseniz için gaz yapmaz. Mesela, ‘Ben model uça��m� Re=800.000 (500.000’in düz yüzeyde geçi� noktas� oldu�u varsayilir.) olacak �ekilde tasarlad�m, böylece kesidin ço�unda laminar ak�� var. Ancak sonlara do�ru türbülans ba�lay�p separation noktas�n� geriye kayd�r�p performans kayb�n� azalt�yor.’ derseniz kimse size itiraz edemez ve gaz yapmam�� olur.

Cevap/Devam: Cem ALTUNBA�

Benim de bu reynolds say�s� olay� kafama devaml� tak�l�rd�. YP kitaplar�na bak�nca genelde, ne oldu�u çokta belli olmayan tan�mlarla kar��la��yoruz. Kimi zaman bu gibi terimleri kafada canland�rmak zor oluyor.

Benim kendi bilimsel anlay���m da (büyük ihtimalle içinde yanl�� konseptler de olabilir) �u �ekilde:

Kanat havada hareket ederken, iki farkli sekilde havaya kuvvet uygular.

1) Atalet kuvveti: Kanad�n belli bir hacmi vard�r. Kanat havada ileri do�ru giderken, havay� a�a�� ve yukar� do�ru itip kendine yer açmak zorundad�r. Durgun bir suda hareket eden gemiyi dü�ünün. Durgun su kütlesi bir anda müthi� bir h�zla sa�a ve sola do�ru itelenmeye ba�lar. Bunu yapmak için gemi ciddi �ekilde bir enerji harcar. Bu olay hem geminin hacmiyle, hem geminin h�z�yla (birim zaman da daha çok su itmek), hem de suyun yo�unlu�uyla alakal�d�r.

2)Sürtünme kuvveti: Kanat ileri do�ru ilerlerken hava molekülleri kanat yüzeyine dokundukça bir sürtünme kuvveti do�urur. a�l�da bu sürtünme kuvveti sadece yuzeye yak�n molekülleri ilgiledirmez, kanattan çok daha uzaktaki hava molekülleri de sürtünme kuvettine katk�da bulunur. Bunu da söyle canland�rabiliriz. E�er parma��n�z� suyun içinde hareket ettirirseniz, ancak parma��n�z�n yak�n çevresindeki suyu hareket etti�ini görürsünüz. Fakat ayn� parma�� bala sokarsan�z, çok daha geni� bir alanda bal�n hareketini gözlemlersiniz. Bunun extrem örne�i, parma��n�z� tahta bir takozdaki deli�e soktu�unuzu dü�ünün. Tahtadaki bütün moleküller temasta oldu�u için bütün takozu hareket ettirirsiniz. Bu moleküllerin ne kadar biribiriyle ha��r ne�ir oldu�unu söyleyen olaya da vizkozite deniyor. Bu terim ne kadar büyükse, moleküller aras�ndaki temasta o kadar büyüktür. Bal, 20-50 motor ya�� gibi �eyler vizkozitesi yüksek; hava, 5-30 motor gibi �eylerde viskozitesi ufakt�r.

Ka��t üzerinde, kanad�m�z�n sadece 1 inci nedenden dolay� enerji kaybetmesine göz yumabiliriz. Çünkü kanat, hava da daha h�zl� hareket ettikçe, daha büyük oldukça , havan�n yo�unlu�u artt�kça, daha çok kald�rma kuvveti üretecektir. yani birinci maddede yazd���m�z nedenlerden dolay� enerji kaybeder ve kald�rma kuvveti üretir.

�kinci madde ise fuzuli olup, gereksiz yere ne kadar enerji harcad���m�z� aç�klar.

��te Reynolds say�s� da, 1 inci maddenin ikinci maddeye oran�d�r.

Reynolds say�s� büyükse, bu demektir ki kanat enerjisinin ço�unu atalet kuvvetlerini yenmek için harc�yordur, yani kald�rma kuvveti üretmek için (iyi bir�ey). E�er Reynolds say�s� ufaksa, kanat enerjisinin ço�unu sürtünmeye harc�yordur (kötü birsey)

Kaba bir örnek:

Mesela ufak bir kanad�n hacmi de ufakt�r. ayn� zamanda kanad�n�n toplam yüzey alan�n�n hacmine oran� daha büyüktür. Bu ne demek oluyor?Yüzey büyük oldu�u için sürtünme daha çok olur. Ama hacim az oldu�u için (göreceli olarak) daha az kuvvet üretir.

�imdi ayn� kanad� daha büyük ölçekte yap�n. Kanat büyüdükçe, hacminin,alan�na oran� artar. yan� alan� biraz daha art�p sürtünme küvetti daha çok üretse de, hacmi çok daha fazla artt��� için, çok daha fazla kald�rma kuvveti üretir...

(By the way, bu hacim/yüzey oran� yüzünden Reynold say�s�nda para�ütün hacmi de�il, profil uzunlu�u kullan�l�yor)

Var�lacak nokta sudur: G*tu büyük arkada�lar�m�z�n iyi uçmas�n�n nedeni pilotaj de�ildir. Kanatlar�n�n büyük olmas�n�n avantaj�n� kullan�rlar :-)).

Yi�it in dedi�i gibi Reynolds say�s� her bir�ey demek de�ildir. Benzer dizaynlar� kar��la�t�rmak aç���ndan mant�kl� olabilir (örnek: ayn� dizaynda fakat farkl� boyda iki para�üt). Bir tu�la ve bir yar��ma planörü için ayn� Reynolds say�s� elde edilebilir, ama bu tu�lan�n yar��ma planörü kadar iyi süzüldü�ü anlam�na gelmess.