Fluida Dinamika

Ahmad Febriyansyah 03111004051Kelompok duaALIRAN PADA ABSORBER DAN STRIPPERPembentukan Aliran Dalam PipaFluida, setelah mengalir masuk ke dalam pipa akan membentuk lapis batas dan tebalnya akan bertambah besar sepanjang pipa. Pada suatu titik sepanjang garis tengah pipa, lapisan akan bertemu dan membentuk daerah yang terbentuk penuh di mana kecepatannya tidak berubah setelah melintasi titik tersebut. Jarak dari ujung masuk pipa ke titik pertemuan lapis batas tsb dinamakan panjang kemasukan.

Gambar 1. Aliran dalam pipaAda tiga tipe aliran dalam pipa, yaitu:

1. aliran laminar Bilangan reynold : Re < 21002. aliran transisiDengan bilangan Reynold : 2100 < Re < 10.000

3. aliran turbulenDengan bilangan reynold : Re > 10.000Fluida DinamikaAliran laimer dan turbulen terjadi pada fluida dinamik. Fluida dinamika adalah fluida dalam keadaan bergerak. Adapun jenis aliran fluida dilihat dari ciri-ciri (karakteristik) umum alirannya, dibedakan menjadi: 1. aliran fluida tunak (steady) atau tak tunak (non steady);

2. aliran fluida rotasional atau irrotasional;

3. aliran fluida kompresibel (termampatkan) atau tak kompresibel4. aliran kental (viscous) atau tak kental (non viscous). Aliran garis arus pada fluida sejajar dengan kecepatan partikel-partikel fluida di tiap titik, dan memiliki pola-pola garis alir yang stasionar terhadap waktu. Garis alir pada fluida membentuk suatu tabung aliran berlaku sebagai pipa yang tidak bocor sehingga fluida-fluida yang masuk ke dalam satu ujung akan ke luar dari ujung yang lain. Persamaan kontinuitas untuk aliran massa dituliskan dalam A dikalikan dengan v sama dengan tetap. Bila satu sama dengan dua maka persamaan tersebut menjadi A satu dikali dengan v satu sama dengan A dua dikalikan dengan v dua. Persamaan kontinuitas tersebut tidak lain adalah merupakan pernyataan kekekalan massa dalam aliran fluida.

Persamaan Bernoulli dituliskan dalam tekanan ditambahkan dengan setengan dari kecepatan pangkat dua dan dijumlahkan dengan gravitasi yang sudah dikalikan dengan kooefisiennya sama dengan konstan. Persamaan Bernoulli ini juga mempergunakan hukum kekekalan energi. Hukum Bernoulli merupakan salah satu dasar yang perlu dipahami dalam menjelaskan aliran fluida terutama fluida tanpa kekentalan, karena hukum ini dapat menerangkan gejala aliran fluida yang laminer ataupun fluida ideal. Persamaan Bernoulli dan persamaan kontinuitas banyak digunakan dalam bidang teknik dan ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan aliran fluida, antara lain dalam alat ukur venturi, tabung pitot, dan daya angkat pesawat terbang. Udara adalah salah satu contoh fluida gas yang sangat vital keberadaannya bagi kehidupan manusia, hal ini bila dikaitkan dengan eksistensi energi yang terkandung didalamnya. Energi kinetik adalah energi yang terkandung pada aliran Fluida Udara, karena Energi Kinetik merupakan fungsi dari kecepatan. Pemanfaatan Energi Kinetik akibat adanya aliran fluida sangat banyak digunakan dilapangan seperti pada Terowongan Angin, Aerofoil, Ducting dan sebagainya yang bertujuan untuk mengetahui perilaku dan distribusi aliran yang terjadi didalamnya.Faktor utama yang berpengaruh terhadap sifat termodinamika fluida adalah sifat fisika fluida, jika sifat fisika fluida mengalami perubahan maka sifat termodinamikanya juga akan mengalami perubahan.Aliran fluida Kompresibel yang mengalir di dalam pipa, akan mengalami kerugian tekanan yang disebabkan faktor gesekan. Sedangkan untuk aliran yang sudah berkembang penuh perubahan dan kehilangan tekanan akan dinetralisir oleh Tegangan geser yang terjadi pada dinding pipa.Distribusi aliran Laminer atau Turbulen sangat dipengaruhi dari bilangan Reynold, Viskositas, Gradien Tekanan dan Kekasaran permukaan. Sedangkan untuk menentukan Tebal Lapisan Batas dipengaruhi oleh panjang pipa, Viskositas, Kecepatan aliran dan kekasaran permukaan.Bilangan ReynoldsDalam mekanika fluida, bilangan reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vs) terhadap gaya viskos (/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Namanya diambil dari Osborne Reynolds (18421912) yang mengusulkannya pada tahun 1883.Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan bilangan tak berdimensi lain, untuk memberikan kriteria untuk menentukan dynamic similitude. Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai bilangan tak berdimensi yang relevan, keduanya disebut memiliki kemiripan dinamis.

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:

dengan:

vs - kecepatan fluida,

L - panjang karakteristik,

- viskositas absolut fluida dinamis,

- viskositas kinematik fluida: = / ,

- kerapatan (densitas) fluida.

Misalnya pada aliran dalam pipa, panjang karakteristik adalah diameter pipa, jika penampang pipa bulat, atau diameter hidraulik, untuk penampang tak bulat.Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

......................................(2)di mana:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi bumih = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi

p = tekanan fluida

= densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

1. Aliran bersifat tunak (steady state)

2. Tidak terdapat gesekanDalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

...............................(3)Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut:

...............................................(4)di mana:

= energi potensial gravitasi per satuan massa= entalpi fluida per satuan massa

Catatan:, di mana adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut sebagai energi internal spesifik.

DAFTAR PUSTAKAAlfijar, Julian. 2011. Konsep Aliran Fluida. http://webcache.googleusercontent.com (online). Diakses pada 10 Maret 2014Anonim. 2012. Prinsip Hukum Bernoulli. http://widye.wordpress.com (online). Diakses pada 10 Maret 2014Gumilar, Bahtiar. 2013. Bilangan Reynold dan Prinsip Pada Hukum Bernoulli. http://bahtiargumilar.wordpress.com/ (online). Diakses pada 10 Maret 2014