infistream

Aliran pada Benda Tenggelam

Aliran pada benda tenggelam. Permulaan impulsif aliran melewati serangkaian silinder: Struktur kompleks aliran laminar melintasi struktur geometris yang relatif sederhana mengilustrasikan mengapa seringkali sulit untuk mendapatkan hasil analitis yang tepat untuk aliran eksternal. (Foto dengan izin dari ONERA, The French Aerospace Lab.)

Pendahuluan

Dalam bab aliran pada benda tenggelam ini, kita akan mempertimbangkan berbagai aspek aliran di sekitar benda yang terendam dalam fluida. Contohnya adalah aliran udara di sekitar pesawat terbang, mobil, dan serbuk salju yang jatuh atau aliran air di sekitar kapal selam dan ikan. Dalam situasi-situasi ini, objek sepenuhnya dikelilingi oleh fluida dan aliran tersebut disebut aliran eksternal. Aliran eksternal yang melibatkan udara sering disebut aerodinamika sebagai respons terhadap aliran eksternal penting yang dihasilkan ketika objek seperti pesawat terbang melintasi atmosfer. Meskipun bidang aliran eksternal ini sangat penting, ada banyak contoh lain yang sama pentingnya. Gaya fluida (gayat dan hambatan) pada kendaraan permukaan (mobil, truk, sepeda) telah menjadi topik yang sangat penting. 

Dengan merancang mobil dan truk dengan benar, telah menjadi mungkin untuk sangat mengurangi konsumsi bahan bakar dan meningkatkan karakteristik penanganan kendaraan. Upaya serupa telah menghasilkan peningkatan pada kapal, baik itu kapal permukaan (dikelilingi oleh dua fluida, udara dan air) atau kapal selam (dikelilingi sepenuhnya oleh air). 

Aplikasi lain dari aliran eksternal melibatkan objek yang tidak sepenuhnya dikelilingi oleh fluida, meskipun mereka ditempatkan dalam aliran tipe eksternal tertentu. Misalnya, desain yang tepat untuk sebuah bangunan (baik itu rumah Anda atau pencakar langit tinggi) harus mencakup pertimbangan berbagai efek angin yang terlibat. Seperti halnya dengan area-area lain dalam mekanika fluida, berbagai pendekatan (teoretis, numeris, dan eksperimental) digunakan untuk mendapatkan informasi tentang gaya-gaya fluida yang dihasilkan oleh aliran eksternal.

Teori

Teknik-teknik teoretis (misalnya, analitis) dapat memberikan sebagian informasi yang diperlukan tentang aliran-aliran tersebut. Namun, karena kompleksitas persamaan-persamaan yang mengatur dan kompleksitas geometri dari objek-objek yang terlibat, jumlah informasi yang diperoleh dari metode-metode yang murni teoretis terbatas. Sebagian besar informasi tentang aliran eksternal berasal dari eksperimen yang dilakukan, sebagian besar, pada model-model skala dari objek-objek yang sebenarnya. 

Pengujian semacam itu meliputi pengujian di terowongan angin terhadap model-model pesawat terbang, bangunan, dan bahkan seluruh kota. Dalam beberapa kasus, perangkat sebenarnya, bukan model, diuji di terowongan angin. Gambar 9.1a menunjukkan pengujian kendaraan di terowongan angin. Kinerja yang lebih baik dari mobil, sepeda, peselancar salju, dan banyak objek lainnya telah dihasilkan dari pengujian di terowongan angin. Penggunaan terowongan air dan tangki penarik juga memberikan informasi yang berguna tentang aliran di sekitar kapal dan objek lainnya. 

Dengan kemajuan dalam dinamika fluida komputasional, atau CFD, metode-metode numerik juga mampu memprediksi aliran eksternal di sekitar objek. Gambar 9.1b menunjukkan garis-garis aliran di sekitar mobil Formula 1 sebagaimana diprediksi oleh CFD. Lampiran A memberikan pengantar tentang CFD. Dalam bab ini, kita mempertimbangkan karakteristik aliran eksternal di sekitar berbagai objek. Kita menyelidiki aspek-aspek kualitatif dari aliran-aliran tersebut dan mempelajari bagaimana untuk menentukan berbagai gaya pada objek yang dikelilingi oleh cairan yang bergerak.

Tujuan

Tujuan pembelajaran
Setelah menyelesaikan bab ini, Anda seharusnya dapat:
■ mengidentifikasi dan mendiskusikan fitur-fitur aliran eksternal.
■ menjelaskan karakteristik dasar lapisan batas, termasuk rezim laminar, transisi, dan turbulen.
■ menghitung parameter lapisan batas untuk aliran melewati plat datar.
■ memberikan deskripsi tentang pemisahan lapisan batas.
■ menghitung gaya angkat dan hambatan untuk berbagai objek.

Materi Aliran pada Benda Tenggelam

Open chat
Infichat
Hello 👋
Thank you for text me
Can we help you?