Analisis Dimensi, Perumpamaan, dan Pemodelan
Analisis dimensi, perumpamaan dan pemodelan. Aliran melintasi silinder lingkaran dengan Re = pVD/𝜇 = 2000: Jalur aliran melintasi silinder lingkaran apa pun (tidak peduli ukuran, kecepatan, atau fluida) seperti yang ditunjukkan asalkan parameter tak berdimensi yang disebut Reynolds number, Re, sama dengan 2000. Untuk nilai Re lainnya, pola aliran akan berbeda (misalnya, gelembung udara dalam air). (Foto dari ONERA, The French Aerospace Lab.)
Pendahuluan
Analisis dimensi, perumpamaan dan pemodelan. Meskipun banyak masalah teknik praktis yang melibatkan mekanika fluida dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan dan prosedur analitis yang dijelaskan dalam bab-bab sebelumnya, masih ada banyak masalah yang mengandalkan data yang diperoleh secara eksperimen untuk solusinya. Bahkan, mungkin adil untuk mengatakan bahwa sangat sedikit masalah yang melibatkan fluida nyata yang dapat diselesaikan hanya dengan analisis. Penyelesaian banyak masalah dicapai melalui penggunaan kombinasi analisis teoritis, analisis numerik, dan data eksperimental.
Oleh karena itu, para insinyur yang bekerja pada masalah mekanika fluida seharusnya mengenal pendekatan eksperimental terhadap masalah-masalah ini sehingga mereka dapat menafsirkan dan menggunakan data yang diperoleh oleh orang lain, seperti yang mungkin muncul di buku referensi, atau dapat merencanakan dan melaksanakan eksperimen yang diperlukan di laboratorium mereka sendiri. Dalam bab ini, kita mempertimbangkan beberapa teknik dan gagasan yang penting dalam perencanaan dan pelaksanaan eksperimen, serta dalam memahami dan mengorelasikan data yang mungkin telah diperoleh oleh eksperimen lain.
Salah satu tujuan yang jelas dari setiap eksperimen adalah membuat hasilnya sesuai dengan yang mungkin. Untuk mencapai tujuan ini, konsep kesamaan sering digunakan sehingga pengukuran yang dilakukan pada satu sistem (misalnya, di laboratorium) dapat digunakan untuk menjelaskan perilaku sistem lain yang serupa (di luar laboratorium). Sistem laboratorium biasanya dianggap sebagai model dan digunakan untuk mempelajari fenomena yang diminati dalam kondisi yang sangat terkontrol. Dari studi model ini, formulasi empiris dapat dikembangkan, atau prediksi spesifik dari satu atau lebih karakteristik dari sistem serupa lainnya dapat dibuat. Untuk melakukannya, perlu untuk menetapkan hubungan antara model laboratorium dan “sistem lain”. Dalam bagian-bagian berikut, kita akan mencari tahu bagaimana hal ini dapat dilakukan secara sistematis
Tujuan
Setelah menyelesaikan bab ini, Anda seharusnya dapat:
■ menerapkan teorema pi Buckingham.
■ mengembangkan seperangkat variabel tak berdimensi untuk situasi aliran yang diberikan.
■ mendiskusikan penggunaan variabel tak berdimensi dalam analisis data.
■ menerapkan konsep pemodelan dan kesamaan untuk mengembangkan persamaan prediksi.
Materi Analisis dimensi, perumpamaan dan pemodelan.
Baca juga: Aliran Viscous di Dalam Pipa