infistream

SEBUAH GAMBARAN TURBULENCE

Pada aliran turbulen, fluida mengikuti jalur-jalur melengkung yang tidak teratur, yang dikenal sebagai pusaran. Pusaran biasanya diilustrasikan dengan panah-panah melengkung, namun hal ini kurang mengungkapkan sifat sebenarnya dari turbulensi.

Sebaliknya, kita dapat membentuk gambaran tentang turbulensi dari: foto dan video dari percobaan, contoh-contoh dari rekayasa dan pengalaman sehari-hari; serta, dari gambar dan animasi dari simulasi komputer yang terperinci.

Secara umum, kita melihat sekumpulan struktur aliran yang terjalin, terdiri dari banyak ukuran yang berbeda. Struktur-struktur ini bergerak dan berputar secara kontinu. Melalui interaksi satu sama lain dan dengan medan aliran utama, mereka berubah bentuk dan ukuran dengan cepat.

Struktur-struktur ini menunjukkan wilayah vortisitas dalam fluida, seperti yang didefinisikan dalam Bagian 2.11. Ini adalah vortisitas, bukan kecepatan, yang sering digunakan untuk menjelaskan turbulensi. Sebagai contoh, Davidson2 menggambarkan turbulensi sebagai "distribusi vortisitas yang kompleks secara spasial yang mengadvet dirinya dengan cara yang kacau", dan sebuah pusaran turbulen sebagai "sebuah gumpalan, tabung, atau lembaran vortisitas dan aliran yang terkait."

Pembangkitan Vortisitas

Vortisitas secara utama dihasilkan pada batas solid dan dapat dikategorikan sebagai "cepat" atau "lambat".3 Pembangkitan cepat terlokalisasi pada daerah percepatan relatif antara benda padat dan fluida, misalnya di tepi depan dalam aliran di atas pelat datar semi-tak hingga atau di bibir saluran udara pada bagian pembuangan meriam udara pada Bagian 2.11.

Pembangkitan lambat terjadi pada bagian permukaan batas yang lebih panjang, misalnya dinding pipa dengan aliran fluida internal. Hal ini disebabkan oleh gradien tekanan tangensial pada permukaan.

Karena vortisitas sebagian besar dihasilkan pada batas solid, kita dapat mencoba membayangkan bagaimana struktur pusaran mungkin berevolusi. Pertimbangkan lapisan fluida viskoelastis pada permukaan datar—mirip dengan bahan perekat yang lengket atau plastisin. Ketika gaya geser diterapkan, bahan cenderung berputar daripada meluncur secara horizontal.

Bagian-bagian dari bahan dapat terlepas dan membentuk tabung yang bergulir di sepanjang permukaan. Mereka cenderung memanjang sepanjang panjang mereka dan melengkung di bawah gaya geser yang tidak merata.

Ketika kita mengaplikasikan gaya geser dengan tangan, kita dapat merasakan bahwa rotasi diinisiasi di titik-titik yang tidak rata, misalnya di sekitar sendi-sendi jari. Dengan cara yang serupa, onset turbulensi sensitif terhadap kasar halusnya permukaan dengan transisi dari aliran laminar ke turbulen terjadi pada bilangan Reynolds yang lebih tinggi untuk permukaan yang lebih halus.

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