infistream

Tarikan Tekanan

Drag tekanan, 𝒟p, adalah bagian dari drag yang disebabkan langsung oleh tekanan, p, pada suatu benda. Ini sering disebut sebagai drag bentuk karena ketergantungannya yang kuat pada bentuk atau tampilan dari objek tersebut. Drag tekanan adalah fungsi dari besarnya tekanan dan orientasi elemen permukaan di mana gaya tekanan bekerja. Misalnya, gaya tekanan di kedua sisi plat datar sejajar dengan aliran mungkin sangat besar, tetapi itu tidak berkontribusi pada drag karena bertindak dalam arah normal terhadap kecepatan aliran. Di sisi lain, gaya tekanan pada plat datar tegak lurus terhadap aliran memberikan seluruh drag.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, untuk sebagian besar benda, ada bagian permukaan yang sejajar dengan kecepatan aliran, yang lain tegak lurus terhadap kecepatan aliran, dan sebagian besar yang berada pada sudut di antara keduanya, seperti yang ditunjukkan oleh gambar di pinggir. Drag tekanan dapat diperoleh dari Persamaan 9.1 asalkan deskripsi detail dari distribusi tekanan dan bentuk benda diberikan. Artinya,
yang dapat ditulis ulang dalam hal koefisien drag tekanan, CDp, sebagai
Di sini Cp =(p - p0)(pU2/2) adalah koefisien tekanan, di mana p adalah tekanan referensi. Tingkat tekanan referensi tidak memengaruhi drag secara langsung karena gaya tekanan bersih pada sebuah benda adalah nol jika tekanannya konstan (yaitu, p0 pada seluruh permukaan).

Untuk aliran di mana efek inersia besar dibandingkan dengan efek viskositas (yaitu, aliran dengan nomor Reynolds besar), perbedaan tekanan, p - p0 , langsung berskala dengan tekanan dinamis, pU2/2, dan koefisien tekanan independen dari nomor Reynolds. Dalam situasi tersebut, kita mengharapkan koefisien drag relatif independen dari nomor Reynolds.

Untuk aliran di mana efek viskositas besar dibandingkan dengan efek inersia (yaitu, aliran dengan nomor Reynolds sangat kecil), ditemukan bahwa baik perbedaan tekanan maupun gaya geser dinding berskala dengan tegangan viskositas karakteristik, 𝜇U/ℓ , di mana ℓ adalah panjang karakteristik. Dalam situasi tersebut, kita mengharapkan koefisien drag berbanding lurus dengan 1-Re. Artinya, Cd~𝔇 /(pU2/2) ~ (𝜇U/2)/(pU2/2)~𝜇pUℓ=1/Re. Karakteristik ini mirip dengan ketergantungan faktor gesekan f terhadap 1-Re untuk aliran pipa laminar dan f ~konstan untuk aliran dengan nomor Reynolds besar.

Jika viskositas nol, drag tekanan pada objek yang berbentuk apa pun (simetris atau tidak) dalam aliran stabil akan nol. Mungkin akan ada gaya tekanan besar pada bagian depan objek, tetapi akan ada gaya tekanan yang sama besarnya (dan berlawanan arah) pada bagian belakang. Jika viskositas tidak nol, drag tekanan bersih mungkin tidak nol karena pemisahan lapisan batas seperti yang dibahas dalam Bagian 9.2.6. Contoh 9.9 mengilustrasikan konsep ini.