Pemilihan Volume Kontrol - infistream

Pemilihan Volume Kontrol

Pemilihan volume kontrol yang tepat dalam mekanika fluida sangat mirip dengan pemilihan diagram benda bebas yang sesuai dalam dinamika atau statika. Dalam dinamika, kita memilih benda yang kita minati, mewakili objek dalam diagram benda bebas, dan kemudian menerapkan hukum yang sesuai pada benda tersebut. Kemudahan menyelesaikan masalah dinamika tertentu sering sangat bergantung pada objek spesifik yang kita pilih untuk digunakan dalam diagram benda bebas kita. Demikian pula, kemudahan menyelesaikan masalah mekanika fluida tertentu sering sangat bergantung pada pilihan volume kontrol yang digunakan. Hanya dengan latihan kita dapat mengembangkan keterampilan dalam memilih volume kontrol yang "terbaik". Tidak ada yang "salah", tetapi beberapa adalah "jauh lebih baik" daripada yang lain.

Pemecahan masalah tipe tertentu akan melibatkan penentuan parameter seperti kecepatan, tekanan, dan gaya pada suatu titik dalam medan aliran. Biasanya lebih baik memastikan bahwa titik ini terletak pada permukaan kontrol, bukan "terkubur" di dalam volume kontrol. Yang tidak diketahui kemudian akan muncul dalam istilah konvektif (integral permukaan) dari teorema transport Reynolds. Jika memungkinkan, volume kontrol

Gambaran yang disediakan dalam teorema transport Reynolds adalah penting untuk menentukan pilihan volume kontrol yang tepat. Volume kontrol yang tepat dapat membuat pemecahan masalah menjadi lebih mudah dan lebih efisien. Misalnya, jika kita ingin menentukan tekanan pada suatu titik dalam aliran fluida, lebih baik memilih volume kontrol yang memuat titik tersebut pada permukaan kontrolnya. Selain itu, memilih volume kontrol yang memastikan bahwa arah aliran fluida tegak lurus terhadap bagian masuk dan keluar volume kontrol akan mempermudah proses solusi.

Pada gambar 4.24, terlihat tiga pilihan volume kontrol yang mungkin terkait dengan aliran melalui pipa. Jika masalahnya adalah menentukan tekanan di titik (1), maka pemilihan volume kontrol (a) lebih baik daripada (b) karena titik (1) terletak pada permukaan kontrolnya. Demikian pula, volume kontrol (a) lebih baik daripada (c) karena aliran tegak lurus terhadap bagian masuk dan keluar volume kontrol. Tidak ada yang salah dari ketiga volume kontrol ini, namun penggunaan volume kontrol (a) akan lebih mudah.

Pemilihan volume kontrol yang tepat akan menjadi lebih jelas dalam Bab 5 di mana teorema transport Reynolds digunakan untuk mentransformasikan persamaan-persamaan dasar dari formulasi sistem menjadi formulasi volume kontrol, dan banyak contoh menggunakan konsep volume kontrol dibahas.