meningkat, sehingga energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida menjadi semakin besar.
c. Aliran viskos kental
Pada gambar 2.5 aliran di atas plat rata terlihat bahwa mulai dari tepi depan plat terbentuk suatu daerah dimana pengaruh gaya viskos
viscous force makin meningkat. Gaya-gaya viskos ini biasa diterangkan dengan gaya geser shear stress
τ antara lapisan-lapisan fluida. Jika tegangan ini dianggap berbanding dengan gradien kecepatan velocity
gradient normal, maka kita dapatkan persamaan dasar untuk viskositas,
dy dU
μ τ =
.............................................................................................. 2-9
Gambar 2.5 Berbagai daerah lapis batas di atas plat datar Koestoer,2002
Konstanta proporsionalitas μ disebut viskositas dinamik dynamic
viscosity. Satuannya yang khas ialah newton-detik per meter persegi, tetapi tidak ada banyak satuan untuk menyatakan viskositas, dan kita harus
berhati-hati dalam memilih kelompok yang konsisten dengan formulasi yang digunakan.
Daerah aliran yang terbentuk dari tepi depan plat, dimana terlihat pengaruh viskositas disebut lapis batas boundary layer. Untuk menandai
posisi y dimana lapis batas itu berakhir dipilih suatu titik sembarang, titik ini biasanya dipilih sedemekian rupa pada koordinat y dimana kecepatan
menjadi 99 dari nilai arus bebas. Pada permulaan, pembentukan lapis batas itu laminar, tetapi pada
suatu jarak kritis dari tepi depan, tergantung dari medan aliran dan sifat- sifat fluida, gangguan-gangguan kecil pada aliran itu membesar dan
mulailah terjadi proses transisi hingga aliran menjadi turbulen. Daerah aliran turbulen dapat digambarkan sebagai kocokan rambang dimana
gumpalan fluida bergerak kesana kemari ke segala arah. Transisi dari aliran laminar menjadi turbulen terjadi apabila, Holman, Hal : 193, 1988.
5
10 5x
x U
x U
=
∞ ∞
μ ρ
υ ........................................................................ 2-10
dimana
∞
U
= kecepatan aliran bebas, ms x = jarak dari tepi depan, m
υ = =
ρ μ
viskositas kinematik, m
2
s Pengelompokan khas di atas disebut angka Reynoldss, dan angka
ini tidak berdimensi apabila untuk semua sifat-sifat di atas digunakan perangkat satuan yang konsisten,
υ
x U
x ∞
= Re
......................................................................................... 2-11
Walaupun untuk tujuan analisis angka Reynoldss kritis untuk transisi di atas plat rata biasa dianggap 5 x 10
5
, dalam situasi praktis nilai kritis ini sangat bergantung pada kekasaran permukaan dan tingkat
“keturbulenan” turbulence level arus bebas. Jika terdapat gangguan besar dalam aliran itu, transisi mungkin sudah mulai terjadi pada angka
Reynoldss serendah 10
5
, dan pada aliran tanpa fluktuasi perubahan- perubahan kecepatan, transisi ini mungkin baru mulai pada Re = 2 x 10
6
atau lebih. Pada kenyataannya proses transisi ini mencakup suatu jangkauan angka Reynoldss, transisi ini selesai dan menjadi aliran turbulen
pada angka Reynoldss dua kali angka pada waktu transisi mulai, Holman, Hal : 194, 1988.
Kesulitan pokok dalam penyelesaian analisis aliran turbulen ialah bahwa sifat-sifat pusaran ini berbeda-beda dalam lapis batas, dan
variasinya hanya dapat ditentukan dari data percobaan. Semua analisis aliran turbulen pada akhirnya harus mengandalkan data percobaan karena
tidak ada teori yang benar-benar memadai untuk meramalkan tingkah laku aliran turbulen, Koestoer, Hal : 2, 2002.
d. Lapis batas hidrodinamis
Kategori