59 lintasan yang tidak teratur yang menyebabkan terjadinya pertukaran
momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain. Partikel fluida yang bergerak tidak teratur ini bisa dalam ukuran kecil hanya ribuan molekul
fluida saja sampai ukuran sangat besar misalnya pusaran air sungai, angin ribut dan lain-lain. Pada aliran turbulen, tegangan geser yang timbul akan
relatif lebih besar dari pada aliran laminer, sehingga kerugiannyapun juga lebih besar. Kalau kerugian pada aliran laminer sebanding dengan V, maka
pada aliran turbulen sebanding dengan V
1,7 sd 2
. Perhitungan tegangan geser pada aliran turbulen
t
merupakan persoalan yang sangat sulit. Tetapi dengan menganalogikan pada aliran laminer dan hukum
Newton mengenai viskositas sesuai dengan konsep dari teori-teori statistik atau kinetik dari gerakan partikel maka pendekatan Boussinesq dapat dan
sering digunakan untuk menganalisis aliran turbulen.
t
=
y u
=
xy
……………………………………… 4.1.1
Disebut viskositas Eddy Eddy viscossity Viskositas Eddy bukan merupakan sifat fluida seperti masa jenis, viskositas
dan lain-lain, tetapi merupakan faktor yang tergantung dari gerakan dan sifat- sifat aliran fluida.
Suatu aliran termasuk aliran laminer atau turbulen, tergantung bilangan Reynold Reynold numbernya.
Re =
. d
. V
=
d
. V
…………………………… 4.1.2
Re di bawah 2000 : aliran laminer Re = 2000 sampai dengan 4000 : transisi, cenderung berubah menjadi turbulen
Re di atas 4000 : aliran turbulen penuh
b. Aliran stedi steady flow dan Aliran tidak stedi Unsteady flow
Aliran stedi terjadi bila kondisi pada suatu titik dalam suatu fluida misalnya
massa jenis, tekanan, suhu, konsentrasi, kecepatan tidak berubah terhadap waktu.
60
t
= 0 ,
t p
= 0,
t T
= 0,
t C
= 0,
t v
= 0 Pada aliran yang turbulen, karena gerak partikel fluidanya tidak teratur, maka
selalu timbul fluktuasi kecil pada suatu titik. Kecepatan rata-rata pada saat tertentu adalah:
p
t t
t p
vdt t
1 v
Contoh aliran steady adalah air yang dipompa dengan kapasitas konstan pada suatu sistim yang tetap.
Aliran disebut tidak stedi apabila keadaan pada suatu titik berubah terhadap
waktu.
t
0 ,
t p
0,
t T
0,
t C
0,
t v
Contoh: Air yang dipompakan pada suatu sistim yang tetap dengan kapasitas yang berubah-ubah.
c. Aliran Seragam Uniform dan Aliran Tidak Seragam Non Uniform
Aliran Seragam terjadi apabila pada setiap titik fluida mempunyai vektor
kecepatan atau variabel lain yang sama besar dan arahnya pada suatu saat tertentu. Dalam bentuk persamaan
s v
= 0, dengan s adalah perpindahan pada sembarang arah. Aliran yang vektor kecepatannya bervariasi di beberapa titik
pada saat yang sama
s v
0 disebut aliran non uniform.
Dari uraian diatas, sudah dapat dijelaskan beberapa contoh dibawah ini: -
Cairan mengalir melalui pipa panjang dan lurus dengan debit konstan:
aliran steady Uniform.
- Cairan mengalir melalui pipa panjang dan lurus dengan debit berubah-
ubah: aliran unsteady Uniform.
- Cairan mengalir melalui pipa yang diameternya membesar dengan debit
konstan : aliran steady non Uniform.
61 -
Cairan mengalir melalui pipa yang diameternya membesar dengan debit
berubah-ubah : aliran Unsteady non Uniform.
d. Aliran Fluida Ideal dan Riil
Fluida ideal adalah fluida tanpa gesekan frictionless dan tidak mampat
incompressible. Pengasumsian suatu fluida sebagai fluida ideal dimaksudkan untuk membantu menganalisis kondisi aliran yang mengalami ekspansi cukup
besar, seperti lautan. Fluida frictionless berarti tidak viskos nonviscos dan proses alirannya mampu balik reversible atau tanpa kerugian lossfree.
Sedangkan fluida riil adalah fluida yang tidak memenuhi persyaratan-
persyaratan sebagai fluida ideal.
e. Aliran Satu Dimensi, Dua Dimensi dan Tiga Dimensi Aliran satu dimensi 1D yaitu aliran yang mengabaikan variasi tekanan,
kecepatan, dan lain-lain pada arah selain arah alirannya sendiri. Kondisi pada suatu penampang melintang dinyatakan dengan mengambil harga rata- rata
dari kecepatan, tekanan, massa jenis dll diseluruh potongan melintang yang tegak lurus arah aliran utama tersebut. Aliran melewati pipa dapat dianggap
sebagai contoh aliran satu dimensi. Pada aliran dua dimensi 2D, semua
partikel fluida diasumsikan mengalir pada bidang-bidang paralel yang serupa sepanjang aliran, jadi tidak ada perubahan parameter pada arah normal
terhadap bidang-bidang tersebut. Perubahan yang terjadi hanya pada arah vertikal dan horisontal yang searah dengan arah aliran.
Sedangkan aliran 3 dimensi 3D adalah aliran yang mengalami perubahan
pada ketiga arah yaitu kearah x, y, dan z. Aliran tiga dimensi merupakan aliran paling kompleks dan paling sulit analisis maupun penyelesaiannya,
sehingga diperlukan penyederhanaan- penyederhanaan supaya persoalan aliran dapat diselesaikan dengan satu atau dua dimensi.
Contoh aliran tiga dimensi adalah aliran air sungai.
62
4.2. Konsep Aliran Fluida
