PRESENTASI MEKANIKA FLUIDA KELOMPOK 6

LATIHAN SOAL 8.4 Air at 100 °F flows at standard atmospheric pressure in a pipe at a rate of 0.08 lb/s. Determine the maximum diameter allowed if the flow is to be Turbulent.

DEFINISI ALIRAN LAMINAR : Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau lamina – lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Ilustrasi aliran laminar

DEFINISI ALIRAN TURBULEN : Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Ilustrasi aliran turbulent

Secara umum aliran laminar dan turbulen dapat dibedakan sebagai berikut : NO SIFAT LAMINAR TURBULEN 1 Gerakan fluida Mengikuti garis lurus Tidak teratur 2 Kecepatan fluida Rendah Relatif tinggi 3 Visikositas tinggi 4 Lintasan gerak fluida Teratur

Aplikasi aliran laminar dan aliran turbulen dalam keseharian : pada proses casting Perubahan kecepatan fluida yg tidak Teratur (aliran turbulen), baik besar maupun arahnya akan menyebabkan erosi mold yg berlebihan sehingga menyebabkan keausan pada badan mold (karena aliran metal cair). Hal ini jg dpt menyebabkan bercampurnya udara dengan material metal cair.

Aplikasi aliran turbulent Pada sistem valve mesin bakar, pada penyemburan bahan bakar menggunakan aliran turbulen

Pada sistem pendinginan Swirl fan

Aliran laminar dapat terjadi karena besarnya gaya viskos lebih besar dari gaya inersia yang terjadi dalam suatu aliran. Dalam pipa, aliran laminar biasanya terjadi pada nilai bilangan Reynolds Re < 2100, aliran transisi terjadi pada nilai bilangan Reynolds 2100 < Re < 4000, dan aliran turbulen akan terjadi jika nilai bilangan Reynolds Re > 4000. untuk kondisi aliran turbulent adalah Sehingga Jadi Diketahui dimana

Maka d dapat dicari Dan pada table B.3 pada 1000 F nilai Jadi Dengan µ= dapat dilihat pada (table B.3) kondisi 100° F Maka d dapat dicari

TERIMA KASIH

LATIHAN SOAL 8.8 Sebotol softdrink dengan temperatur 10°C dihisap melalui sedotan dengan diameter 4mm dan panjang 0,25 m pada debit 4 cm3/s. Apakah keluaran pada sedotan tersebut aliran laminar ? Apakah terus terjadi?, jelaskan!

PENYELESAIAN: 8.8 Sebuah softdrink dengan temperatur 10°C dihisap melalui sedotan dengan diameter 4mm dan panjan 0,25 m pada debit 4 cm3/s. Apakah keluaran pada sedotan tersebut aliran laminar. Apakah terus terjadi?, jelaskan! kondisi pada teperatur 10°C (tabel B.2)

akan terjadi jika nilai bilangan Reynolds Re > 4000. d = 4 mm = 4.10-3 m Bilangan Reynolds dikenal sebagai suatu bilangan yang menghubungkan besarnya nilai gaya inersia yang bekerja pada fluida terhadap gaya viskosnya. Bilangan Reynolds berlaku untuk aliran yang mengalir pada saluran tertutup. Untuk aliran dalam pipa, besarnya nilai bilangan Reynolds diberikan dalam persamaan berikut Aliran laminar dapat terjadi karena besarnya gaya viskos lebih besar dari gaya inersia yang terjadi dalam suatu aliran. Dalam pipa, aliran laminar biasanya terjadi pada nilai bilangan Reynolds Re < 2100, aliran transisi terjadi pada nilai bilangan Reynolds 2100 < Re < 4000, dan aliran turbulen akan terjadi jika nilai bilangan Reynolds Re > 4000.

Ilustrasi aliran laminar Ilustrasi aliran turbulent Ilustrasi pada CFD

Maka dapat disimpulkan aliran berada pada daerah fully developed

LATIHAN SOAL 8.4 Udara mengalir melalui jalur berdiameter 0,08 mm di dalam paru-paru manusia dengan Q=10-9 m/s. Apakah aliran tersebut turbulent atau laminer?, jelaskan dengan perhitungan !

LATIHAN SOAL 7.6 Air berayun naik turun di belakang dan di depan sebuah tangki seperti yang terlihat pada Gambar S7.6. Frekuensi ayunan ω, dianggap sebagai fungsi percepatan gravitasi, g, kedalaman rata-rata air, h, dan panjang tangki, l. Carilah kumpulan parameter tak berdimensi yang sesuai untuk soal ini dengan menggunakan g dan l sebagai variabel berulang! Gambar S7.6

PENYELESAIAN Dari soal yang diberikan, dapat kita tulis, ω = f (g, h, l) Penyelesaian harus melalui beberapa tahap, antara lain : Tentukan Dimensi dari variabel (dengan memakai sistem dimensi dasar MLT ) adalah, ω = T-1 g = LT-2 h = L l = L Dengan teori pi diperlukan 2 bentuk pi untuk menetapkan 4 variabel (4 variabel dikurangi 2 dimensi = 2 pi). Dengan menggunakan g dan l sebagai variabel berulang maka, П1 = ωga lb

Dalam bentuk dimensi : T-1 (LT-2)a (L)b = L0T0 a+b = 0 -1-2a = 0 a = -½ dan b = ½ Jadi diapat; П1 = ω x Cek dimensi : ω =

П2 = h ga lb L (LT-2)a(L)b = L0T0 1+a+b = 0 -2a = 0 a = 0 dan b = -1 Sehingga didapat : Maka : Dari analisis ini didapat produk tak berdimensi yang sering dinyatakan dalam terminology p dan teori ini disebut teori pi Buckingham. Buckingham menggunakan symbol π untuk menyatakan produk tak berdimensi, dan symbol ini sudah umum digunakan.