Tugas 3 Kinematika Fluida (1806200961)

1. Aliran steady state merupakan suatu kondisi dimana aliran tersebut sesuai namanya steady/stabil walaupun ada perubahannya waktu. Dapat dipahami bahwa dengan aliran yang steady ini maka, pada ujung awal (inlet) dan akhir (outlet) laju aliran konstan.

Sebagai contoh, misal ada gelas yang bagian bawahnya dilubangi dan gelas tersebut ditaruh dibawah keran. Keran dinyalakan, gelas akan terisi namun gelas tersebut tidak akan terisi penuh karena ada lubang di gelas tersebut. Volume yang ada di gelas tersebut akan mengalami konstan pada sekian waktu dengan catatan bahwa laju aliran air dari keran sama dengan laju aliran air yang keluar dari lubang di bagian bawah gelas.

2. Metode Lagrangian dan Euler merupakan metode berdasar dari pendekatan matematika untuk yang bisa digunakan untuk dinamika fluida. Namun dengan ada dua metode ini maka secara natural, terdapat pula perbedaan pendekatan.

Metode Lagrange : Menjelaskan dari energi sebuah partikel fluida dari posisi dan kecepatan. Dengan menggunakan turunan dari hitungan perubahan posisi partikel fluida ini, metode ini dapat memprediksi perilaku dari partikel fluida.

Metode Euler : Metode ini digunakan untuk menghitung kondisi dari aliran (kecepatan, pressure, densitas dsb) di sesaat waktu. Lalu hitungan perubahan posisi dipakai untuk menghitung perubahan kondisi fluida terhadap waktu.

Kelebihan dari Metode Lagrange; Karena hasil perhitungan dari metode ini mempertibangkan perubahan waktu (Kondisi A dan Kondisi B) sebagai prioritas, maka hasil dari kondisi suatu aliran lebih akurat.

Kelebihan dari Metode Euler; Karena perubahan waktu tidak "diprioritaskan" (Kondisi A atau Kondisi B) dalam perhitungan, maka mempermudah penghitungan skala besar dan dapat dilakukan lebih cepat

3. Dalam uniform flow/aliran seragam, sifat-sifat fluida seperti kecepatan, tekanan, dan densitas tidak berubah sepanjang arah aliran dan dapat disebut sebagai aliran steady state atau aliran laminar.

Dalam aliran tidak seragam/non-uniform adalah jenis aliran di mana properti-properti fluida bervariasi sesuai dengan arah aliran. Perubahan ini bisa diakibatkan seperti perubahan geometri dari volume ukur, adanya pengakaran/pemisahan dari satu aliran. Aliran tidak seragam juga dapat bersifat turbulen, yang berarti bahwa aliran fluida menjadi chaotic/kacau, terjadinya fluktuasi kecepatan dan tekanan terjadi secara acak.

4. Aliran Laminar merupakan jenis aliran di mana fluida bergerak dalam "lapisan" dan lapisan-lapisan tersebut bergerak "mulus" dengan lapisan lainnya. Aliran laminar dapat disebut aliran viscous, dan terjadi pada kecepatan rendah dan cairan dengan viskositas tinggi.

Aliran Turbulen merupakan jenis aliran di mana fluida bergerak dalam pola yang tidak beraturan dan chaotic/kacau. Partikel-partikel fluida yang bercampur dan bertukar momentum ini menghasilkan aliran yang sangat tidak teratur dengan fluktuasi kecepatan, tekanan, dan sifat fluida lainnya.

Karakteristik matematis dari aliran laminar dan turbulen dapat dimengerti dengan menggunakan bilangan tak berdimensi (dimensionless number) yang diturunkan dari persamaan dinamika fluida.

Ada bilangan Reynolds yang didefinisikan sebagai rasio gaya inersia terhadap gaya viskos dalam fluida. Bilangan Reynolds (Re) diberikan oleh:

Re = ρVL/μ

di mana ρ adalah densitas fluida, V adalah kecepatan karakteristik fluida, L adalah skala panjang karakteristik aliran, dan μ adalah viskositas fluida.

Adanya bilangan Reynolds ini untuk mengukur relatif gaya inersia dan viskos dalam fluida, dan digunakan untuk memprediksi timbulnya turbulensi dalam aliran.

Semakin tinggi bilangan Reynolds, maka semakin turbulen aliran tersebut. Dan semakin rendah bilangan Reynolds, maka aliran lebih dapat mengalir secara laminar.

Ada pula bilangan Prandtl (Pr), yang merupakan ukuran relatif pentingnya momentum dan perpindahan panas dalam fluida yang dapat berpengaruh terhadap laminar-turbulennya suatu aliran namun tidak/belum dibahas di bab ini.

5.

Streamline, streakline, dan pathline merupakan istilah yang digunakan dalam dinamika fluida untuk untuk memahami perilaku fluida dalam berbagai situasi serta menggambarkan jalur yang diikuti oleh partikel fluida saat bergerak melalui fluida.

Streamline merupakan suatu kurva yang dipengaruhi vektor kecepatan fluida di setiap titik sepanjang kurva. Dengan kata lain, streamline adalah garis yang mewakili arah sesaat aliran fluida pada titik waktu tertentu. Jarak antara streamlines merupakan indikasi dari kecepatan fluida pada titik tersebut. Pada aliran laminar, streamline bersifat halus dan sejajar, sedangkan pada aliran turbulen, garis arusnya tidak teratur dan kacau.

Streakline merupakan jalur yang diikuti oleh titik tetap dalam fluida saat bergerak bersama fluida dan dapat dikatakan sebagai titik semua partikel fluida yang telah melewati titik tertentu di masa lalu. Pada aliran laminar, Streakline bersifat lurus dan sejajar/paralel, sedangkan pada aliran turbulen, garis-garisnya tidak beraturan dan berbelit-belit.

Pathline adalah jalur sebenarnya yang diikuti oleh partikel fluida saat bergerak melalui fluida atau dapat dikatakan sebagai garis lintasan adalah lintasan partikel fluida dari waktu ke waktu.

Secara keseluruhan, streamline, streakline, dan pathline adalah konsep yang berguna untuk memahami perilaku fluida dalam berbagai situasi.