Upload
ashrafsaber
View
43
Download
0
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
INFORMASI UMUM PERKULIAHAN1. Mata Kuliah : Mekanika Fluida2. Kode/Kredit : MCS220804/4 sks3. Dept/Sem : Teknik Mesin /44. Prog/Periode : S1 /Smt. Genap 2010-20115. Hari/Waktu : Kelas B.1 Selasa/13.00-14.50 2. Selasa/15.00-16.506. Dosen : Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng (BUD)
Dr. Ir. Warjito, M.Eng (WAR)
7. Deskripsi :Mekanika fluida adalah salah satu cabang ilmu mekanika terapan yang digunakan untuk menyelidiki, menganalisis serta mempelajari sifat dan kelakuan fluida. Fluida yang ditelaah dapat merupakan fluida yang bergerak atau diam, atau akibat yang ditimbulkan oleh fluida itu pada batasnya8. Tujuan :Kuliah Mekanika Fluida bermaksud untuk melengkapi kemampuan seorang mahasiswa agar mampu menerapkan hukum dasar Mekanika Fluida dalam perhitungan rancang bangun praktis mekanika fluida serta mampu menganalisis perilaku fluida dan mengembangkan pengetahuannya dalam bidang mekanika fluida Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng
9. Buku Ajar *) dan Referensi :1) Munson, B.R., Fundamentals of Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc. 2004 *)2) Kumar, K.L., Engineering Fluid Mechanics, Eurasia Publishing House Ltd., 2000 3) Smits, A.J., A Physical Introduction to Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc. 2000
10. Metode Pembelajaran : Team Based Learning (TBL)Evaluasi untuk menentukan nilai akhir seorang mahasiswa dilakukan melalui 1) IRAT : 15 % 4) Tugas : 5 % 7) PR : 5 % 2) CC : 10 % 5) UTS : 25 % 3) ITA : 5 % 6) UAS : 35 %
11. Nilai :1. Nilai A : 90 – 100 6. Nilai C+ : 65 - 692. Nilai A- : 85 – 89 7. Nilai C : 55 - 643. Nilai B+ : 80 – 84 8. Nilai C- : 45 - 544. Nilai B : 75 – 79 9. Nilai D : 30 - 445. Nilai B- : 70 – 74 10. Nilai E : 0 - 29
12. Keterangan IRAT : Individual Readiness Assurance TestMahasiswa diberi tugas untuk membaca topik yang akan diberikan sebelum pengajaran dilaksanakan, melalui kegiatan ini mahasiswa diharapkan paling tidak telah membaca dan mencoba mengerti topik kuliah yang diberikan pada hari tersebut. Melalui kegiatan ini setiap mahasiswa akan mengerjakan test secara individual.
ITA : In Class Team AssignmentMahasiswa secara berkelompok akan mengerjakan test individual dalam satu tim, melalui kegiatan ini diharapkan akan terjadi proses pembelajaran bersama (proses transformasi). Tim akan menjadi sebuah kelompok yang padu dan powerful.
CC : Crash CourseMelalui kegiatan ini akan dievaluasi penyerapan perkuliahan yang diberikan pada minggu-minggu sebelumnya
Kuliah dibagi dalam 2(dua) kelas paralel, kelas A dan B
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng
Metode TBL
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Ming gu Kuliah ke,
kelas B,Materi/Silabus Tugas
BacaAktivitas Kelas
Cat.
I1 B.1 Feb
PendahuluanPengantar Perkuliahan : Informasi Umum, SAP, Refreshing TBL
BUD
II
2 B.1 Feb
Fluida dan Sifat-sifatnyaDefinisi, Besaran dan Satuan, Tegangan Geser pada Fluida Bergerak, Fluida Newtonian dan Non-Newtonian, Kemampu-mampatan, Tegangan Permukaan
BUD
3. B. 8 Feb
Statika Fluida-1
Tekanan Pada Satu Titik, Persamaan Dasar Hidrostatik, Variasi Tekanan Dalam Fluida Diam, Pengukuran Tekanan, Manometer
Ref.1 Bab 1
Ref.1 Bab 2.1 s/d 2.12
IRAT-01ITA-01CC-01
BUD
PR-1
III
4 . B.8 Feb
Statika Fluida-2
Gaya Hidrostatis pada Permukaan Bidang dalam Fluida Diam, Gaya Hidrostatik pada Permukaan Melengkung
BUD
5. B.18 Feb
Statika Fluida-3
Buoyancy dan stabilitas, Ketinggian Metasentrik Benda Mengapung, ariasi Tekanan dalam Fluida yang Bergerak Sebagai Badan-Kaku, Percepatan Linier yang Uniform, Putaran yang Merata terhadap Sebuah Sumbu Benda, Vortex Motion
IRAT -02 ITA-02CC-02
BUD
PR-2
13. Satuan Acara Perkuliahan : Mekanika Fluida (4 sks)
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng
IV
6. B.18Feb
Konsep Dasar Aliran Fluida-1
Kinematika Aliran: aliran Deskripsi aliran (pendekatan langrangian dan eulerian), dimensi aliran, steadiness and uniformity, streamlines-streaklines-pathlines
Ref.1 Bab
4.1 s/d 4.4
BUD
7. B.22 Feb
Konsep Dasar Aliran Fluida-2
Kinematika Aliran: Volume Kendali, Teorema, Transport Reynolds, Fungsi Arus (stream function)
IRAT-03ITA-03CC-03
BUDPR-3
V
8. B.22 Feb
Konsep Dasar Aliran Fluida-3Dinamika Aliran: Hukum Kedua Newton pada aliran – Persamaan Bernoulli, Tekanan Statik, Stagnasi, Dinamik dan Total, Jet Bebas, Confined Flow
Ref.1 Bab
3.1 s/d 3.8
BUD
9 B.1Maret
Konsep Dasar Aliran Fluida-4
Dinamika Aliran: Pengukuran laju aliran, Garis energi dan Garis tingkat Hidrolik, Keterbatasan persamaan Bernoulli
IRAT-04ITA-04CC-08
BUD
PR-4
VI
10 B.1 Maret
Konsep Dasar Aliran Fluida-5Dinamika Aliran: Analisa volume kendali tertentu, persamaan kontinuitas, persamaan momentum linier dan momen dari momentum Ref.1
Bab 5.1 s/d
5.4
BUD
11 B. 8 Maret
Konsep Dasar Aliran Fluida-6
Dinamika Aliran: persamaan energi, aliran irreversible
IRAT-05ITA-05CC-05,
BUDPR-5
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng
VII12 B.8 Maret
Analisis Dimensional, Keserupaan dan Pemodelan-1Analisa dimensional dan keserupaan hidrolik, The Power-Product Method, Teorema Pi-Buckingham
Ref.1 Bab 7.1 s/d 7.9
BUD
VIII
13 B.15Maret
Analisis Dimensional, Keserupaan dan Pemodelan-2Grup tak berdimensi, korelasi data eksperimental, pemodelan dan keserupaan, beberapa kajian model
IRAT-06ITA-06CC-06
BUDPR-6
14 B.15 Maret
ReviewBUD
IX15 B.22Maret
Ujian Tengah Semester BUD
X
16 B.29Maretl
Analisis Differensial - 1Kinematika elemen fluida, kekekalan massa, kekekalan momentum linier
Ref.1 Bab 6.1 s/d 6.4dan 6.8 s/d 6.9
IRAT-07ITA-07 CC-07
WAR
17 B.29 Maret
Analisis Differensial - 2Aliran inviscid, persamaan gerak Euler, persamaan Navier-Stokes, beberapa aliran viskos sederhana
WAR PR-7
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
XI
18 B.5April
Aliran Viskos di dalam pipa - 1Sifat-sifat umum aliran viskos di dalam pipa, aliran laminar berkembang penuh, persamaan Navier-Stokes, Pertimbangan Energi
Ref.1 Bab 8.1 s/d 8.6
IRAT-08ITA-08CC - 08
WAR
19 B. 5April
Aliran Viskos di dalam pipa - 2Transisi dari Aliran Laminar ke Aliran Turbulen, Aliran Turbulen Berkembang Penuh, Tegangan Geser Turbulen, Profil Kecepatan Turbulen, Analisis dimensional aliran pipa, Diagram Moody
WAR
XII
20 B.12April
Aliran Viskos di dalam pipa - 3Sistem pipa, pengukuran aliran pipa
IRAT-09ITA-09
WARPR-8
21 B.12 April
Aliran Melewati Benda Terendam – 1Sifat umum aliran luar, konsep lift dan drag, sifat lapisan batas, persamaan lapisan batas
Ref.1 Bab 9.1 s/d 9.4
WAR
XIII22 B.19April
Aliran Melewati Benda Terendam – 2Drag gesekan, drag tekanan dan koefisien drag
ITA-09AWAR
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
XIV
23 B.19 April
Aliran Melewati Benda Terendam – 3Lift, distribusi tekanan permukaan, sirkulasi
ITA-09B CC-09
WAPR-9
24 B.26April
Pengukuran dan Visualisasi AliranPrinsip-prinsip Pengukuran Tekanan, Kecepatan dan Kapasitas , Alat-alat Ukur Aliran (Tabung Pitot, Venturi, Orifis, Nosel, HWA, LDV), Teknik Visualisasi Aliran
WAR
XV
25 B 26 april
Presentasi Tugas Kelompok BUD/WAR
26 B. 3 Mei
Presentasi Tugas Kelompok BUD/WAR
XVI27 B.3 Mei
Review BUD/WAR
XVI28 B.10 Mei
Ujian Akhir Semester BUD/WAR
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng
Kalkulus (4) Aljabar Linier (4)MatematikaTeknik (4)
Mekanika Fluida(4)
Sistem InstalasiFluida* (3)
Skripsi (6)
Kimia (2)
Fisika 1*:Panas &Mekanik (4)
Material Teknik (4)
MenggambarMesin* (3)
Agama (2)
Bhs. Inggris (3)
Olah Raga atauSeni (1)
Statistik &Probabilitas (2)
MenggambarTeknik* (2)
TermodinamikaDasar (4)
Fisika 2*:Listrik,Magnet, Gel &
Optik (4)
PerancanganMekanika (6)
Industrial Safety,H&E (2)
MKU Terintegrasi(6)
Perpindahan Kalordan Masa (4)
Kinematika &Dinamika (4)
Proses Produksi*(5)
Metrologi &Pengukuran* (3)
Teknik TenagaListrik (2)
PengendalianSistem (4)
Getaran Mekanis(2)
Pemilihan Bahan &Proses (4)
ManajemenProyek* (3)
Mesin KonversiEnergi* (4)
Mekatronika* (4)
Tugas Merancang(4)
SistemPemeliharaan (2)
ManajemenSistem Informasi
(3)
Etika & Hukum (2)
Pilihan 1 s/d 3(12 @ 4)
Kapita SelektaIndustrial (2)
Kerja Praktek (2)
Pilihan 4&5(8 @ 4)
Semester 1 Semester 2 Semester 3 Semester 4 Semester 5 Semester 6 Semester 7 Semester 8
Gambar 3.2.2 Diagram Alir Mata Kuliah Program Studi Teknik Mesin
Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department
Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng
Phenomenon
How do birds fly ?
How do fish swim ?
How do they steer themselves ?
UnderstandingStreamlined bodies
Force on an immersed body
Action and reaction thrust from the surroundings
Application
Phenomenon
Waterfalls, winds . . .
Can we harness (exploite the power of) them ?
Understanding
Fluid Energy Conversion
Water : potential energy
Wind : kinetic energy
Application
Fluid Machinery
Phenomenon
Experience of loss of weight while bathing in a swimming pool
UnderstandingArchimedes Principles
Metacenter and floating stability
Application
Design of floating bodies, stability in rolling, pitching and yawing
Phenomenon
A Flow change in nature with velocity change
Understanding
Laminar flow
Turbulence
Reynolds Number
Application
Methods and devices to create controlled turbulent flows
Phenomenon
Spining ball experience curved trajectory when moving forward
Understanding
Production of lift by Magnus Effect
Application
Joukowski Transformation
High lift to drag ratio shapes of
bodies
Phenomenon
What are the origins of tornadoes, hurricanes ?
Understanding
Pressure gradient
Free and forced vortex
Application
Weather prediction and prevention of disaster
What else ?
From Nano to Macro FluidicFrom Creeping to Chaotic Flow
34
Aplikasi Mekanika Fluida
35
MEE22013
36
MEE22013
37
Energi alam
Dengan media fluida
Enerji out-put (mek,elek. dll.) yg dpt dimanfaatkan untuk kehidupan manusia
Pemahaman sifat fluida
Sebagai dasar untuk pembuatan alat yg dpt dipakai dan efisien
MEE22013
38
L = V t (m)
V = kecepatan angin (m/s)
MEE22013
Massa dalam kolom udara (M) = V t (D2/4) (kg)
L
V FTUI
A = D2/4
Kolom udara
Energi kinetika kolom udara =
M V2/2 = (/8) V3 D2 t (kg m2/t2 = N m)
Energi (P) = Energi kinetika/waktu
= (/8) V3 D2 ( Nm/s = W)
Contoh 1.1Contoh 1.1
39
MEE22013
Maka daya yang dihasilkan setiap kincir
P = (/8) 1,2 (3)2(8)3 = 2171,5 W = 2,1715 kW
Jika
kecepatan angin V = 8 m/s
udara = 1,2 kg/m3
D = 3 m
Jika efisiensi kincir 30 % , maka daya setiap kincir
= 2,1715/3 = 0,724 kW
Untuk satu desa dengan penduduk 200 orang
200/5 = 40 keluarga x 400 W/kel. = 16 kW
Maka untuk satu desa tersebut diperlukan 16/0,724 = 22 kincir angin
40
MEE22013
41
• Mekanika Fluida :
Ilmu mekanika terapan yang digunakan untuk menyelidiki dan mempelajari sifat serta kelakuan fluida baik dalam keadaan diam maupun bergerak
MEE22013
• Fluida :Suatu zat yang tidak tahan terhadap gaya geser. Seberapun kecilnya gaya geser akan menyebabkan perubahan bentuknya.
Mekanika Fluida dibagi 3 kategori : 1. Statika Fluida :
Sifat fluida pada saat elemen2 fluida dlm keadaan relatif diam satu dengan yang lain atau dengan batasnya.
2. Kinematika Fluida : Mempelajari tentang geometri gerakan
fluida
3. Dinamika Fluida : Pengetahuan yang berhubungan dengan
gaya yang bekerja baik dari atau pada fluida yang bergerak
Aliran fluida diklasifikasikan :
Aliran Fluida (tunak = steady/ tak tunak = Unsteady)
Inviscid =0 (ideal)
Incompressible
( = constant)
Compressible
( constant)
Viscous 0 (real)
Non - Newtonian
( d /dy)
Newtonian
= ( d /dy)
Laminar (Low Re)
Turbulent (High Re)
= constant
constant
= constant
constant
Re = Reynolds Number
MASALAH MASALAH MEKANIKA FLUIDAMEKANIKA FLUIDA
FORMULASI FORMULASI MATEMATIKMATEMATIK
EKSPERIMENTALANALITIKAL
(TEORI)KOMPUTASI
(CFD)