Mekanika Fluida

Kinematika Zat Cair

Kinematika aliran?

Kinematika aliran mempelajari gerak partikel zat cair tanpa meninjau gaya yang menyebabkan gerak tersebut.Kecepatan setiap saat di setiap titik dalam medan aliran dipelajari.

Macam-macam aliran

Aliran inviscid (tidak kental) dan aliran viskos (kental). Aliran kompresibel dan tak kompresibel.Aliran laminar dan turbulenAliran tunak (steady) dan tak tunak (unsteady)Aliran seragam dan tak seragamAliran satu, dua, dan tiga dimensiAliran rotasional dan tak rotasional

Aliran Inviscid dan Viskos

Aliran inviscid (tidak kental), zat cair ideal, dan aliran viskos (kental), zat cair riil. Kekentalan bertanggung jawab akan terjadinya tegangan geser antara partikel zat cair dan antara zat cair dan bidang batas.

Aliran Kompresibel dan tak kompresibel

Aliran kompresibel (rapat massa berubah dengan perubahan tekanan) Aliran tak kompresibel (rapat massa konstan walaupun terjadi peruban tekanan).

Aliran laminer dan turbulen

Aliran adalah laminer apabila partikel-partikel zat cair bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Terjadi bila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat cair mempunyai kekentalan besar.Aliran turbulen terjadi bila partikel-partikel zat cair bergerak tidak teratur dan garis lintasannya saling berpotongan. Terjadi bila kecepatan aliran besar, saluran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil.

Aliran tunak dan tak tunak

Aliran tunak (steady flow) terjadi jika variabel aliran ( kecepatan v, tekanan p, rapat massa r, tampang aliran A, debit Q, dsb.) di sebarang titik pada zat cair tidak berubah dengan waktu.

0;0;0;0;0

t

Q

t

h

tt

p

t

V r

Aliran tak tunak (unsteady flow) terjadi jika variabel aliran pada setiap titik berubah dengan waktu.

0;0;0;0;0

t

Q

t

h

tt

p

t

V r

Aliran seragam dan tak seragam

Aliran disebut seragam bila tidak ada perubahan besar dan arah kecepatan dari satu titik ke titik yang lain di sepanjang aliran. Demikian juga variabel-variabel lainnya:

0;0;0;0;0

s

Q

s

h

ss

p

s

V r

Aliran tidak seragam bila kecepatan berubah dengan jarak, atau:

0;0;0;0;0

s

Q

s

h

ss

p

s

V r

Aliran rotasional dan tak rotasional

Aliran adalah rotational bila setiap partikel zat cair mempunyai kecepatan sudut terhadap pusat massanya.

Garis arus

garis arus (stream line) adalah kurva khayal yang ditarik di dalam aliran zat cair untuk menunjukkan arah gerak di berbagai titik dalam aliran dengan mengabaikan fluktuasi sekunder yang terjadi akibat turbulensi. Garis singgung yang dibuat di sebarang titik pada garis arus menunjukkan arah kecepatan partikel zat cair. Garis arus tidak akan saling berpotongan atau bertemu. Tidak ada komponen kecepatan tegak lurus pada garis arus sehingga tidak aliran tegak lurus garis arus.

Tabung aliran

Apabila sejumlah garis aliran ditarik melalui setiap titik di sekeliling suatu luasan kecil maka akan terbentuk suatu tabung aliran.

Zat cair di tabung aliran tidak akan keluar melalui dinding tabung.

Aliran hanya masuk dan keluar melalui ke dua ujung tabung aliran.

Debit Aliran

Jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan waktu disebut debit aliran dan diberi notasi QDiukur dalam satuan volume/satuan waktu

Persamaan kontinuitas

Apabila zat cair kompresibel mengalir secara kontinue melalui pipa atau saluran, dengan tampang aliran konstan ataupun tidak konstan, maka volume zat cair yang lewat tiap satuan waktu adalah sama di semua penampang.

Persamaan kontinuitas pipa bercabang