Pengertian Aliran Laminar dan turbulen – karakteristik, perbedaan

Aliran fluida dapat dibagi menjadi dua jenis yang berbeda: aliran laminar dan aliran turbulen. Aliran laminar terjadi ketika fluida mengalir dalam lapisan paralel yang sangat kecil tanpa gangguan di antara mereka. Dalam aliran laminar, lapisan fluida meluncur secara paralel, tanpa pusaran, pusaran, atau arus normal pada aliran itu sendiri. Jenis aliran ini disebut juga sebagai aliran streamline karena dicirikan oleh streamline yang tidak bersilangan.

Apa itu Aliran Laminar?

Aliran laminar adalah gerakan fluida dimana setiap partikel dalam fluida mengikuti lintasan yang sama dengan partikel sebelumnya.  Dalam dinamika fluida, aliran laminar dicirikan oleh lintasan partikel fluida yang halus atau teratur, berbeda dengan aliran turbulen, yang dicirikan oleh pergerakan partikel fluida yang tidak teratur. Fluida mengalir dalam lapisan paralel (dengan pencampuran lateral minimal), tanpa interupsi antar lapisan. Oleh karena itu, aliran laminar disebut juga aliran aerodinamis atau aliran viskos.

Ketika fluida mengalir melalui saluran tertutup seperti pipa atau antara dua pelat datar, salah satu dari dua jenis aliran dapat terjadi (aliran laminar atau aliran turbulen) tergantung pada kecepatan, viskositas fluida dan ukuran pipa. (atau dalam bilangan Reynolds). Aliran laminar cenderung terjadi pada kecepatan rendah dan viskositas tinggi.

Apa itu Aliran laminar?

Aliran laminar adalah khas cairan pada kecepatan rendah atau viskositas tinggi, sedangkan viskositas rendah, kecepatan tinggi atau aliran fluida aliran tinggi sering turbulen. Bilangan Reynolds adalah parameter tak berdimensi penting dalam persamaan yang menjelaskan dalam kondisi apa aliran akan laminar atau turbulen.

Dalam kasus fluida yang bergerak dalam tabung penampang melingkar, aliran persisten akan laminar di bawah bilangan Reynolds kritis sekitar 2040. Untuk bilangan Reynolds yang lebih tinggi, aliran turbulen dapat dipertahankan tanpa batas. Namun, bilangan Reynolds yang membatasi aliran turbulen dan laminar bergantung pada geometri sistem dan, lebih jauh lagi, transisi dari aliran laminar ke turbulen umumnya sensitif terhadap noise dan ketidaksempurnaan dalam sistem.

Apa itu Aliran turbulen?

Dalam dinamika fluida, aliran turbulen dicirikan oleh pergerakan partikel yang tidak teratur (bisa dikatakan kacau) dari fluida. Tidak seperti aliran laminar, fluida tidak mengalir dalam lapisan paralel, pencampuran lateral sangat tinggi, dan ada celah di antara lapisan. Turbulensi juga ditandai dengan resirkulasi, pusaran, dan keacakan yang nyata. Pada aliran turbulen, kecepatan fluida pada suatu titik mengalami perubahan terus menerus baik besar maupun arahnya.

Pengetahuan rinci tentang perilaku aliran turbulen penting dalam rekayasa, karena sebagian besar aliran industri, terutama dalam rekayasa nuklir, adalah turbulen. Sayangnya, sifat turbulensi yang sangat terputus-putus dan tidak teratur memperumit semua analisis. Bahkan, turbulensi sering dikatakan sebagai “masalah terakhir yang belum terpecahkan dalam fisika matematika klasik”.

Alat utama yang tersedia untuk analisis adalah analisis CFD. CFD adalah cabang mekanika fluida yang menggunakan analisis numerik dan algoritma untuk memecahkan dan menganalisis masalah yang melibatkan aliran fluida turbulen. Telah diterima secara luas bahwa persamaan Navier-Stokes (atau persamaan Navier-Stokes yang disederhanakan yang dirata-ratakan oleh Reynolds) mampu menunjukkan solusi turbulen, dan persamaan ini pada dasarnya adalah dasar dari semua kode CFD.

Sejarah

Perbedaan antara rezim laminar dan turbulen pertama kali dipelajari dan diteorikan oleh Osborne Reynolds pada paruh kedua abad ke-19. Publikasi pertamanya1 tentang topik ini dianggap sebagai tonggak sejarah dalam studi dinamika fluida.

Karya ini didasarkan pada percobaan yang digunakan oleh Reynolds untuk menunjukkan transisi dari laminar ke rezim turbulen.

Percobaan terdiri dari memeriksa perilaku aliran air dalam pipa kaca besar. Untuk memvisualisasikan aliran, Reynolds menyuntikkan urat kecil air yang diwarnai ke dalam aliran dan mengamati perilakunya pada laju aliran yang berbeda. Ketika kecepatannya rendah, lapisan yang diwarnai tetap berbeda di sepanjang pipa. Ketika kecepatan ditingkatkan, vena pecah dan menyebar ke seluruh penampang tabung, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Related Posts