Aliran Laminar & Aliran Turbulen
Fluid Dynamics merupakan bagian penting dari fisika klasik, dan aplikasinya mulai dari irigasi hingga fisiologi manusia. Ini memiliki kontribusi teknik yang signifikan di bidang kedirgantaraan, kelautan, irigasi, hidrolik, dan banyak disiplin ilmu lainnya.
Aliran fluida bervariasi dari satu keadaan ke keadaan lain, dan untuk kemudahan analisis, aliran dikategorikan ke dalam rezim yang berbeda di mana sifat fluida seperti kecepatan, tekanan, densitas, dan viskositas mencirikan setiap rezim. Aliran Turbulen dan Laminar adalah dua kelas utama rezim aliran.
Apa itu Aliran Laminar?
Ketika partikel fluida mengalir tanpa memotong jalur satu sama lain dan kecepatan partikel selalu bersinggungan dengan jalur partikel, aliran dikatakan streamline. Ketika aliran streamline terjadi, lapisan partikel fluida cenderung meluncur di atas partikel yang berdekatan tanpa mengganggu gerakan yang lain, dan ini terjadi pada lapisan atau lamina aliran fluida.
Aliran seperti ini dikenal sebagai aliran Laminar. Aliran laminar atau aliran streamline terjadi ketika kecepatan fluida relatif rendah.
Pada aliran laminar, lapisan yang bersentuhan dengan permukaan stasioner memiliki kecepatan nol dan, pada arah tegak lurus permukaan, kecepatan lapisan cenderung meningkat. Juga, kecepatan, tekanan, kerapatan, dan sifat dinamis fluida lainnya tetap tidak berubah di setiap titik dalam ruang aliran.
Angka Reynolds merupakan indikasi seberapa baik suatu fluida dapat mengalami aliran laminar. Bila bilangan Reynolds rendah, aliran cenderung laminar, dan gaya viskos merupakan bentuk dominan dari interaksi antar lapisan.
Bila bilangan Reynolds tinggi, aliran cenderung turbulen, dan gaya inersia merupakan bentuk dominan dari interaksi antar lapisan. Apa itu Aliran Turbulen?
Ketika sifat fluida dalam suatu aliran berubah dengan cepat terhadap waktu, yaitu ketika perubahan kecepatan, tekanan, densitas, dan sifat aliran lainnya menunjukkan perubahan acak dan sewenang-wenang, aliran tersebut dikenal sebagai aliran turbulen.
Aliran fluida di dalam pipa silindris seragam dengan panjang terbatas, juga dikenal sebagai aliran Poiseuille, akan mengalami turbulensi dalam aliran ketika bilangan Reynolds mencapai bilangan kritis 2040. Namun, secara umum, aliran mungkin tidak secara eksplisit menjadi turbulen ketika bilangan Reynolds jumlahnya lebih dari 10.000.
Aliran turbulen dicirikan oleh sifatnya yang acak, difusivitas, dan vortisitas. Aliran berisi pusaran, arus silang dan vortisitas.
Apa perbedaan antara Aliran Laminar dan Turbulen?
- Pada aliran laminar, aliran terjadi pada kecepatan rendah dan bilangan Reynolds rendah, sedangkan aliran turbulensi terjadi pada kecepatan tinggi dan bilangan Reynolds tinggi.
- Pada aliran Laminar, jalur jalur fluida teratur dan streamline dimana tidak ada gangguan lateral jalur fluida dan fluida mengalir berlapis-lapis.
Pada aliran turbulen, pola alirannya tidak beraturan dan kacau, dimana terjadi vortisitas, pusaran, dan arus silang.
- Pada aliran laminar, sifat fluida pada suatu titik dalam ruang tetap konstan terhadap waktu, sedangkan pada aliran turbulen, sifat fluida pada suatu titik bersifat stokastik.