Aliran fluida

Aliran fluida merupakan perpindahan fluida yang membentuk garis aliran dengan kecepatan tertentu. Penandaan terhadap garis aliran adalah pada garis singgung antara tiap titik perpindahan fluida dengan pengamatan vektor kecepatan. Berdasarkan garis aliran ini, aliran fluida terbagi menjadi aliran stasioner dan aliran non-stasioner. Aliran stasioner terbentuk ketika garis aliran berimpit dengan arah aliran setiap saat. Sementara aliran non-stasioner adalah aliran yang selalu tidak berimpit dengan garis alirannya. Kedua jenis aliran ini akhirnya juga membentuk tabung aliran, yang merupakan suatu ruangan berbentuk tabung dengan pembatas berupa kumpulan garis aliran.^[1]

Kecepatan aliran fluida berbeda-beda pada tiap penampang dan ditentukan berdasarkan jumlah tabung alirannya. Aliran fluida ini diamati dalam bentuk cairan yang mengalir dengan satuan waktu sepanjang bagian pengaliran. Satuan yang digunakan untuk menetapkan nilai alirannya dapat berupa satuan volume, satuan berat atau satuan massa dari tiap unit.^[2] Pada cairan yang tidak mengalami tekanan akibat keberadaan aliran stasioner, nilai kecepatan alirannya selalu konstan pada tiap bagian dari tabung alirannya.^[3]

Aliran laminar merupakan aliran fluida yang terbentuk sebagai akibat dari tidak adanya gangguan pada pengaliran fluida di tiap lapisan yang saling sejajar. Kondisi ini membuat garis aliran dari masing-masing aliran fluida tidak saling berpotongan. Karakteristik dari aliran laminar adalah tidak membentuk pusaran, persilangan maupun percampuran garis aliran. Setiap partikel di dalam fluida bergerak serenjang dengan arah garis aliran secara teratur. Aliran laminar dipelajari dalam dinamika fluida. Kondisi yang memungkinkan terbentuknya aliran laminar adalah fluida bergerak dengan kecepatan yang sangat lambat. Pembentukan aliran laminar juga dapat terjadi pada fluida yang memiliki tingkat kekentalan yang tinggi. Difusi momentum pada aliran laminar sangat besar. Sebaliknya, momentum konveksi yang dihasilkan oleh aliran laminar bernilai sangat kecil. Nilai bilangan Reynolds pada aliran laminar selalu kurang dari 2000. Setelah waktu dan kondisi tertentu, aliran laminar akan berubah menjadi aliran turbulen.^[4]

Aliran transisi merupakan aliran fluida dengan bentuk peralihan antara aliran laminar menjadi aliran turbulen. Keberadaan aliran transisi merupakan akibat dari perbedaan sifat antara aliran laminar dan aliran turbulen. Perbedaan sifa ini utamanya dalam hal kehilangan energi akibat gaya gesek. Kehilangan energi ini terjadi selama pengaliran fluida. Status aliran transisi dapat diketahui melalui nilai bilangan Reynolds. Aliran transisi dapat terbentuk ketika terjadi peningkatan pada nilai bilangan Reynolds dari aliran laminar. Nilai bilangan Reynolds pada aliran transisi berada di dalam rentang bilangan Reynolds aliran laminar dan aliran turbulen. Kisaran nilainya antara 2000 hingga 4.000. Rentang nilai aliran transisi dipengaruhi oleh tingkat ketidaksempurnaan sistem aliran fluida beserta dengan tingkat gangguan lainnya. Setelah waktu dan kondisi tertentu, aliran transisi akan berubah menjadi aliran turbulen. Aliran transisi umumnya terbentuk pada aliran udara yang bertumbukan dengan benda yang melengkung. Permukaan benda yang mengalami tumbukan umumnya berbentuk bola.^[5]

Aliran turbulen merupakan aliran fluida yang memiliki kecepatan yang berubah-ubah. Di dalam aliran turbulen terdapat partikel-partikel yang bergerak secara acak dan tidak stabil. Garis aliranpada masing-masing partikel dalam aliran turbulen selalu saling berpotongan satu dengan yang lainnya. Aliran turbulen hanya dapat terbentuk pada kecepatan fluida yang sangat tinggi dengan nilai kecepatan yang selalu berubah-ubah setiap waktu. Aliran turbulen umumnya hanya terbentuk dalam waktu yang singkat. Setelahnya, aliran turbulen akan menghilang akibat partikel-partikel di dalamnya saling bertumbukan. Persamaan matematika yang digunakan agar suatu aliran disebut sebagai aliran turbulen adalah bilangan Reynolds tak-berdimensi. Suatu aliran fluida dinyatakan sebagai aliran turbulen ketika bilang Reynolds mencapai lebih dari 4000. Perhitungan bilangan Reynolds pada aliran turbulen menambahkan faktor gaya inersia, tetapi tidak menambahkan faktor gaya akibat kekentalan.^[5]

Tabung aliran yang tidak memiliki luas penampang mempunyai batas ruangan yang sama dengan garis aliran. Pada kondisi tanpa penampang, tabung aliran mempunyai vektor kecepatan yang sama nilainya dengan tangensial antara bagian permukaannya. Pada bagian dinding pembatas, tidak terjadi perpindahan partikel, karena tabung aliran ini tidak mempunyai komponen kecepatan yang normal.^[6]

1. ^ Suharto 2013, hlm. 57.
2. ^ Suharto 2013, hlm. 58-59.
3. ^ Suharto 2013, hlm. 59.
4. ^ Kindangen 2017, hlm. 89.
5. ^ ^{a b} Kindangen 2017, hlm. 90.
6. ^ Suharto 2013, hlm. 58.

• Kindangen, Jefrey I. (2017). Pendinginan Pasif untuk Arsitektur Tropis Lembab. Sleman. Sleman: Deepublish. ISBN 978-602-401-925-9.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
• Suharto, Bambang (2013). Mekanika Fluida (edisi ke-2). Malang: UB Press.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)