lapisan batas (boundary layer)hambatan dan gaya angkat

MEKANIKA FLUIDA ILapisan Batas (Boundary Layer)Hambatan dan Gaya Angkat

Oleh:Kelompok II

1. Abdi Budiman (H1F109049)2. God Shal Obey P. S (H1F110045)3. Imam Heri Utomo (H1F110054)4. Khairin Fajeri (H1F110072)

Lapisan Batas (Boundary Layer)

Lapisan batas (Boundary Layer) merupakan suatu konsep aliran terhambat, pertama kali diperkenalkan oleh Prandtl (1904).

Lapisan batas adalah suatu lapisan yang terbentuk disekitar penampang  yang dilalui oleh fluida tertentu, karena mengalami hambatan yang disebabkan oleh beberapa faktor, seperti faktor gesekan, dan efek- efek viskos.

Lapisan batas dapat dianalisa pada bagian pipa dekat masuk, dimana profil kecepatannya masih berkembang dengan jarak dari penampang masuk. Disini pola alirannya bukan merupakan pola aliran yang setimbang atau berkembang penuh.

Pertumbuhan lapisan batas pada pipa a). Aliran laminar b). Aliran turbulen

Metode pendekatan untuk menghitung pertumbuhan lapisan batas melalui pelat datar dan tegangan gesernya pada permukaan digunakan suatu model sederhana yaitu dimana kita anggap bahwa kecepatan mencapai harga aliran bebas yang tepat pada jarak δ dari pelat. Tebal lapisan batas δ ini berubah sepanjang pelat.

Di luar garis batas yang menyatakan tebaJ lapisan batas, kecepatan fluida dianggap sama dengnn kecepatan aliran bebas Uo ,dan dil dalam lapisan batas kecepatannya perlahan-lahan turun dari Uo pada y = δ sampai nol pada dinding.

Untuk aJiran turbuJen, semua kecepatan harus dianggap sebagai harga rata-ratanya terhadap waktu.

Selajutnya kita tinjau suatu eJemen volume atur yang dibatasi oleh pelat garis, garis batas dan dua garis vertikal sejarak dx. Lebar volume dapat diambil satu-satuan.

Hambatan dan gaya angkat Apabila sebuah fluida yang viskous, tak dapat

mampat,dan banyak sekali mengalir melalui sebuah benda yang terbenam didalamnya,atau apabila sebuah benda bergerak dalam fluida yang sama ( fluida dalam keadaan diam). Ada dua macam gaya yang bekerja di permukaan benda itu yang menyebabkan gaya-gaya di permukaan ini adalah tekanan dan geseran viskous.

Apabila komponen-komponen gaya akibat tekanan dan geseran viskos di daerah yang sangat kecil di ambil dalam arah normal terhadap fluida terhadap benda dan dijumlahkan untuk keseluruhan permukaan benda,gaya yang dihasilkan disebut gaya angkat ( lift )

hambatan Apabila gelombang atau hambatan terinduksi tidak

ada,hambatan total sama dengan hambatan profil,yang ditimbulkan oleh tekanan dan geseran viskos.Hambatan profil bisa terjadi karena geseran viskos sepenuhnya, tekanan sepenuhnya,atau kombinasi keduanya.

Hambatan di ekspresikan sebagai hasil kali koefisien hambatan,tekanan dinamik arus bebas,dan luas karakteristik.Hambatan diekspresikan sebagai :

Hambatan gesekan kulit (CT)

Koefisien hambatan CT dipengaruhi oleh lapisan batas turbulen atau laminer. Jika lapisan batas laminer. CT bergantung pada angka Reynols aliran yang didasarkan pada kecepatan arus bebas ns dan panjang pelat x. Jika lapisan batas turbulen, CT tergantung pada angka reynold aliran,kekasaran pelat dan tingkat turbulensi arus bebas.

Hambatan tekanan (Cd) Hambatan tekanan murni dialami oleh aliran

yang melewati sebuah pelat rata yang normal terhadap gaya arus.

Koefisien hambatan untuk hambatan tekanan murni bergantung pada bentuk permukaan dan angka Reynolds aliran yang didasarkan pada suatu dimensi karakteristik D.

Hambatan tekanan (Cd)Hambatan tekanan murni dialami

oleh aliran yang melewati sebuah pelat rata yang normal terhadap gaya arus.

Koefisien hambatan untuk hambatan tekanan murni bergantung pada bentuk permukaan dan angka Reynolds aliran yang didasarkan pada suatu dimensi karakteristik D

Hambatan Gelombang

Hambatan gelombang (wave drag ) dapat terjadi pada sebuah perahu atau kapal berlayar di permukaan air, gelombang terbangkitkan baik dihaluan maupun di buritan.

Hambatan gelombang tidak diukur secara langsung, tetapi diperhitungkan sebagai hambatan sisa sesudah semua hambatan yang dapat di hitung atau diduga dikurangkan dari hambatn total. Jadi,

Gaya Angkat Gejala tentang gaya angkat yang terjadi

dalam sebuah fluida ideal (tidak viskous) akibat penambahan sebuah vorteks bebas (sirkulasi ) diseputar sebuah silinder dalam suatu aliran rektilinier. Efek ini dapat terjadi pada bola pingpong, misalnya dengan membuat bola itu berputar ketika terlontar diudara karena kecepatan relatif antara udara dan bola sama dengan nol dipermukaan bola.

Gaya angkat untuk mengangkat bidanga angkat umumnya didefinisikan dengan persamaan :

bidang angkat (lifting vane ) adalah bentuk-bentuk yang menghasilkan gaya angkat, misalnya layang-layang, aerofil, hidrofoil dan bilah baling-baling. karena semua gaya angkat pada dasarnya sama, maka cukup mempelajari fenomena salah satu diantaranya.

Kipas baling-baling

Baling-baling adalah sebuah bidang angkat selain gaya angkat juga hambatan dialami oleh sebuah elemen kipas turut menghasilkan gaya dorong dan momen gaya

Pengukuran gaya angkatGaya angkat yang dialami oleh aerofil dapat dihitung atau diukur secara langsung dalam sebuah terowongan angin (wind tunel) atau terowongan air.untuk aliran dua dimensi.pengukuran dalam terowongan bisa dilaksanakan secara tidak langsung dengan mengintegrasi tekanan-tekanan yang di ukur pada dinding-dinding bagian uji terowongan atau tekanan diseluruh penampang aerofil