Top Banner

of 24

Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

Jul 07, 2018

Download

Documents

Cesa Mulyo
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    1/24

    Tugas Mekanika Fluida dan Partikel

    Pemicu Lapisan Batas dan Koefsien Drag

    Kelompok 1:

    Suryaningrum P (1!"#"$1"%&Tiara Putri (1!"#%%#%&

    'indyara ayanda (1!"#%%#$)&

    ur *nnisa (1!""!#+")&

    Sangg,adatu *-da (1!"#"$$1%&

    .smail /,ulam 0alim (1)!")")11#&

    DP*2TM TK.K K.M.*

    )!1"

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    2/24

    13 Dalam aplikasinya4 -agaimana anda menentukan -ilangan 2eynold

    mempengaru,i koefsien drag pada -ola gol5 yang menurut

    in5ormasi akan mempengaru,i -esar gaya mena,an la6u -ola gol57

    Gaya hambat (Gaya drag) adalah komponen gaya fuida pada benda

    yang searah dengan arah aliran fuida atau gerakan benda. Gaya hambatdibedakan menjadi gaya hambat bentuk (orm drag) dan gaya hambat

    gelombang (wave drag). Dengan pendekatan bahwa pada aliran tidak

    timbul gelombang maka pembahasan gaya hambat hanyalah gaya hambat

    bentuk saja, untuk selanjutnya disebut gaya hambat. Dari analisa tanpa

    dimensi dapat ditentukan gaya hambat diduga merupakan ungsi sebagai

    berikut : arameter tanpa dimensi tersebut dinyatakan sebagai koe!sien

    gaya hambat, "D pada persamaan dibawah ini :

    #ubungan antara drag coefcient pada aliran uniorm di sekitar sphere

    adalah hubungan antara bilangan $eynold dan drag coefcient untuk semua

    nilai bilangan $eynold. Dibutuhkan korelasi data untuk seluruh range

    bilangan $eynold, mulai dari creeping ow, melewati aliran dengan vorticies,

    sampai men%apai nilai tertinggi dari bilangan $eynold pada aliran turbulen.

    &orelasi data tersebut dikembangkan oleh 'orrison (*+) dalam persamaan

    diatas dimana CD  adalah drag coefcient dan $e adalah bilangan $eynold.

    lot persamaan * ditunjukkan dalam gambar * bersamaan dengan data dari%hli%hting (dalam 'orrison, *+).

    -da dua drag yang terjadi pada bola gol, yaitu skin ri%tion drag (gaya

    hambat akibat gesekan dengan udara degan bola) dan pressure drag (gaya

    hambat akibat olakan aliran dibelakang bola). ada bola li%in, aliran dari

    depan akan bola terbelah ke sekitar bola, bergerak ke belakang, namun

    aliran terlepas sebelum sampai diujung belakang, dan terjadi ulakanulakan

    ke%il dibelakang bola. -lirannya adalah aliran laminar. ada bola gol yang

    memiliki dimple, pelepasan aliran ini ini dapat ditunda, artinya titik

    pelepasan aliran dapat dapat digeser lebih ke belakang, olakannya pun lebihsedikit. -liran pada bola dengan dimple adalah aliran turbulen, akibat

    permukaan yang tidak rata. /ntuk mendapatkan aliran yang turbulen maka

    bilangan $eynold harus lebih dari 0. 1ilangan $eynold dapat di%ari

    menggunakan persamaan :

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    3/24

    ℜ= D V ρ

     μDi mana :$e 2 bilangan $eynoldD 2 diameter bola (m)

    3 2 ke%epatan bola (m4s) ρ 2 rapat jenis bola (kg4m+) μ 2 viskositas bola (kg4m.s)

    Dengan adanya gaya drag yang bekerja pada bola gol, diketahui

    bahwa ada gaya yang menahan laju bola, sehingga menyebabkan laju bola

    lamalama berhenti. 5amun perlu diketahui bahwa pressure drag pada aliran

    turbulen lebih ke%il dari aliran laminer. 6adi, dengan memberi dimple pada

    bola (menambahkan kekasaran4roughness) memang akan meningkatkan skin

    ri%tion drag, tetapi pengurangan4reduksi terhadap pressure drag nya jauh

    lebih besar, sehingga drag totalnya lebih ke%il.

    Gambar *. #ubungan antara &oe!sien Drag dan 1ilangan $eynold

    umber : www.ka7uli.%om

    http://www.kazuli.com/UW/4B/SYDE454/golf1.htmhttp://www.kazuli.com/UW/4B/SYDE454/golf1.htm

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    4/24

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    5/24

    Dimana $e sendiri dapat dirumuskan sebagai

    ℜ x= ρ vo x

     μ

    &arena terpengaruh oleh $e dan $e terpengaruh oleh v dan ;, makalapisan batas terpengaruh oleh v dan ;.

    /ntuk menguapkan air dari permukaan benda padat menggunakan

    pengering, maka kalor yang dilepaskan oleh pengering harus men%apai air.

    5amun, terjadinya lapisan batas dapat mengganggu proses pengeringan,

    terutama jika pengering menggunakan aliran udara panas (hot-air dryer ). #al

    ini disebabkan udara panas yang membawa energi kalor akan mengalami

    turbulensi saat men%apai benda karena enomena lapisan batas. 9urbulensi

    ini akan memengaruhi arah alir udara panas dan membuat kalor yang

    men%apai benda padat tidak merata. emakin tebal lapisan batas, kaloryang men%apai benda padat akan menjadi semakin sedikit dan semakin

    tidak merata.

    ?ueyang pada

    penelitiannya menemukan bahwa perpindahan kalor konveksi pada benda

    dengan angka randtl (diusivitas momentum dibanding diusivitas kalor)

    yang besar seperti udara dan fuida pada umumnya hanya terjadi padalapisan batas tipis yang sangat dekat dengan permukaan (thin ront 

    boundary layer ).

    aat diaplikasikan ke korelasi antara tebal lapisan batas dan

    perpindahan kalor, maka untuk membuat perpindahan kalor lebih eekti 

    lapisan batas harus dijadikan tipis. /ntuk memperoleh lapisan batas yang

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    6/24

    tipis dapat dilakukan dengan memperbesar $e, dan korelasi antara $e dan v

    menunjukkan bahwa dengan memperbesar v akan memperbesar $e. @leh

    karena itu, untuk memper%epat perpindahan kalor pada benda dengan

    enomena lapisan batas dapat dilakukan dengan memperbesar v, yang

    sudah diaplikasikan pada high-velocity hot-air dryer.

    -kan tetapi, karena pada persamaan ketebalan lapisan batas dengan

    $e, $e akan dipangkatkan *4A, sehingga akan ada batas ke%epatan eekti 

    untuk mengubah bilangan $e. ada aplikasinya, ke%epatan eekti untuk

    menaikkan perpindahan kalor berkisar antara *A eet4min (pm) hingga

    pm (BC. **.C m4s).

    %3 *pa yang dapat anda 6elaskan mengenai konsep gaya angkat4

    gaya dorong4 dan lapisan -atas7

    engetahuan mengenai gayagaya yang dikerjakan oleh fuida yangbergerak mempunyai arti penting dalam analisis dan ran%angan alatalat

    seperti pompa, turbin, pesawat terbang, roket, balingbaling, kapal, badan

    automobile, bangunan dan berbagai peralatan hidraulik. #ubungan energy

    tidak %ukup untuk menjawab sebagian besar dari masalahmasalah tersebut.

    atu tambahan alat mekanika yang paling penting adalah prinsip

    momentum. 9eori lapisan batas memberikan dasar analisis selanjutnya.

    er%obaan yang luas dan terus menerus menambah data mengenai hukum

    hukum variasi koe!sienkoe!sien dasar.

    $E5E E'8/ '@'F59/', dari mekanika kineti%, menyatakan bahwa

    Emplus 8inier 2 perubahan momentum linier

    atau

    (

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    7/24

     MV y1± ∑ F y . t  = MV y 2

    di mana '2 massa yang momentumnya berubah dalam waktu t

    ernyataanpernyataan ini bisa dituliskan, dengan tandatanda L, y, atau 7

    yang sesuai dalam bentuk berikut:∑ Fx= ρQ ( V  2−V  1 ) x , dan seterusnya

    F*KT82 K82KS. M8MT9M  β , adalah

     β= 1

     A∫ A

    (  vV  )2

    dA

    /ntuk aliran laminar dalam pipa,  β 2 *,++. /ntuk aliran turbulen dalam

    pipa,  β  berubahubah dari *.* sampai *.B. Dalam kebanyakan hal  β

    dapat dianggap satu.

    /** S2T

    Gaya seret adalah komponen gaya resultan yang dikerjakan oleh fuida

    pada suatu benda yang sejajar gerak relative fuida itu. ersamaanya yang

    biasa adalah:

    Gaya eret dalam 5 2 C  D ρA V  2

    2

    /** */K*T

     Gaya angkat adalah komponen gaya resultan yang dikerjakan oleh

    fuida pada suatu benda yang tegak lurus pada gerak relative fuida tersebut.

    ersamaan yang biasa adalah

    Gaya eret dalam 5 2 C  L ρA V 

    2

    2

    Dimana C  D 2 koe!sien seret yang tidak berdimensi

    C  L  2 koe!sien angkat, yang tidak berdimensi

       ρ  2 kerapatan fuida dalam kg4m+

    - 2 besarnya luas karakteristik dalam m  , biasanya luas yang

    diproyeksikan pada sebuah bidang yang tegak lurus ke gerak

    relative fuidanya

    32 ke%epatan relative fuida terhadap bendanya dalam m4dtk

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    8/24

    /** S2T

    Gaya seret adalah komponen gaya resultan yang dikerjakan oleh fuida

    pada suatu benda yang sejajar gerak relative fuida itu. ersamaanya yang

    biasa adalah:

    Gaya eret dalam 5 2 C  D ρA V  2

    2

    /** S2T T8T*L

    Gaya seret total terdiri dari gaya seret gesekan dan gaya seret

    tekanan. 'eskipun demikian, se%ara serempak jarang sekali kedua eek inimempunyai harga yang %ukup besar. /ntuk obyekobyek yang tidak

    menunjukan gaya angkat, gaya seret pro!l sinonim dengan gaya seret total.

     9abulasi berikut akan menggambarkan hal ini

    1enda Gaya seret

    gesekan

    Gaya seret

    tekanan

    Gaya seret total

    1ola &e%il sekali

    M

    Gaya seret

    tekanan 2

    Gaya seret total

    ilinder (sumbu tegak

    lurus pada ke%epatan)

    &e%il sekali

    M

    Gaya seret

    tekanan 2

    Gaya seret total

    "akram dan lempengan

    (tegak lurus pada

    ke%epatan)

    nol

    M

    Gaya seret

    tekanan 2

    Gaya seret total

    8empengan tipis (sejajar

    dengan ke%epatan)

    Gaya seret

    gesekan M

    &e%il sekali

    sampai nol

    2 Gaya seret

    total

    1endabenda bergaris

    arus bagus

    Gaya seret

    gesekan M

    &e%il sekali

    sampai nol

    2 Gaya seret

    total

    K8F.S. S2T

    &oe!sien seret tergantung pada bilangan $eynolds pada ke%epatan

    ke%epatan rendah dan menengah, tetapi tidak bergantung pada bilangan

    $eynolds pada kevepatan tinggi. -kan tetapi, pada ke%epatan tinggi

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    9/24

    koe!sien seret berhubungan dengan 1ilangan 'a%h yang mempunyai eek

    ke%il sekali pada ke%epatan rendah.

    /ntuk lempengan datar dan sayapkemudi, koe!sien seretnya biasa

    ditabulasikan masingmasing untuk luas lempengan dan untuk hasilkali

    lebarpanjang

    K8F.S. */K*T

    &utta memberikan harga maksimum teoritis dari koe!sien angkat

    untuk lempenganlempengan tipis yang tegaklurus pada ke%epatan relative

    fuidanya sebagai

    C  L=2π sinα 

    Dimana α  2sudut serangan atau sudut antara lempengan dengan

    ke%epatan relative fuidanya. Di daerah kerja biasa, bagianbagian dari oiludara sekarang ini mempunyai harga kirakira NO dari harga maksimum

    teoritis ini. udut α   tidak boleh kirakira AP

    B.L*/* M*'0

    1ilangan 'a%h adalah perbandingan tak berdimensi dari ke%epatan

    fuida terhadap ke%epatan (kadangkadang disebut kepesatan) akustik

    1ilangan 'a%h2  N  M =V C =   V 

    √  E/ ρ

    /ntuk gasgas, %2   √ kRT 

    #argaharga 34% sampai dengan harga kritis yang besarnya *, menunjukan

    aliran subsonikpada *., aliran soni%Q dan hargaharga di atas *.

    menunjukan aliran supersoni%

    Konsep Lapisan Batas

    &onsep lapisan atas pertama kali dikembangkan oleh randtl. 1eliau

    memperlihatkan bahwa, untuk fuida yang bergerak semua rugirugi gesekan

    terjadi di dalam suatu lapisan tipis yang berdekatan dengan batas sebuah

    benda padat (disebut lapisan batas), dan bahwa aliran di luar lapisan ini bisa

    dianggap tanpa gesekan. &e%epatan di dekat batas tersebut dipengaruhi

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    10/24

    oleh geseran batas. ada umumnya, lapisan batas pada batas sebelah hulu

    dari sebuah benda yang terendam amat tipis, tetapi ketebalannya

    bertambah akibat kerja terus menerus dari tegangan geser.

    ada bilanganbilangan $eynolds yang rendah, keseluruhan lapisan

    batas diatur oleh gayagaya kental dan aliran laminar yang terjadi di situ./ntuk hargaharga bilangan $eynolds menengah lapisan batasnya laminar di

    dekat permukaan batas dan turbulen di tempat yang jauh. /ntuk bilangan

    bilangan $eynolds tinggi, keseluruhan lapisan batasnya turbulen.

    Lempengan Datar

    /ntuk lempengan datar yang panjangnya 8 meter, yang di tahan

    sejajar dengan gerak relative suatu fuida, persamaanpersamaan berikut ini

    bisa diterapkan

    -. 8apisan 1atas 8aminar (sampai bilangan $eynolds sekitar A.).

    • &oe!sien seret ratarata ("D) 21.328

    √  R E 2

    1.328

    √ VL/v• &etebalan lapisan batas δ    (dalam m) pada setiap jarak L

    diberikan olehδ 

     x=

    5.20

    √  R E x 2

    5.20

    √ V  x/ v•  9egangan geser   τ 0 2 .++ R   V 

    3 /2√ v / x   2 .++ (;34L) √  R E x 2

    0.33 ρ V 2

    √  R E xDiamana 3 2 ke%epatan fuida yang mendekati batas itu

    (ke%epatan sekitar)  L 2 jarak dari tepi paling muka dalam m

    8 2 panjang total lempengan dalam m R E x 2 bilangan $eynolds setempat, untuk jarak L

    Dapat dilihat bahwa ketebalan lapisan batas akan bertambah jika

    akar dimensi L bertambah dan juga akar kekentalan kinematiknya

    bertambah, sedangkan δ    akan berkurang jika akar ke%epatannyabertambah. Demikian pula, geseran batas τ 0  akan bertambah jika akar R

    dan ; bertambah, akan berkuarng jika akar L bertambah, dan akar

    bertambah apabila daya 3 pangkat tiga perduanya bertambah.

    1. 8apisan 1atas 9urbulen

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    11/24

    • &oe!sien seret ratarata ("D) 20.074

    √  R E0.20

    ❑ untuk L *A S   R E

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    12/24

    pengertian tentang terbang masih relati baru, orang tidak banyak mengerti

    apa yang terjadi di pemukaan sayap. etahun setelah penerbangan yang

    sangat bersejarah tersebut, seorang ilmuwan 6erman yang bernama 8udwig

    randtl menemukan suatu enomena alam aliran fuida (udara4aero atau

    air4hydro) yang sangat unik bernama Vboundary layerW.V1oundary layerW

    adalah keadaan dimana aliran fuida di dekat permukaan lebih pelan

    daripada aliran udara yang jauh dari permukaan. &ita bisa melihat enomena

    ini di padang pasir. ada saat angin berhembus ken%ang di padang pasir, dan

    menerbangkan pasirpasirnya, akan terlihat bahwa pergerakan pasir di dekat

    permukaan lebih pelan daripada pergerakan pasir yang lebih tinggi dari

    permukaan. enemuan Vboundary layerW ini sangat revolusioner dan

    memegang peranan penting dalam berbagai enomena alam dan kehidupan

    kita seharihari. Dari Vboundary layerW lahir yang namanya aliran turbulensi.

    @rang awam biasanya mengasosiasikan turbulensi dengan gun%angan

    pesawat ketika sedang terbang, tetapi sebenarnya turbulensi bukanlahpesawat yang tergun%ang. 9urbelensi adalah keadaan dimana aliran fuida

    bergerak se%ara a%ak, tidak teratur, dan sangat energetik. 8awan dari

    turbulensi adalah VlaminarW.

    Gambar 0. Elustrasi padang pasir Gambar A. Elustrasi boundary

    layer

    umber: blogs.nasa.gov umber: sites.google.%om

    Fenomena di *lam

     9anpa adanya turbulensi di alam, dunia ini akan sangat berbeda.

    Dalam suatu wawan%ara dengan televisi nasional -ustralia -1", ro Evan

    'arusi% dari /niversity o 'elbourne, yang merupakan salah satu ahli paling

    ternama di bidang Vfuid me%hani%W memaparkan bahwa tanpa turbulensi,

    manusia mungkin tidak akan ada. ebagai ilustrasi, di 'elbourne terdapat

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    13/24

    sungai yang membelah kota, bernama Iarra $iver. -liran sungai Iarra $iver

    sangat pelan dan tenang. -pabila tidak ada turbulensi, maka ke%epatan

    sungainya akan men%apai B &m4jam. Dengan ke%epatan setinggi itu,

    bahkan besi sekalipun akan terpotongpotong, dan bisa dipastikan kita tidak

    akan bisa hidup karena sangatlah sulit membendung dan mengambil

    manaatnya dari sungai tersebut.

    Gambar C.

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    14/24

    Gambar B. -plikasi 9eknik 9urbulensi ,umber: pu77leminds.%om

    Fenomena Koefsien Drag

    Ualaupun enomena turbulensi sangat menakjubkan dan berguna bagi

    kehidupan manusia, turbulensi memiliki eek yang merugikan, yaitu gaya

    gesek atau gaya hambatan (drag) atau lebih tepatnya disebut Vskin ri%tion

    dragW. Di bidang aerodinamika dan hydrodinamika terdapat dua tipe VdragW,

    yaitu Vskin ri%tion dragW dan Vpressure dragW. Diantara dua tipe ini,

    Vpressure dragW lebih mudah dipahami. Vressure dragW terjadi karena

    bentuk benda, dan ini bisa diatasi dengan mengubah bentuk benda menjadi

    lebih aerodinamis (di udara) atau hydrodinamis (di air). "ontoh aplikasi yang

    lebih aerodinamis adalah pada desain mobil balap

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    15/24

    Gambar T. erubahan 1entuk &endaraan untuk 'engurangi &oe!sien Drag,umber: pu77leminds.%om

    fsiensi Bodi Kendaraan

    Vkin ri%tion dragW yang diakibatkan oleh Vturbulen%eW ini memakan

    energi yang sangat tinggi bagi kendaraan, terutama pesawat terbang.

    Diperkirakan * persen dari bahan bakar yang dipergunakan oleh pesawat

    terbuang siasia untuk melawan gaya gesek yang diakibatkan oleh

    turbulensi. 'enurut ro Evan 'arusi% dari 'elbourne /niversity, apabila kita

    bisa menghemat *O tersebut dari seluruh pesawat di dunia, maka akanmenghemat tagihan bahan bakar bensin sebesar X*A milyar per tahun.

    /ntuk mengurangi drag or%e langkah yang dilakukan yaitu mendesain bodi

    agar VstreamlineW (memperke%il koe!sien drag, "d) dan mengurangi luas

    kontak tegak lurus arah aliran fuida 4 laju kendaraan.

    Gambar N. &endaraan dengan desain bodi streamline, umber:

    phys.org

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    16/24

    Gambar *. enurunan nilai koe!sien drag berdasarkan desain bodi

    mobil,umber: at7online.%om

    113#

    *ssuming t,at t,e transition 5rom a laminar to a tur-ulent -oundary

    layer takes place at a 2eynolds num-er o5 1!"4 at plate 5or:

    (a& *ir >ooo

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    17/24

    dimana δ adalah tebal maksimum plat datar yang akan di%ari, L adalah jarak,

    v adalah viskositas kinematik, dan 3Yadalah ke%epatan aliran bebas. 5amun,

    pada soal ini nilai L belum diketahui, sehingga nilai L dapat di%ari dengan

    menggunakan bilangan $eynold yang telah diketahui, yaitu *C, dimana

    ℜ x=V ! x

    v

    ada soal ini, diasumsikan sistem berada pada suhu o" atau setara dengan

    CTo

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    18/24

    5( 1,61 x 10−4 "t 

    2

    #  .16,1 "t 

    10 "t 

    #)1/2

    5 (2,5921 x 10−4 "t 2 )1 /2

    0,0805 "t 

     9ebal maksimum lapisan batas pada kondisi laminar pada saat udara

    mengalir dengan ke%epatan * t4s adalah sekitar !4!+!# 5t3

    (-& 9ntuk air4

    ℜ x=V ! xv

    106=

    10 "t 

    # x

    1,08 x10−5 "t 

    2

    #

     x=10,8

    "t 2

    #

    10 "t #

     x=1,08 "t 

    ehingga bisa didapatkan bahwa panjang plat yang dialiri oleh air

    adalah *,T t.

    etelah mengetahui panjang plat, ketebalan maksimum dapat di%ari

    menggunakan enyelesaian 1lasius

    5

    (v . x

    V  ! )1 /2

    5( 1,08 x 10−5 "t 

    2

    #  .1,08 "t 

    10 "t 

    #)1/2

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    19/24

    5 (1,1664 x10−6 "t 2 )1 /2

    0,0054 "t 

     9ebal maksimum lapisan batas pada kondisi laminar pada saat air

    mengalir dengan ke%epatan * t4s adalah sekitar !4!!# 5t3

    (c& 9ntuk gliserin4

    ℜ x=V ! x

    v

    106=

    10 "t 

    # x

    8,07 x10−3 "t 

    2

    #

     x=

    8070 "t 2

    #

    10 "t 

    #

     x=807 "t 

    ehingga bisa didapatkan bahwa panjang plat yang dialiri oleh gliserin

    adalah TB t.

    etelah mengetahui panjang plat, ketebalan maksimum dapat di%ari

    menggunakan enyelesaian 1lasius

    5( v . xV  ! )1 /2

    5

    (8,07 x10

    −3 "t 2

    #  .807 "t 

    10 "t 

    #

    )

    1/2

    5 (0,651249 "t 2 )1 /2

    4,035 "t 

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    20/24

     9ebal maksimum lapisan batas pada kondisi laminar pada saat gliserin

    mengalir dengan ke%epatan * t4s adalah sekitar 4!%# 5t3

    1131!

    For Prandtl’s   17   power velocity rule, calculate the ratio of the

    maximum velocity at the centre of the pipe to the average velocity 

    in the entire pipe. Also calculate the ratio of the kinetic energy of 

    the uid to the kinetic energy it would have if it were all owing at 

    the average velocity.

     6awab:

    /ntuk mendeskripsikan lapisan batas untuk kondisi turbulen dan tunak pada

    bidang datar, randt lmembuat asumsi bahwa ke%epatan rata rata pada

    sumbu   memiliki nilai yang hamper sama pada setiap titiknya dan

    ditunjukan dengan !randtl"s  1

    7 power velocity rule:

    V  xV !

    =( yδ  )1 /7

    Q≅ π $ R2

    $ V  x=∫0

     R

    % (2 π&d& )=2π V !∫0

     R

    (1− & R )1/'

    (&d&)

    dimana

    • Z 2 laju alir fuida

    • r 2 jarak antara titik L dengan dinding pipa

    • 3L 2 ke%epatan fuida rata rata

    • $ 2 jari jaripipa

    • 3Y 2 ke%epatan fuida pada tengah pipa

    Dengan menyelesaikan persamaan

    π $ R2

    $ V  x=2 π V !∫0

     R

    (1− & R )1 /'

    (&d& )

    diperoleh

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    21/24

    V  x=V !2'

    2

    ('+1)(2'+1)

    ada aturan *4B tersebut, n bernilai B. ehingga didapatkan

    V  xV  !

    =   2'2

    ('+1)(2'+1)

    V  x

    V  !=

      2(7)2

    (7+1)(2(7)+1)

    V  x

    V  !=

     98

    120

    V  x

    V  !=

    49

    60

    ehingga, rasio ke%epatan fuida rata rata pada pipa dengan ke%epatan

    fuida pada pusat (tengah) pipa ialah  49

    60

    $umus energi kinetik ialah

     Ek =1

    2 ( V 

    2

    erbandingannya adalah

     Ekx Ek !

    =

    1

    2(V  x

    2

    1

    2(V !

    2

     Ekx Ek !

    =V  x

    2

    V !2

     E kx

     E k !=

    (V  x

    V !

     )

    2

     E kx

     E k !=( 4960 )

    2

     E kx

     E k !=

    2401

    3600

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    22/24

    113 1 S,o< t,at i5

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    23/24

    ¿7

    8δ −

    7

    9δ =

      7

    72δ 

    'aka didapat hasil :d*

    dx =

      7

    72δ  .....(b)

    F?. **.C τ 0= ρ d*dx

    ,τ 0

     ρ =

    d*

    dx.....(a)

    #asil dari bagian :τ 0

     ) =0.225(   vV ! δ  )

    1

    4

    ubstitusikan persamaan (a) ke hasil dari bagian menghasilkan

    d*dx=0.225(   vV !δ  )

    1

    4

    ubstitusikan persamaan (b) ke persamaan (%), sehingga menghasilkan

    7

    72

    d δ 

    dx =0.225(   vV ! δ )

    δ 1/4

    dδ =( 727 )0.0225(   vV ! )1 /4

    dx

    ∫0

    δ 

    δ 1/4dδ =∫

    0

     x

    0.231(   vV ! )1

    4 dx

    [ 45 δ 5

    4 ]0

    δ 

    =[0.231 x (   vV ! )1

    4 ]0 x

    4

    5δ 

    5

    4=0.231 x (   vV ! )1

    4

    δ =5

    √(0.289 x(   vV ! )1

    4 )4

    δ =0.37 x4 /5(   vV ! )1/5

    δ =0.37 x (   vV ! )1 /5

  • 8/18/2019 Tugas Mekanika Fluida Kelompok 1

    24/24

    ersamaan sesuai dengan F? **.+A

    Da5tar Pustaka