FLUID MECHANICS

BAB I

FLUID MECHANICS

1.1 Dasar Teori

1.1.1 Definisi Fluida

Fluida didefinisikan sebagai zat yang tidak dapat menahan gaya sehingga akan berubah mengikuti bentuk wadahnya. Hal ini berarti ketika fluida mengalir, menunjukkan bahwa ada tegangan geser yang bekerja. Definisi tersebut dapat ditunjukkan pada gambar 1.1.

Gambar 1.1. Tegangan geser fluida antara dua plat parallelSumber: Geankoplis, 1993

Gambar diatas merupakan profil tegangan geser yang terjadi antara dinding plat bagian bawah dengan fluida. Semakin dekat jarak aliran fluida dengan dinding plat maka tegangan geser akan semakin besar.

1.1.1 Macam-macam Fluida

A. Berdasarkan Laju Deformasi dan Tegangan Geser

1. Newtonian FluidNewtonian fluid adalah jenis fluida yang memiliki nilai viskositas yang sama walaupun dikenai shear rate yang berbeda-beda pada temperatur dan tekanan lingkungan yang sama. Pada newtonian fluid ini, tegangan geser merupakan hasil perkalian viskositas dengan shear rate. Contoh fluida yang merupakan newtonian fluid adalah gula, teh, kopi. Newtonian fluid memiliki hubungan linier antara tegangan geser dan laju regangan geser, hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 1.2.

= Dimana : = Tegangan geser pada fluida

= Viskositas fluida

= Gradient kecepatan fluida

Gambar 1.2. Diagram tegangan geser untuk fluida newtoian dan non-newtonianSumber: Geankoplis, 1993

2. Non-Newtonian FluidFluida non-newtonian merupakan fluida yang tidak memenuhi hukum Newton. Fluida non newtonian memiliki tegangan geser yang tidak berhubungan secara linier terhadap laju regangan geser. Fluida jenis ini memiliki viskositas dinamis yang dapat berubah-ubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut dan waktu. Contoh fluida non-newtonian adalah fluida plastik bingham, pseudoplastic, dan dilatant. Hubungan antara tegangan geser dan laju geser dpat dilihat pada gambar 1.2.B. Berdasarkan Mampu Mampat

1. Compressible Fluid (fluida termampatkan)

Pada umumnya fluida bersifat kompresibel, yaitu bahwa massa jenis fluida bergantung pada tekanannya. Ketika tekanan diperbesar, misalnya dengan memperkecil volumenya maka massa jenis akan bertambah. Artinya jika fluida mendapatkan tekanan, volume dan massa jenisnya berubah. Contoh fluida jenis gas.2. Incompressible Fluid (fluida tak-termampatkan)

Artinya jika fluida mendapatkan tekanan, volume dan massa jenisnya tetap. Contoh fluida jenis cair Aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, udara.Bilangan Mach

Bilangan mach adalah suatu parameter untuk menentukan jenis kecepatan aliran subsonik atau supersonik, yang dapat dirumuskan secara matematik sebagai:

M = Dimana: M = bilangan mach

v = kecepatan aliran (m/s)

c = kecepatan suara lokal (m/s)Hal ini dapat dilihat pada rancangan airfoil superkritis.1. Aliran incompressible Ma 0,8

3. Aliran transonik 0,8 < Ma