Aliran

Hukum Pascal hanya berlaku pada zat cair, yang dalam kondisi diam atau kondisi statis. Seperti diawal, pembelajaran ilmu ini terkait dengan zat cair yang diam yaitu hidrostatik. Pembelajaran tentang zat cair yang bergerak dapat didiskusikan dibawah dua pemabahasan, hidrokinetik dan hidrodinamik.

Hidrokinetik berhubungan dengan fluida bergerak tanpa mengaitkan dengan tenaga yang menyebabkan bergerak. Kecepatan pada titik tertentu dalam area aliran pada suatu waktu  dipelajari dalam ranah mekanika fluida.  Sekali lagi kecepatan diketahui, tekanan diteruskan dan gaya gaya yang bekerja pada fluida dapat di tunjukan. Hidrodinamik adalah ilmu yang mempelajari fluida bergerak termasuk gaya yang menyebabkan aliran.

Gerakan fluida dapat di sebutkan dalam dua metoda, yaitu:

1. Metode Lagrangian

2. Metode Eulerian

Dalam satu metode Lagrangian cairan particle diikutkan selama gerakan dan ciri-ciri seperti tekanan, densitas, kecepatan, percepatan, dan lain-lain dijelaskan.
Dalam metode Eulerian, setiap titik di ruang diduduki oleh cairan yang dipilih dan pengamatan dilakukan pada perubahan dalam parameter seperti tekanan, densitas, kecepatan,dan percepatan pada saat ini. Metode Eulerian yang paling umum  diikuti dan palingdianjurkan,ketika menganalisis sistem hidrolik.
Tidak ada pembelajaran dari aliran secara komplit tanpa memahami tiga prinsip-prinsip penting yang terkait dengan fenomena aliran, sebagai berikut.

1.      Arus menjadikannya mengalir:

actuator yang harus disuplai dengan arus untuk memindahkan sesuatu di sistem hidrolik. Memendekan maupun memperpanjang silinedr membutuhkan katup pengatur arah.

2.      Tingkat arus menentukan kecepatan: Nilai dari aliran biasanya diukur dalam galon per menit atau GPM yang ditentukan oleh pompa. Kecepatan dari actuator
berubah sesuai dengan variasi arus di outlet pompa

3.      Perubahan dalam volume langkah actuator akan mengubah kecepatan actuator pada arus yang diberikan: Bila silinder retracts, volume berkurang  karena ruang diduduki oleh rod silinder. Ini hasil dalam
siklus actuator secara cepat. Karena itu, selalu ada perbedaan dalam kecepatan actuator antara kembali memperpanjang dan fungsi memperpendek.

 

  Arti arus aliran
Kecepatan aliran sangat penting dalam perancangan sebuah sistem hidrolik. Ketika kita berbicara tentang cairan yang mengalir dalam pipa di sistem hidrolik, istilah aliran sendiri menyampaikan tiga arti, yaitu:

1.      Volumetric flow, yang adalah ukuran dari volume cairan yang melewati suatu titik dalam satuan waktu.

2.      Aliran massa, yang merupakan ukuran massa dari cairan melewati sebuah titik pada suatu unit waktu.

3.      Kecepatan yang mengalir, adalah pengukuran dari kecepatan cairan linear yang lulus melalui titik pengukuran.

 

 Jenis-jenis cairan mengalir
Arus aliran cairan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
• Aliran steady dan unsteady
• Aliran Uniform dan non-uniform
• Aliran laminar dan turbulent
• Aliran rotasional dan non rotasional.

 

Aliran Steady

Fluida mengalir dikatakan stabil jika pada titik dimana fluida  mengalir, karakteristik  penting seperti tekanan, densitas, kecepatan, suhu, dan lain-lain yang digunakan untuk menggambarkan perilaku  suatu cairan, yang tidak berubah dengan waktu. Dengan kata lain, tingkat mengaliri setiap crosssection   pipa yang stabil dalam aliran adalah konstan. 

 

Aliran unsteady

Cairan mengalir dikatakan unsteady jika pada titik cairan mengalir di salah satu atau semua  karakteristik yang menggambarkan perilaku dari cairan seperti tekanan, kerapatan, dan kecepatan  suhu berubah dengan waktu. Aliran unsteady adalah jenis aliran, dimana cairan   mengubah karakteristik sehubungan dengan waktu atau dengan kata lain, tingkat alir apapun  pada  lintas-bagian dari sebuah pipa tidak konstan.

 

 Aliran Seragam

Aliran dikatakan seragam ketika kecepatan aliran tidak berubah baik di magnitude atau di arah pada titik tertentu dalam cairan mengalir, untuk suatu waktu. Misalnya, aliran fluida di bawah tekanan melalui saluran pipa yang  panjang dengan diameter konstan disebut aliran seragam.

 

Aliran Tidak Seragam

Arus dikatakan tidak merata, bila ada perubahan pada kecepatan yang berbeda pada tiap titik  di dalam, untuk suatu waktu. Misalnya, aliran cairan di bawah tekanan  melalui pipa yang panjang dengan berbagai diameter akan menyebabkan aliran non-seragam.

Semua jenis aliran dapat eksis secara independen satu sama lainnya. Sehingga dapat menjadi salah satu  dari  empat kombinasi aliran yang  mungkin: 

1. Seragam arus stabil 

2. Tetap tidak seragam arus 

3. Ruat aliran seragam 

4. Ruat tidak seragam arus. 

Aliran Laminar

Aliran dikatakan laminer jika partikel fluida bergerak dalam lapisan seperti suatu lapisan yang lembut.. Sifat kekentalan zat cair berperan penting dalam pembentukan aliran laminer. Pola aliran yang ditunjukan oleh  fluida yang sangat kental cairan mungkin secara umum diperlakukan sebagai aliran yg laminer

 

Aliran bergolak


Jika kecepatan dari arus meningkat melebihi nilai tertentu, aliran menjadi turbulen. Gerakan partikel cairan di aliran turbulen akan berlangsung secara acak. Gerakan pencampuran dari tubrukan partikel cairan menghasilkan kekacauan, sehingga menghasilkan turbulensi dengan demikian hasilnya lebih resistan terhadap aliran fluida dan kehilangan energi yang lebih besar dibandingkan dengan kerugian pada aliran laminer.

Hambatan akibat dari gesekan yang ada pada sebuah gerakan fluida, normalnya proporsional terhadap kecepatan aliran. Bagaimanapun, sekali aliran berubah turbulent, gesekan resistan dilawan oleh zat cair menjadi proporsional terhadap kuadrat kecepatan aliran.

Fαv  untuk aliran

Fαv2 untuk aliran turbulen

Dimana

F adalah hambatan aliran fluida

V adalah kecepatan aliran

Kemudian kehilangan energi yang lebih besar, aliran turbulen biasanya dihindari dalam sistem hidrolik. Beberapa hal yang menyebabkan aliran turbulen dalam sistem hidrolik adalah:

·        Kekasaran permukaan pipa

·        Penghalang aliran

·        Derajat sudut lengkung

·        Peningkatan jumlah lengkungan.

Bilangan reynold

Dalam sistem hidrolik , sangat penting untuk diketahui bentuk aliran didalam sebuah pipa turbulen atau laminer dan juga menentukan kondisi yang membuat transisi dari aliran laminer ke turbulen. Ini menunjukan bilangan Reynolds memegang banyak hal yang signifikan. Percobaan yang dilakukan oleh Osbom Reynold menuntun  pada kesimpulan penting bahwa aliran yang alami dapat ditentukan dengan menggunakan sebuah parameter yang disebut dengan bilangan reynold.

 

Bilangan Reynold “Re” ditunjukan dengan

Re =

Dimana

V = kecepatan aliran fluida

d = diameter pipa

= viskositas kinematik fluida

Bilangan Reynold adalah murni perbandingan  tanpa ada dimensi.

Jika Re kurang dari 2000, aliran dikatakan laminer.

Jika Re lebih besar dari 4000, aliran dikatakan turbulent.

Beberapa nilai Re yang ada diantara 2000 dan 4000 merupakan daerah kritis antara aliran laminer dan turbulen.

Ini tidak mungkin untuk memprediksikan tipe aliran dalam daerah kritis. Tetapi normalnya aliran turbulen dapat diasumsikan jika bilangan Reynold berada diarea kritis. Seperti disebutkan diawal, aliran turbulen menghasilkan kehilangan energi yang lebih besar karena itu sistem hidrolik harus didesain untuk beroperasi dai area aliran laminer.

Kehilanga energi yang lebih besar yang muncul sebagai sebuah konsekuensi dari hasil aliran turbulen seiring penambahan temperatur zat cair. Kondisi ini dapat dikurangi dengan memeperpanjang dengan menyediakan penambahan ukuran pipa dengan tujuan mendapatkan aliran laminer.

 

Aliran Rotasional

Aliaran dikatakan rotasional jika partikel fluida bergerak dalam arah aliran mengitari sumbunya.

Aliran Non Rotasional

Jika partikel fluida mengalir dalam bentuk laminer tidak berputar disekitar sumbunya, kemudain aliran dikatakan tidak berputar.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s