Dinamika Fluida ( Artikel Lengkap )

Dinamika fluida adalah studi tentang pergerakan cairan, termasuk interaksi mereka sebagai dua cairan bersentuhan satu sama lain. Dalam konteks ini, istilah “cairan” mengacu baik cair atau gas. Ini adalah makroskopik, pendekatan statistik untuk menganalisa interaksi ini pada skala besar, melihat cairan sebagai kontinum materi dan umumnya mengabaikan fakta bahwa cairan atau gas terdiri dari atom individu.

Dinamika fluida adalah salah satu dari dua cabang utama mekanika fluida, dengan cabang lainnya adalah statika fluida, studi cairan saat istirahat. (Mungkin tidak mengherankan, statika fluida dapat dianggap sebagai sedikit kurang menarik sebagian besar waktu dari dinamika fluida.)

Konsep kunci dari Dinamika fluida

Setiap disiplin melibatkan konsep yang sangat penting untuk memahami bagaimana beroperasi. Berikut adalah beberapa yang utama yang Anda akan menemukan ketika mencoba untuk memahami dinamika fluida.

Prinsip Fluida Dasar

Konsep cairan yang berlaku dalam statika fluida juga ikut bermain saat belajar cairan yang bergerak.

Cukup banyak konsep awal dalam mekanika fluida adalah bahwa daya apung, ditemukan di kuno Yunani byArchimedes. Sebagai aliran cairan, kepadatan dan tekanan dari cairan juga penting untuk memahami bagaimana mereka akan berinteraksi. Viskositas menentukan bagaimana tahan cairan adalah untuk mengubah, sehingga juga penting dalam mempelajari pergerakan cairan.

Berikut adalah beberapa variabel yang muncul dalam analisis ini:

Viskositas massal: μ
Kepadatan: ρ
Viskositas kinematik: ν = μ / ρ
Mengalir

Sejak dinamika fluida melibatkan studi tentang gerakan fluida, salah satu konsep pertama yang harus dipahami adalah bagaimana fisikawan mengukur gerakan. Istilah yang digunakan fisikawan untuk menggambarkan sifat fisik dari gerakan cairan adalah aliran. Aliran menggambarkan berbagai gerakan fluida, seperti meniup melalui udara, mengalir melalui pipa, atau di sepanjang permukaan. Aliran cairan diklasifikasikan dalam berbagai cara yang berbeda, berdasarkan berbagai properti dari aliran.

Gelombang Mekanik: Ciri Ciri, Karakteristik, Rumus dan Jenisnya

Stabil vs goyah Arus

Jika pergerakan cairan tidak berubah dari waktu ke waktu, itu dianggap aliran. Hal ini ditentukan oleh situasi di mana semua sifat-sifat aliran tetap konstan terhadap waktu, atau bergantian dapat dibicarakan dengan mengatakan bahwa waktu-turunan dari medan aliran lenyap. untuk lebih lanjut tentang memahami derivatif.)

Aliran tunak bahkan kurang tergantung waktu, karena semua sifat fluida (bukan hanya sifat aliran) tetap konstan di setiap titik dalam fluida. Jadi jika Anda memiliki aliran, tetapi sifat-sifat fluida itu sendiri berubah di beberapa titik (mungkin karena penghalang menyebabkan riak waktu tergantung di beberapa bagian cairan), maka Anda akan memiliki aliran yang tidak stabil aliran -state. Semua arus steady-state adalah contoh arus stabil, meskipun. Sebuah arus yang mengalir pada laju konstan melalui pipa lurus akan menjadi contoh dari aliran-negara (dan juga aliran).

Jika aliran itu sendiri memiliki sifat yang berubah dari waktu ke waktu, maka disebut aliran goyah atau aliran transient. Hujan mengalir ke selokan selama badai adalah contoh dari aliran goyah.

Sebagai aturan umum, arus stabil membuat masalah lebih mudah untuk menangani dari arus goyah, yang adalah apa yang akan diharapkan mengingat bahwa perubahan tergantung waktu untuk aliran tidak harus diperhitungkan, dan hal-hal yang berubah dari waktu ke waktu biasanya akan membuat hal-hal yang lebih rumit.a