Rancang Bangun Terowongan Air Dua Dimensi Untuk Visualisasi Aliran Fluida

FAJAR BUDI SETIAWAN, Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc ; Dr.-Ing. Sihana

2014 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Visualisasi aliran fluida merupakan sebuah metode atau cara yang digunakan untuk melihat gambaran grafis aliran yang terjadi dalam sebuah ruang atau medan yang dilewati fluida. Visualisasi dapat ditinjau secara dua dimensi ataupun tiga dimensi. Dalam penelitian ini penulis ingin membuat rancang bangun menggunakan lapisan sabun kontinyu yang dapat memvisualisasikan fenomena aliran fluida dua dimensi dalam zat cair yang murah namun akurat dengan nilai error sebesar 3,64% dibandingkan dengan data literatur. Penelitian ini menggunakan larutan air sabun dengan komposisi 1% konsentrat deterjen Rinso Cair Antinoda dan 99% air. Desain terowongan air ini memiliki ukuran panjang 136 cm dan lebar 7,5 cm yang dibagi menjadi tiga bagian aliran sabun yaitu bagian pertama merupakan daerah ekspansi, bagian kedua adalah daerah sejajar yang akan digunakan untuk daerah uji, serta bagian ketiga adalah daerah kontraksi. Desain ini mampu menciptakan lapisan aliran sabun yang hampir horizontal pada daerah uji dengan kemiringan 1,6 derajad terhadap bidang horisontal. Desain yang digunakan menghasilkan sebuah terowongan air dua dimensi yang mampu bekerja dengan rentang uji pengamatan visualisasi pada kecepatan rata-rata 27,9 cm/s hingga 55,8 cm/s. Metode yang digunakan untuk memvalidasi kinerja dari terowongan sabun adalah dengan membandingkan nilai bilangan Strouhal dan bilangan Reynolds dari aliran yang muncul terhadap data dari literatur, serta membandingkan hasil data pemotretan pola aliran fluida dari benda uji terhadap data literatur. Perbandingan antara bilangan Reynolds dan Strouhal dilakukan karena kuantisasi dari jenis pola aliran yang muncul yang direpresentasikan sebagai bilangan Strouhal tergantung dari nilai bilangan Reynoldsnya. Perbandingan data hasil pemotretan menggunakan benda uji silinder sirkular dengan nilai bilangan Reynolds yang saling mendekati.

Fluid flow visualization is a method to observe graphical overview of the flow that occurs in a space or field in which the fluid flows. Visualization can be viewed in two-dimension or three-dimension. In this study, the authors would like to submit a design using continuous film of soap that can visualize two-dimensional fluid flow phenomenon with low cost but accurate by an error of 3.64% compared to literature data. This study uses a soapy water solution with 1-wt% concentrated Rinso Antinoda detergent liquid and 99-wt% of filtered water. The design of this water tunnel has a length of 136 cm and a width of 7.5 cm which is divided into three parts; the first part soap flow is an expansion area, the second part is a parallel region that will be used for the test area, and the third part is a contraction area. This design is able to create continous soap film flow which nearly horizontal in the test area with a slope of 1.6 degrees to the horizontal plane. The design creates a two-dimensional water tunnel which able to work with a range of visual observation average speed test between 27.9 cm/s and 55.8 cm/s. The method used to validate the performance of the tunnel soap is comparing the value of the Strouhal number and Reynolds number that appear in fluid flow to the data from literature. Comparison of the value of Strouhal and Reynolds number is used because quantification of the type of fluid flow which is represented by Strouhal number depends of its Reynolds number value. Comparison of data uses circular cylinder specimens that has close value of Reynolds number.

Kata Kunci : Vorteks, Bilangan Reynolds, Bilangan Strouhal, Visualisasi Aliran