Definisi Fluida dan Jenis-Jenis Aliran Fluida

A.    Defenisi Tentang Fluida
Dalam konsep mekanika fluida  semua
bahan nampak berada dalam dua keadaan,
yaitu sebagai zat padat dan cair (fluida).
Kebanyakan bahan bisa disebut entah
sebagai zat padat, zat cair, atau gas.
Walaupun sebahagian diantaranya
mempunyai sifat-sifat yang
memungkinkan diperolehnya sebutan
ganda. Sebuah zat padat umumnya
mempunyai bentuk yang tertentu,
sedangkan zat cair dan gas mempunyai
bentuk yang ditetapkan oleh wadahnya
sendiri (masing-masing). Perbedaan dasar
antara zat cair dan gas (keduanya
digolongkan sebagai fluida) adalah bahwa
gas akan menyebar dan mengisi seluruh
wadah yang ditempatinya. Defenisi yang
lebih tepat untuk membedakan zat padat
dengan fluida adalah dari krateristik
deformasi bahan tersebut. Zat padat
dianggap sebagai bahan yang
menunjukkan reaksi deformasi yang
terbatas ketika menerima suatu gaya
geser (shear). Fluida dapat didefenisikan
sebagai suatu zat yang terus menerus
berubah bentuk apabila mengalami
tegangan gesar fluida tidak mampu
menahan tegangan geser tanpa berubah
bentuk. Kendatipun demikian ada bahan-
bahan seperti oli, cat, ter dan larutan
polimer yang menunjukkan karakteristik
entah zat padat atau fluida tergantung
dari tegangan geser yang dialami. (White,
M.Frank, 1988)
Umumnya makin besar laju deformasi
fluida, makin besar pula tegangan geser
untuk fluida tersebut. Viskositas atau
kekentalan adalah ukuran untuk
menyatakan hambatan atau kekentalan
fluida terhadap deformasi.
Defenisi tentang fluida ini mengingatkan
bahwa tegangan geser ada bila sebuah
fluida sedang mengalami deformasi. Air
dalam ssebuah wadah yang digerakkan
atau dirotasikan dengan kecepatan atau
percepatan konstan tidak akan
menunjukkan deformasi sehingga tidak
mengalami tegangan geser. Namun agar
tegangan geser itu ada, fluida harus viskos
sebagai mana karateristik yang
ditunjukkan oleh semua fluida sejati.
Fluida ideal boleh didefenisikan sebagai
fluida yang tidak viskos. Jadi tegangan
geser pada fluida ideal tidak ada, bahkan
meskipun fluida itu mengalami
deformasi.Walaupun fluida yang tidak
viskos tidak pernah ada studi tentang
fluida seperti ini penting sekali untuk
rekayasa karena perilaku fluida viskos
sering ideal dapat dijabarkan analisis
terhadap gerak fluida yang ideal tersebut.
B. Aliran Fluida
1.      Aliran laminar dan aliran
turbulen
Ditinjau dari jenis aliran,dapat
diklasifikasikan menjadi aliran laminar dan
aliran turbulen. Aliran fliuida dikatakan
laminar jika lapisan fluida bergerak dengan
kecepatan yang sama dan dengan lintasan
partikel yang tidak memotong atau
menyilang, atau dapat dikatakan bahwa
aliran laminar di tandai dengan tidak
adanya ketidak beraturan atau fluktuasi di
dalam aliran fluida. Karena aliran fluida
pada aliran laminar bergerak dalam
lintasan yang sama tetap maka aliran
laminar dapat diamati. Partikel fluida pada
aliran laminar jarang dijumpai dalam
praktek hidrolika. Sedangkan aliran
dikatakan turbulen, jika gerakan fluida
tidak lagi tenang dan tunak (berlapis atau
laminar) melainkan menjadi bergolak dan
bergejolak (bergolak atau turbulen). Pada
aliran turbulen partikel fluida tidak
membuat fluktuasi tertentu dan tidak
memperlihatkan pola gerakan yang dapat
diamati. Aliran turbulen hampir dapat
dijumpai pada praktek hidrolika. Dan
diantara aliran laminar dan turbulen
terdapat daerah yang dikenal dengan
daerah transisi.
Untuk menganalisa kedua jenis aliran ini
diberikan parameter tak berdimensi yang
dikenal dengan nama bilangan Reynolds
(Giles. V, 1984) sebagai berikut:
Re = ρ . D . v / μ
Dimana : Re = Bilangan
Reynolds
r = massa jenis (kg/m )
m = viskositas dinamis (N.s/m )
D = Diameter (m)
v          = kecepatan aliran (m/s)
Transisi dari aliran laminar dan aliran
turbulen karena diatas bilangan Reynolds
yang tertentu aliran laminar menjadi tidak
stabil, jika suatu gangguan kecil diberikan
pada aliran, pengaruh aliran ini semakin
besar dengan bertambahnya waktu. Suatu
aliran dikatakan stabil bila gangguan–
gangguan diredam. Ternyata bahwa
dibawah bilangan Reynolds yang tertentu
aliran pipa yang laminar bersifat stabil
untuk tiap gangguan yang kecil.
Karena transisi terganting pada gangguan-
gangguan yang dapat berasal dari luar
atau karena kekasaran permukaan
pipa,transisi tersebut dapat terjadi dalam
selang bilangan Reynolds. Dan telah
diketahui bahwa aliran laminar pada
kondisi dimana bilangan Reynolds lebih
kecil dari 2000 (>2000) dan turbulen jika
bilangan Reynolds lebih besar 4000
(>4000). Dan jika bilangan Reynolds
berada diantara 2000 dan 4000 adalah
merupakan daerah transisi.
2.      Aliran Steady dan Aliran Uniform
Aliran disebut steady (tenang) apabila
aliran semua tempat disepanjang lintasan
aliran tidak berubah menurut waktu.
Sedangkan aliran Uniform dapat diartikan
sebagai suatu keadaan aliran yang tidak
berubah diseluruh ruang. Kedua defenisi
ini sering dipakai pada keadaan aliran
turbulen dan biasanya dianggap aliran
steady yang berarti aliran steady rata-
rata.Demikian pula aliran uniform berarti
uniform rata-rata.