makalh fix mekflu

Download Makalh Fix Mekflu

Post on 27-Dec-2015

84 views

Category:

Documents

19 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

TEKNIK VISUALISASI ALIRAN DI SALURAN ANGIN DENGAN METODE OPTIK

TRANSCRIPT

TEKNIK VISUALISASI ALIRAN DI SALURAN ANGIN DENGAN METODE OPTIK Mekanika Fluida

DISUSUN OLEH :Nama: Mohamad Harist SampurnaNIM: 1101119Kelas: TP REG B 2011

JURUSAN S1 TEKNIK PERMINYAKANSEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK & GAS BALIKPAPANBALIKPAPAN2013

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, dengan segala kerendahan hati dan penuh suka cita, dan sebagai perwujudan rasa syukur kehadirat Allah SWT atas segala petunjuk, rahmat dan karunia yang diberikan oleh Allah SWT kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan makalah mekanika Flow Visualization , sebagai persyaratan untuk memenuhi kurikulum Tahun Akademik 2013 / 2014 dalam menyelesaikan mata kuliah Mekanika Fluida di Jurusan S1 Teknik Perminyakan, STT Migas Balikpapan.

Selanjutnya penulis mengharapkan saran dan kritik yang kontruktif dan inovatif dari para pembaca demi kesempurnaan di dalam berbagai aspek dari makalah ini. Apabila terdapat kesalahan baik dari segi penulisan maupun tata bahasa dalam makalah ini, penulis memohon maaf yang besar-besarnya. Balikpapan, Juni 2013

Penyusun

BAB IPENDAHULUAN

Untuk berabad-abad, aliran fluida telah dipelajari dalam berbagai cara dan hari ini, aliran fluida masih merupakan bidang penting dari penelitian. Daerah di mana aliran fluida berperan banyak. Arus gas dipelajari untuk pengembangan mobil, pesawat terbang dan pesawat ruang angkasa, dan juga untuk desain mesin seperti turbin dan mesin pembakaran. Penelitian aliran cairan diperlukan untuk aplikasi angkatan laut, seperti desain kapal dan secara luas digunakan dalam proyek-proyek teknik sipil, kimia, kedokteran dan sebagainya.Dalam semua jenis penelitian aliran fluida, visualisasi adalah alat penting dalam mekanika fluida eksperimental, yang dapat memberikan gambaran keseluruhan dari medan aliran. Visualisasi aliran mungkin telah ada selama penelitian aliran fluida itu sendiri [1-6]. Teknik visualisasi aliran eksperimental diterapkan karena beberapa alasan: Untuk mendapatkan gambaran aliran cairan di sekitar model skala dari objek nyata, tanpa perhitungan apapun; Untuk mengembangkan atau memverifikasi teori-teori baru dan lebih baik dari aliran fluida atau model. Jika aliran dapat dibuat terlihat oleh beberapa jenis teknik visualisasi aliran, akan ada kemungkinan untuk mengamati fenomena aliran yang pada dasarnya inviscid (misalnya, arus pusaran, mengalir jauh dari permukaan) serta fenomena yang didominasi oleh efek viskositas (misalnya, aliran lapisan batas, pemisahan) [1-38]. Selain pengamatan kualitatif, dalam kondisi tertentu akan mungkin untuk membuat pengukuran kuantitatif dari data visualisasi aliran serta [1-6, 8-10].

Visualisasi aliran dapat dibagi menjadi aliran permukaan dan visualisasi visualisasi off-the-permukaan. Visualisasi aliran permukaan melibatkan jumbai, pewarna fluorescent, minyak atau campuran tanah liat khusus, yang diterapkan pada permukaan model. Inspeksi visual seperti jumbai dan coating sebagai fungsiwaktu atau setelah beberapa waktu, akan memberikan informasi berharga tentang hal-hal seperti keadaan lapisan batas (laminar atau turbulen), transisi, daerah aliran terpisah dan sejenisnya. Harus diingat dalam visualisasi sehingga apa yang diamati di permukaan tidak selalu menunjukkan apa yang terjadi di dalam dirimu aliran bebas.Tipe kedua visualisasi melibatkan penggunaan pelacak seperti partikel asap, tetesan minyak atau gelembung sabun helium. Masing-masing metode ini membutuhkan pencahayaan yang tepat dan beberapa perangkat untuk merekam gambar seperti kamera diam atau video. Jika medan aliran diterangi dalam pesawat dengan masking yang tepat dari sumber cahaya adalah mungkin untuk memeriksa bagian diskrit atau irisan aliran.Metode optik dapat digunakan untuk memvisualisasikan aliran kompresibel. Tiga metode optik utama untuk visualisasi aliran adalah: bayangan, schlieren dan interferometri. Metode ini akan menjadi subjek dari bagian kedua dari artikel.Munculnya teknik komputer dan pengolahan citra digital memungkinkan untuk secara otomatis menganalisis efek visualisasi aliran dan mengekstrak informasi kualitatif dan kuantitatif, yang mungkin tidak tersedia dari pengukuran konvensional aliran [1, 5, 12, 21, 23, 30, 32, 36, 38]. Baru-baru ini, jenis baru visualisasi telah muncul: visualisasi dibantu komputer. Visualisasi aliran eksperimental adalah titik awal untuk aliran visualisasi dari simulasi numerik menggunakan komputer grafis. Di bidang dinamika fluida, komputer yang banyak digunakan untuk menghitung bidang kecepatan dan jumlah aliran lainnya, menggunakan teknik numerik untuk memecahkan persamaan Navier-Stokes. Untuk menganalisis hasil perhitungan yang rumit, teknik visualisasi komputer yang diperlukan dan sangat sering digunakan. Salah satu klasifikasi yang mungkin dari teknik visualisasi aliran adalah sebagai berikut.

I Optical metode:1. Metode bayangan2. Metode Schlieren (paralel atau terfokus, abu-abu atau warna)3. Interferometri (klasik, hologram)4. Elektronik bintik interferometri dan shearography5. Holografik dan Laser Doppler anemometry

Visualisasi FLOW adalah penting untuk menjelajahi, dan memahami perilaku cairan dan dapat bersifat kualitatif dan kuantitatif [1-52].Aliran dijelaskan dalam bagian pertama dari artikel ini [52] dianggap sebagai aliran mampat dengan konstan, kepadatan yang seragam. Kelompok lain dari aliran, yaitu aliran kompresibel memiliki kepadatan variabel yang tergantung pada kecepatan aliran. Optik indeks bias n (x, y, z) gas merupakan fungsi dari kerapatan gas. Untuk tujuan praktis, perbedaan kepadatan 2% dapat dianggap sebagai batas yang tepat antara mampat dan arus kompresibel. Hal ini terjadi jika M > 0,2 [1].Kemajuan pesat selama dekade terakhir mengenai isu yang terkait dengan penerbangan kecepatan tinggi telah membawa ke fokus kebutuhan untuk perawatan yang kompeten dari aspek fundamental dari aerodinamis dan kebutuhan untuk aplikasi ilmu-ilmu dasar dalam memecahkan masalah-masalah praktis. Metode fisik yang berbeda dan teknik yang digunakan untuk mengukur kepadatan, tekanan, kecepatan dan suhu dalam dinamika gas.Metode utama untuk visualisasi aliran ini adalah metode optik. Tiga metode optik utama adalah: bayangan, schlieren dan interferometri.Optik visualisasi aliran telah diperluas karena inovasi dari laser optik. Sinar laser sangat monokromatik dan koheren dengan konsentrasi energi tinggi. Sumber sinar laser telah berhasil telah digunakan dalam sistem visualisasi optik konvensional, tetapi mereka telah menyebabkan pengembangan metode baru sepenuhnya. Laser yang menarik sebagai sumber cahaya terutama untuk interferometri [1, 9,12,18-49].

BAB IIFLOW VISUALIZATION

Lapangan udara kompresibel sebagai obyek optikAliran udara di sekitar model aerodynamical adalah fenomena yang sangat kompleks. Dalam arti optik, aliran bidang ini adalah lingkungan yang transparan dengan indeks bias cahaya yang kompleks. Lampu indeks bias di setiap titik medan aliran adalah fungsi kerapatan udara di titik itu, yang, di sisi lain, adalah fungsi dari kecepatan, tekanan dan suhu udara [1,6,7-12]. Hubungan antara kepadatan udara (x, y, z) dan pembiasan indeks n (x, y, z) disebut persamaan Gladstone-Dale: n = 1 + KThe Gladstone-Dale K konstan memiliki nilai -1 dan berbeda untuk setiap gas. Indeks bias untuk gas, yang merupakan campuran dari beberapa komponen misalnya udara, eq. (1) menjadi: n = 1 + Ki i. The Gladstone-Dale konstan untuk udara pada suhu 288 K bervariasi antara 2,239 10-4 menjadi 2,33 10-4 m3/kg.Menurut hukum Snell, sinar cahaya, melewati nonhomogeneous lapangan dibiaskan, dibelokkan dari arah aslinya dan jalan cahaya berbeda dari sinar terganggu. Jika sebuah pesawat rekaman ditempatkan di depan sinar cahaya, setelah media yang mengganggu, tiga kuantitas dapat diukur: perpindahan vertikal sinar terganggu, defleksi sudut sinar terganggu sehubungan dengan satu terganggu dan keterbelakangan yang dibelokkan ray, yaitu pergeseran fasa antara kedua sinar, memiliki panjang jalan yang berbeda untuk optik mereka.Metode visualisasi optik didasarkan pada rekaman salah satu dari tiga jumlah (atau kombinasi dari mereka). Shadowgraph digunakan untuk fenomena pertama, metode Schlieren digunakan untuk yang kedua, dan interferometri untuk yang terakhir.Ada perbedaan yang signifikan antara metode ini, karena wayang kulit sensitif terhadap perubahan dari turunan kedua kerapatan (atau indeks bias) kedua derivatif 2n / y2, metode Schlieren sensitif terhadap perubahan kepadatan derivatif pertama n / y, dan interferometri mampu untuk mengukur kepadatan mutlak n perubahan. Jika, menggunakan metode optik, indeks bias cahaya n (x, y, z) dalam bidang aliran ditentukan, parameter fisik lain dari lingkungan diuji, signifikan untuk pengujian aerodinamis, dapat langsung ditentukan juga.

Metode ShadowgraphTertua dan paling sederhana dari semua metode optik untuk visualisasi aliran shadowgraph tombol [1-15]. Gambar 1 menunjukkan setup khas untuk metode bayangan. Sebuah sinar cahaya melewati bagian uji terowongan angin sejajar. Sebuah cermin bulat atau lensa membuat paralel cahaya. Sumber cahaya harus kecil untuk memastikan ketajaman yang baik dari gambar yang diperoleh. Pengamatan dan merekam bagian-bagian balok dibelokkan dalam layar bidang yang tegak lurus pada jarak l dari bagian tes.

Gambar 1. Pengaturan Skema sistem wayang kulit, defleksi sinar cahaya dalam bidang variabel n / y Jika bagian tes besar, rekaman adalah mustahil tanpa memfokuskan gambar ke film. Untuk tujuan ini adalah lebih baik untuk menggunakan cermin bulat kedua (atau lensa). Lensa kamera dalam kasus yang ditempatkan pada bidang fokus dari cermin kedua. Mencatat shadowgraph linear berkurang, tetapi identik dengan yang diperoleh oleh susunan disajikan dalam Gambar 1.Untuk memahami bayangan gambar, hal ini berguna untuk menganalisis jalur tiga sinar di bagian mana ada 2 2 adalah bagian dengan jumlah yang berbeda n / y (Gambar 1). Jika sinar 2 melewati b