Dinamika Gas

 Pembahasan 1 Pendahuluan.

1. Pengantar

     Dinamika gas selalu dikaitkan dengan aliran gas dan segala akibat yang ditimbulkan

     Pada dinamika gas dibahas tentang pengaruh termal dan pengaruh reaksi kimia, sedangkan pada dinamika fluida tidak dibahas pengaruh reaksi kimia

     Bidang ilmu yang diperlukan dalam dinamika gas, adalah termodinamika, mekanika fluida, dan kimia

2. Cakupan pembahasan

     Substansi pembahasan dinamika gas adalah ketika aliran menjadi supersonic maka seluruh medan aliran didominasi oleh gelombang mach (M=v/v’) dan gelombang kejut à unsur-unsur fisik pada gas (P, V, T) mengalami perubahan dari satu kondisi ke kondisi yang lain.

     Dalam teori termodinamika perubahan unsur fisik pada gas disebabkan karena beberapa hal:

ü  Perubahan luas penampang à untuk gas yang tidak memiliki viskositas dan tanpa gesekan à aliran isentropik

ü  Gesekan à heat transfer antara lingkungan dengan system diabaikanà aliran Fanno

ü  Perpindahan panas à à untuk gas yang tidak memiliki viskositas dan tanpa gesekan à aliran jenis Rayleigh

     Prinsip dinamika gas klasik menyatakan bahwa gas merupakan kesatuan (continuum) à bisa diterima jika asumsi jarak bebas antar atom rata-rata sangat kecil.

     Fakta gas menunjukkan bahwa jarak bebas antar atom adalah fungsi tekanan dan temperature, sehingga pembahasannya melibatkan prinsip teori kinetic gas dan mekanika statistic à dasar modern science SUPERAERODYNAMICS

     Batasan pembahasan.

ü  Jika jarak antar partikel di beri simbul s dan karakteristik panjang aliran diberi symbol L maka perbandingan s dan L dikenal sebagai bilangan Knudsen (K)

ü  K ≤ 0,01 à dinamika Gas

ü  0,01 ≥ K ≥ 1 à aliran tergelincir

ü  K ≥ 1 à aliran molekul bebas

3. Penerapan

     Perencanaan mesin propulsi à konsep termodinamika yaitu objek/mesin yang dirancang diam sedangkan gas dianggap mengalir di dalam mesin à focus pada sifat temodinamika aliran

     pesawat terbang/aerodinamika à focus pada objek/pesawat yang dirancang denga target bagaimana pesawat bisa meluncur dengan kecepatan tinggi tanpa hambatan, sehingga asumsi yang diambil adalah gas dianggap diam sedangkan objek/pesawat dianggap bergerak à focus pada kontur konstruksi pesawat

     pembangkitan laser à pembangkitan laser dengan elektrik konvensional tidak mampu memberikan daya yang tinggi, maka para ahli laser berkonsentrasi pada pembangkitan laser dengan dinamika gas dengan prinsip geombang kejut dan ekspansi mendadak

4. Prinsip dasar

     Fluida à media yang mempunyai sifat mampu alir (flowable) kerena tidak memiliki kemampuan menahan tegangan geser sehingga mudah mengalami deformasi langsung (bedakan dengan solid yang tidak memiliki sifat mampu alir)

     Fluida dibagi menjadi dua macam liquids (zat cair) dan gas

     Liquids à uncopressable à ρ = c, Gas à compressable à ρ ≠ c

     Beberapa-besaran penting dalam fluida

ü  Massa jenis (density)

 

 

 

 

 

 

 

ü  Kekentalan (viscosity) dan tegangan geser (shear stress)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                      

 

 

 

 

 

                                                                            

ü Lapisan batas (boundary layer)

E:\KULIAH\Semester II\mata kuliah semester 2\mekflu\dinamika gasAkibat adanya viskositas pada aliran fluida maka terjadilah lapisan batas.

 

 

 

 

Dalam aliran gas, daerah lapisan batas ini sangat kecil, maka gaya kekentalannya sering diabaikan.