Apakah yang dimaksud dengan bilangan Reynolds? Untuk apa bilangan ini digunakan? dan apakah ada rentang khusus untuk pengkategoriannya? (misal low Reynolds number)
1 Like
Hai, bilangan Reynolds merupakan bilangan tanpa dimensi yang didefinisikan sebagai perbandingan inersia dengan viskositas pada suatu aliran fluida, atau dapat kita tuliskan sebagai
\mathrm{Re}=\frac{\mathrm{efek \; inersia}}{\mathrm{efek \; viskositas}}=\frac{\frac{\rho U^2}{L}}{\frac{\mu U}{L^2}}=\frac{\rho U L}{\mu}
dengan \rho adalah massa jenis fluida, U adalah besar kecepatan karakteristik pada aliran, L adalah panjang karakteristik pada aliran, dan \mu adalah viskositas dinamis fluida.
Dari definisinya, bilangan ini digunakan sebagai alat bantu untuk menentukan apakah efek nersia ataukah efek viskositas fluida yang paling berperan pada suatu aliran, ataukah efek inersia dan efek inersia sama-sama berperan penting. Biasanya jika bilangan Reynolds tinggi (efek inersia dominan) aliran dapat menjadi turbulen sementara aliran laminar biasanya ditemukan pada bilangan Reynolds yang rendah atau ketika efek viskositas dominan (walaupun aliran turbulen bisa dipicu pada bilangan Reynolds yang cukup rendah apabila ada gangguan yang cukup, misalnya yang ditunjukkan pada studi berikut → https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0018770).
Bayangkan contoh berikut, bila kita punya ember cukup besar yang diisi air hingga penuh, kemudian di permukaan air ada perahu mainan yang terapung. Perahu ini kita beri dorongan, kemudian beberapa saat setelahnya kita lepaskan dorongan tersebut, maka perahu mainan tersebut bersama air di sekitarnya masih akan bergerak (walaupun pada akhirnya setelah beberapa waktu, perahu tersebut dan air di sekitarnya akan berhenti bergerak). Contoh ini menunjukkan bahwa inersia cukup dominan ketika perahu didorong karena perahu dan air di sekitarnya cenderung mempertahankan gerak bahkan ketika dorongan yang diberikan tidak ada lagi. Tetap bayangkan bila eksperimen ini kita lakukan untuk cairan lain yang lebih kental misalkan madu. Kemudian bayangkan kita dorong perahu mainan tersebut dengan gaya yang sama dengan ketika cairannya adalah air. Maka setelah gaya dorong tersebut kita lepaskan, perahu dan madu di sekitarnya akan berhenti dalam rentang waktu yang lebih pendek dibanding dengan ketika cairannya adalah air. Eksperimen ini mendemonstrasikan perbedaan dominasi efek inersia dan viskositas pada aliran yang melibatkan air dan madu.
Apakah ada rentang khusus untuk pengkategoriannya? Dari pengalaman saya (bisa dicek juga di berbagai artikel ilmiah), tidak ada batas yang lugas mengenai pada rentang nilai berapa bilangan Reynolds number disebut sebagai rendah (low), menengah (moderate), maupun tinggi (high). Misalkan pada kasus aliran fluida di sekitar bola yang diam, kriteria bilangan Reynolds number rendah adalah sekitar \mathrm{Re} \lt 0.1. Lebih dari itu, efek inersia tidak bisa diabaikan lagi (baca kajian mengenai “Oseen correction”). Akan tetapi, di kasus lain, misalkan organisme akuatik kecil yang berenang aktif, batas bawah ini sedikit berbeda. Jadi, rentang untuk kategori bilangan Reynolds rendah, menengah, dan tinggi ini sangat bergantung kasus aliran yang ditinjau.
2 Likes
Lalu apakah arti dari panjang karakteristik aliran (L) pada persamaan Re tersebut?
Jika dapat dikaitkan dengan contoh eksperimen yang dijelaskan di atas, maka besaran dari objek manakah yang merupakan panjang karakteristik aliran?
Panjang karakteristik adalah besaran panjang yang menjadi ciri khas kasus aliran yang ditinjau. Misalkan pada kasus aliran di sekitar bola yang diam, maka panjang karakteristik ini adalah diameter atau jari-jari bola. Contoh lain pada kasus aliran fluida dalam pipa, panjang karakteristik ini adalah diameter atau jari-jari pipa. Contoh lain lagi, kasus aliran udara di sekita sayap pesawat, chord length sayap dapat dipilih sebagai panjang karakteristik.
2 Likes