Aliran Vortex

Dalam dinamika fluida, vortex adalah sebuah daerah di dalam fluida dimana sebagian besar aliran bergerak memutar terhadap sumbu imajiner. Pola gerakannya disebut aliran vortex.Vortex dibentuk oleh fluida termasuk cairan, gas, dan plasma. Beberapa contoh umum adalah lingkaran asap, pusaran air, angin pada badai dan tornado, atau sayap pesawat terbang. Vortex adalah sebuah komponen utama dalam aliran turbulen.  Gerakan vortex berputar disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan antar lapisan fluida yang berdekatan.

Dalam pusaran tersebut, kecepatan fluida yang terbesar berada di samping sumbu imajiner, dan penurunan kecepatan berbanding terbalik terhadap jarak dari sumbu imajner. hubungan antara jari-jari vortex dan kecepatan vortex adalah apabila jari-jari vortex semakin besar, maka kecepatan vortex semakin kecil, begitu juga dengan sebaliknya apabila jari-jari vortex semakin kecil, maka kecepatan fenomena vortex semakin besar.

Pusaran sangat tinggi di wilayah inti sekitar sumbu, dan hampir nol di ujung pusaran; sementara tekanan turun tajam saat mendekati wilayah itu. Setelah terbentuk, vortex dapat berpindah, meregang, berputar, dan berinteraksi secara kompleks. Sebuah Vortex bergerak membawa serta momentum sudut dan linier, energi, dan massa di dalamnya.

Sifat-sifat dari pusaran air:

1. Tekanan air di dalam pusaran yang paling kecil adalah di pusat pusaran dan semakin meningkat seiring dengan semakin besarnya jarak pusaran dari pusat. Hal ini sesuai dengan prinsip Bernoulli, dimana tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan.

2. Pusat dari setiap pusaran dapat dianggap mengandung garis pusaran dan setiap partikel air dalam pusaran dapat dianggap berotasi digaris pusaran.

3. Dua atau lebih pusaran yang kira-kira sejajar dan berotasi/berputar dalam arah yang sama akan bergabung untuk membentuk sebuah pusaran tunggal.

4. Gerakan rotasi pada pusaran menimbulkan energi yang cukup besar. Apabila suatu benda diletakkan di sekitar pusaran, maka pusaran air seolah-olah menyedot benda tersebut, berputar-putar menuju inti.

Aliran vortex dapat dijelaskan dengan prinsip-prinsip Hukum Bernoulli dengan mempertimbangkan perubahan kecepatan aliran dan tekanan dalam pusaran aliran tersebut.

Dalam aliran vortex, fluida berputar secara spiral atau melingkar di sekitar sumbu tertentu. Ketika fluida berputar, kecepatan aliran di sekitar pusaran vortex meningkat seiring dengan pendekatan ke pusat pusaran dan menurun saat menjauh dari pusat. Prinsip-prinsip Hukum Bernoulli dapat membantu menjelaskan fenomena ini:

1. Hubungan antara Kecepatan Aliran dan Tekanan: Menurut Hukum Bernoulli, jika kecepatan aliran fluida meningkat, tekanan fluida pada titik tersebut akan menurun. Dalam aliran vortex, kecepatan aliran meningkat saat mendekati pusat pusaran. Oleh karena itu, tekanan di sekitar pusaran vortex akan menurun. Hal ini bisa diamati pada tornado, di mana tekanan di pusat pusaran menjadi sangat rendah.

2. Prinsip Kontinuitas: Prinsip Kontinuitas menyatakan bahwa volume aliran fluida yang masuk ke suatu area harus sama dengan volume aliran fluida yang keluar dari area tersebut. Dalam aliran vortex, ketika fluida berputar, area penampang aliran di sekitar pusaran akan berkurang karena kecepatan aliran meningkat. Dengan demikian, untuk mempertahankan volume aliran yang konstan, kecepatan aliran fluida di sekitar pusaran harus meningkat.

Kombinasi dari kedua prinsip ini menghasilkan perubahan kecepatan aliran dan tekanan dalam aliran vortex. Peningkatan kecepatan aliran menyebabkan penurunan tekanan di sekitar pusaran, dan sebaliknya. Fenomena ini membentuk gaya sentrifugal yang mempertahankan aliran vortex.

Namun, penting untuk diingat bahwa prinsip-prinsip Hukum Bernoulli secara ideal berlaku pada aliran fluida yang tidak memiliki gesekan internal yang signifikan. Pada aliran vortex sebenarnya, ada banyak faktor kompleks yang mempengaruhi aliran, seperti viskositas fluida, turbulensi, dan interaksi antara partikel-partikel fluida. Oleh karena itu, untuk memahami aliran vortex secara menyeluruh, perlu melibatkan konsep-konsep yang lebih lanjut dalam mekanika fluida.

MENERIMA JASA PEMBUATAN TABUNG DARI BAHAN AKRILIK LEMBARAN

HUBUNGI PADA KONTAK