Sensor untuk mengenali aliran laminar atau turbulen

Dalam mengamati aliran fluida dapat digunakan sensor aliran (flow sensors) atau teknik visualisasi aliran untuk mengenali apakah aliran tersebut bersifat turbulen atau laminar. Sensor tersebut yang dapat digunakan antara lain :

1. Anemometer (Flow Velocity Sensor)

Hot Wire Anemometer: Mengukur kecepatan aliran udara atau cairan dengan memanaskan kawat tipis dan mengukur pendinginannya akibat aliran fluida. Perubahan dalam kecepatan pendinginan dapat digunakan untuk menentukan karakteristik aliran.

Penggunaan dengan Arduino:

Kode dan pengkabelan akan tergantung pada model spesifik anemometer yang digunakan, tetapi prinsip dasarnya adalah mengukur perubahan resistansi atau tegangan yang dihasilkan oleh pendinginan kawat.

2. Ultrasonic Flow Meter

Prinsip Kerja: Mengukur kecepatan aliran fluida dengan mengukur perbedaan waktu perjalanan gelombang ultrasonik yang dikirimkan melawan dan searah dengan aliran fluida.

Penggunaan dengan Arduino:

Biasanya, sensor ini memiliki antarmuka digital atau analog yang dapat dibaca oleh Arduino untuk mendapatkan kecepatan aliran.

3. Differential Pressure Sensor

Prinsip Kerja: Mengukur perbedaan tekanan antara dua titik dalam pipa atau saluran aliran. Perbedaan tekanan ini dapat digunakan untuk menghitung kecepatan aliran dan menentukan apakah aliran bersifat laminar atau turbulen.

Contoh Sensor: MPX5010DP.

4. Particle Image Velocimetry (PIV)

Prinsip Kerja: Menggunakan teknik pencitraan untuk melacak partikel dalam aliran fluida dan menganalisis pola aliran. Teknik ini lebih kompleks dan sering digunakan dalam laboratorium penelitian dengan perangkat keras dan perangkat lunak khusus.

5. Flow Visualization Techniques

Smoke or Dye Injection: Menggunakan asap atau pewarna untuk mengamati pola aliran dalam cairan atau gas. Pola aliran dapat digunakan untuk menentukan apakah aliran bersifat laminar atau turbulen.

Penggunaan: Teknik ini lebih bersifat manual dan membutuhkan kamera untuk merekam dan menganalisis pola aliran.

 

Contoh Penggunaan Sensor dengan Arduino

Berikut adalah contoh sederhana menggunakan differential pressure sensor untuk mengukur aliran:

Hardware:

Arduino Uno

Differential Pressure Sensor (MPX5010DP atau sejenisnya)

Kabel Jumper

Pengkabelan:

VCC pada sensor ke 5V pada Arduino

GND pada sensor ke GND pada Arduino

OUT pada sensor ke pin analog (misalnya A0) pada Arduino

Kode Contoh:

const int sensorPin = A0;

int sensorValue = 0;

float pressure = 0; // Pressure in kPa

 void setup() {

  Serial.begin(9600);

}

 void loop() {

  sensorValue = analogRead(sensorPin);

  pressure = sensorValue * (5.0 / 1023.0); // Convert analog value to voltage

  pressure = (pressure - 0.5) * 10.0; // Convert voltage to kPa

  Serial.print("Pressure: ");

  Serial.print(pressure);

  Serial.println(" kPa");

  delay(1000);

}

Analisis Laminar vs. Turbulen

Untuk menentukan apakah aliran laminar atau turbulen, Anda bisa menggunakan bilangan Reynolds (Re), yang dihitung berdasarkan kecepatan aliran, diameter pipa, dan viskositas fluida:

• Re < 2000: Aliran Laminar
• Re > 4000: Aliran Turbulen
• 2000 < Re < 4000: Aliran Transisi

Menggunakan sensor untuk mendapatkan parameter yang dibutuhkan untuk menghitung bilangan Reynolds akan membantu dalam menentukan sifat aliran.