Percobaan Reynolds

Batas dua ribu bukan sifat air melainkan sifat gangguan. Tabung yang benar-benar tenang tetap laminar sampai puluhan ribu.

simulasiBenang zat warna di dalam tabung kaca, sepanjang dua meter

satuanSI (m, m/s, °C)

Re1,33 × 10³

Re,kr9,56 × 10³

V0,031 m/s

f0,0482

lembarPI-04rev A

masukan

Sim	Besaran	Nilai
Q	Debit	60ml/s
D	Garis tengah tabung	50mm
T	Suhu air	15°C
q	Ketenangan percobaan	0,40

kondisi contoh

hasil

Laminar

Sim	Besaran terhitung	Nilai
Re	Bilangan Reynolds	1,33 × 10³
V	Kecepatan rata-rata	0,0306m/s
Vkr	Kecepatan saat mulai meninggalkan laminar	0,2202m/s
Rekr	Bilangan Reynolds kritis pada ketenangan ini	9,56 × 10³
Le	Panjang masuk sampai profilnya berkembang penuh	3,982m
Le/D	Panjang masuk itu dalam kelipatan garis tengah	79,6
f	Faktor gesekan	0,04822
δv	Tebal lapisan kental di dinding	2,426mm

yang perlu diperhatikan

Pada debit ini bilangan Reynoldsnya 1,33 × 10³. Tarik ketenangannya ke nol, yaitu keadaan pipa lapangan yang bergetar, dan alirannya meninggalkan laminar pada 2,00 × 10³; tarik ke satu dan ia bertahan sampai 1,00 × 10⁵. Airnya sama sekali tidak berubah, yang berubah hanya sekelilingnya. Suhu tuas yang satu lagi dan ia bekerja lewat kekentalan saja: debit yang sama memberi 1,00 × 10³ pada lima derajat dan 2,09 × 10³ pada tiga puluh lima, jadi pipa yang laminar pada musim dingin dapat menjadi turbulen pada musim panas.

verifikasi

6 dari 6 pemeriksaan lolos

Nilai acuan berasal dari luar aplikasi ini. Kolom hitungan dievaluasi saat halaman digambar, jadi tabel ini ikut berubah bila modelnya berubah.

Yang diperiksa	Jenis	Acuan	Nilai acuan	Hitungan	Selisih
Bilangan Reynoldsnya pulang pergi lewat kecepatan dan kekentalannya	Pulang pergi	Batasan bilangan Reynolds, V D dibagi kekentalan kinematik	1.327,235	1.327,235	nol
Kecepatan kritisnya tepat memberi bilangan Reynolds kritisnya	Pulang pergi	Membalik batasannya pada kecepatan kritis yang dihitung	9.563,525	9.563,525	nol
Batas bawah laminar pada pipa lapangan dua ribu	Nilai terbitan	Reynolds (1883); Avila dkk. (2011), Science 333	2.000	2.000	nol
Percobaan yang lebih tenang menahan laminar sampai Reynolds jauh lebih tinggi	Perilaku	Ketergantungan batas atas pada besarnya gangguan	1	1	nol
Faktor gesekan laminar tepat enam puluh empat dibagi Reynolds	Nilai terbitan	Penyelesaian Hagen-Poiseuille	0,048221	0,048221	nol
Panjang masuk laminar berbanding lurus dengan bilangan Reynoldsnya	Sifat matematis	Le/D = 0,06 Re untuk aliran laminar	79,634	79,634	nol

Seluruh pemeriksaan ini juga tersedia sebagai berkas uji yang dapat dijalankan sendiri dengan perintah npm test.

dasar perhitungan

Re =V Dνnisbah gaya kelembaman terhadap gaya kental

panjang masuk: 0,06 Re D pada laminar, 4,4 Re^(1/6) D pada turbulen

Percobaan Reynolds tahun 1883 masih dipakai seperti hari pertama karena ia bukan mengukur satu angka melainkan memperlihatkan satu peralihan. Yang diperlihatkannya sederhana: benang zat warna yang utuh sepanjang tabung, lalu mulai berayun, lalu membaur seluruhnya, dan ketiganya diatur satu bilangan tak berdimensi saja. Dua hal yang jarang disebut pantas diperhatikan di sini. Pertama, batas dua ribu yang selalu dihafalkan bukan sifat air melainkan sifat gangguan. Kalau tabungnya didiamkan sampai benar-benar tenang, alirannya tetap laminar sampai puluhan ribu, dan Reynolds sendiri mencapai tiga belas ribu. Yang dua ribu adalah batas bawah, tempat aliran laminar tidak lagi sanggup meredam gangguan sekecil apa pun, dan justru batas bawah itulah yang berguna untuk merancang, karena tidak ada pipa lapangan yang tenang. Kedua, peralihannya tidak setangkup: aliran yang sudah turbulen tetap turbulen sampai bilangan Reynolds jauh lebih rendah daripada tempat ia pertama kali menjadi turbulen. Aliran punya ingatan, dan ingatan itu tidak muncul di rumus mana pun yang ditulis dengan satu bilangan kritis.

rujukan

01Reynolds, O. (1883). An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous. Phil. Trans. R. Soc. 174, 935–982.
02Ekman, V.W. (1910). On the change from steady to turbulent motion of liquids. Ark. Mat. Astron. Fys. 6.
03Schlichting, H. (1979). Boundary-Layer Theory, edisi ke-7, bab 16.
04Avila, K. dkk. (2011). The onset of turbulence in pipe flow. Science 333, 192–196.