Jumlah Petani Menurun, Seberapa Pentingkah Pekerjaan Ini di Indonesia?
Jun 2, 2016
Suka Makan Gorengan? Cek Dulu Sebelum Makan!
Jun 3, 2016

Mengenal Aliran Turbulensi, Mencari Keteraturan di antara Kekacauan

Angin Tornado via silverliningtours.com

Angin Tornado via silverliningtours.com

Angin Tornado via silverliningtours.com

Aliran turbulensi adalah salah satu fenomena alam yang paling dasar di dunia fisika, namun juga yang paling kompleks. Orang awam umumnya mengasosiasikan aliran turbulensi dengan goncangan di pesawat ketika sedang cruising. Asumsi ini tidak sepenuhnya salah, namun aliran turbulensi lebih tepatnya diasosiasikan dengan aliran fluida (air atau udara) yang acak, bergelora dan cepat.

Contoh paling sederhana dari aliran turbulensi adalah ketika kita menyalakan keran air. Ketika keran dibuka sedikit, biasanya aliran airnya terlihat teratur dan jernih, aliran ini disebut laminar, namun ketika dibuka lebar, airnya akan berbuih, cepat, dan terlihat acak, ini adalah aliran turbulensi.

Fenomena aliran turbulensi sangat umum terjadi di alam. Contohnya yaitu aliran air disungai, pergerakan angin di udara, awan panas dari gunung berapi, sampai gas-gas yang membentuk planet-planet dalam tata surya kita.

Aliran turbulensi sangat penting untuk kehidupan kita, tanpanya maka kehidupan tidak akan terjadi. Aliran turbulensi adalah heat-mixer (pengaduk panas) yang baik serta berguna untuk membawa panas. Misalnya ketika kita memasak diatas kompor minyak atau kompor gas,  wajan dan panci akan lebih cepat panas  dikarenakan adanya aliran turbulensi yang kuat dari gas.

Di bidang teknik dan engineering, aliran turbulensi memegang banyak hal penting. Aliran ini dapat dilihat di exhaust mesin jet dan roket, sayap pesawat, baling-baling helikopter serta kincir angin, lambung kapal selam dan kapal laut, serta di bagian dalam turbin penggerak pembangkit tenaga listrik.

Salah satu efek negatif dari turbulensi adalah kecenderungannya meningkatkan gaya gesek, terutama di aliran yang bersinggungan dengan suatu permukaan. Misalnya aliran udara di atas sayap, aliran air di lambung kapal, dsb. Gaya gesek ini mengakibatkan pemborosan energi karena seakan-akan ada tangan tak terlihat yang menghambat laju pesawat atau kapal. Kurang lebih 50% dari bahan bakar pesawat digunakan untuk melawan gaya gesek, sementara untuk kapal laut dan kapal selam bisa mencapai 80% atau lebih.

Walaupun aliran turbulensi telah diamati oleh para ilmuwan semenjak era Leonardo Da Vinci. Namun baru di awal abad ke-20 lah kita baru mulai mengerti tentang aliran ini secara ilmiah oleh imuwan yang bernama Ludwig Prandtl pada tahun 1904. Walaupun telah lebih dari 100 tahun sejak  aliran turbulensi dipelajari secara detail dan banyak ditemui di alam dan aktivitas teknik, sampai sekarang kita masih belum dapat mengerti tentang fenomena ini secara penuh.

Bahkan aliran turbulensi merupakan salah satu dari beberapa kasus fisika klasik yang masih belum dapat di pecahkan oleh umat manusia. Salah satu penyebabnya disebabkan oleh tingkat kompleksitas dari aliran ini yang sangat tinggi. Bahkan komputer paling canggih di dunia ini pun belum dapat mensimulasikan aliran turbulensi secara penuh dan detil.

Diperkirakan bahwa kita baru dapat memecahkan aliran turbulensi dengan menggunakan komputer sekitar dua abad lagi (dengan asumsi kecepatan dan kekuatan komputer meningkat dua kali lipat setiap 18-24 bulan berdasarkan Moore’s theorem).

Disebabkan kompleksivitas inilah maka perkembangan aerodinamik pesawat, mobil Formula Satu (F1), bahkan desain kapal memakan waktu dan biaya yang sangat tinggi. Sebagian besar dari mereka perlu dianalisa dan di tes menggunakan terowongan angina yang mahal dan canggih.

Super komputer hanya dapat digunakan untuk analisa dan prediksi awal. Bahkan setelah pesawat tersebut jadi dan diterbangkan akan ada berbagai banyak kasus baru di aerodinamikanya yang hampir bisa dipastikan banyak berhubungan dengan aliran turbulensi.

Berikut satu contoh yang bisa pembaca temukan di pesawat. Apabila anda duduk di bagian yang berdekatan dengan sayap pesawat, perhatikanlah permukaan sayapnya. Apabila terdapat sirip-sirip kecil setinggi 2-5 cm, panjang sekitar 3-5 cm, dan ketebalannya hanya 0.5-1 cm berjejer panjang, itu adalah vortex generator yang berguna untuk memberikan vortex dan mengontrol aliran turbulensi sehingga meningkatkan daya angkat pesawat.

Vortex generator ini umumnya ditambah karena ada sedikit kesalahan dalam desain sayap dan untuk memperbaikinya, pabrikan memasang mereka. Karena jika mendesain ulang sayap akan terlalu mahal dan memakan waktu.

Walupun kompleks dan terlihat menantang untuk dipecahkan, saat ini terdapat banyak ilmuawan yang mempelajari fenomena ini secara detail. Seiring dengan berkembangnya teknologi dan ilmu pengetahuan tentang turbulensi, diharapkan di masa depan kita dapat mendesain pesawat, kapal atau bahkan roket yang lebih baik, hemat energi, dan tentunya mengatasi masalah turbulensi ini.

 

Oleh:

Bagus Nugroho

Ketua Perhimpunan Pelajar Indonesia (PPI) Australia 2012-13

Beranda Inovasi
Beranda Inovasi
BERANDA INOVASI adalah portal online yang menyajikan informasi di bidang teknologi inovasi, artikel ilmiah populer, dan isu-isu seputar pangan, energi, serta lingkungan.

Leave a Reply