Bilangan Strouhal dalam Mekanika Fluida - Panduan Komprehensif

Memahami Angka Strouhal dalam Mekanika Fluida

Angka Strouhal (St) adalah angka tak berdimensi yang menggambarkan mekanisme aliran osilasi. Diberi nama dari Vincenc Strouhal, angka Strouhal penting dalam studi dinamika fluida, terutama dalam fenomena seperti pelepasan pusaran, penukar panas, dan desain bilah turbin. Angka Strouhal diberikan oleh rumus:

Di sini, f adalah frekuensi karakteristik dari osilasi, L adalah panjang karakteristik (seperti diameter sebuah silinder), dan V adalah kecepatan aliran. Angka Strouhal yang dihasilkan tidak memiliki satuan dan memberikan wawasan tentang karakteristik aliran dan osilasinya.

Memecah Rumus

• f: Ini adalah frekuensi pelepasan pusaran atau osilasi yang diukur dalam hertz (Hz atau 1/s).
• L: Panjang karakteristik ini biasanya diukur dalam meter (m).
• V: Kecepatan aliran diukur dalam meter per detik (m/s).

Perhitungan Contoh

Pertimbangkan sebuah silinder dengan diameter L = 0,05 meter dalam aliran fluida dengan V = 2 m/s, dan frekuensi pelepasan pusaran, f = 10 Hz:

• f = 10 Hz
• L = 0,05 m
• V = 2 m/s

Angka Strouhal dihitung sebagai:

Angka Strouhal sebesar 0,25 menunjukkan dinamika aliran osilasi, umum pada struktur silindris yang terkena aliran fluida.

Aplikasi Kehidupan Nyata

Angka Strouhal sangat berguna dalam rekayasa dan sains lingkungan. Misalnya, rotor helikopter, sayap pesawat, dan insinyur jembatan harus mempertimbangkan angka Strouhal untuk menghindari efek resonansi yang dapat menyebabkan kegagalan struktural. Demikian pula, hewan air seperti ikan dan lumba lumba telah berevolusi untuk mempertahankan angka Strouhal yang optimal untuk propulsi yang efisien.

FAQs

Kesimpulan

Angka Strouhal adalah aspek fundamental dari mekanika fluida yang secara signifikan mempengaruhi desain dan analisis berbagai sistem rekayasa yang terkena aliran fluida. Memahami penggunaannya dan implikasinya dapat membantu menciptakan desain yang lebih efisien dan aman.