CC00-Introduction to Fluid Mechanics Kelas B

Faculty of Engineering University of IndonesiaFaculty of Engineering University of IndonesiaMechanical Engineering DepartmentMechanical Engineering Department

INFORMASI UMUM PERKULIAHAN1. Mata Kuliah : Mekanika Fluida2. Kode/Kredit : MCS220804/4 sks3. Dept/Sem : Teknik Mesin /44. Prog/Periode : S1 /Smt. Genap 2010-20115. Hari/Waktu : Kelas B.1 Selasa/13.00-14.50 2. Selasa/15.00-16.506. Dosen : Prof. Dr. Ir. Budiarso, M.Eng (BUD)

Dr. Ir. Warjito, M.Eng (WAR)

7. Deskripsi :Mekanika fluida adalah salah satu cabang ilmu mekanika terapan yang digunakan untuk menyelidiki, menganalisis serta mempelajari sifat dan kelakuan fluida. Fluida yang ditelaah dapat merupakan fluida yang bergerak atau diam, atau akibat yang ditimbulkan oleh fluida itu pada batasnya8. Tujuan :Kuliah Mekanika Fluida bermaksud untuk melengkapi kemampuan seorang mahasiswa agar mampu menerapkan hukum dasar Mekanika Fluida dalam perhitungan rancang bangun praktis mekanika fluida serta mampu menganalisis perilaku fluida dan mengembangkan pengetahuannya dalam bidang mekanika fluida Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng


Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Lab. Mekanika Fluida Teknik Mesin-FTUI Dr.Ir. Harinaldi, M.EngDr.Ir. Harinaldi, M.Eng

9. Buku Ajar *) dan Referensi :1) Munson, B.R., Fundamentals of Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc. 2004 *)2) Kumar, K.L., Engineering Fluid Mechanics, Eurasia Publishing House Ltd., 2000 3) Smits, A.J., A Physical Introduction to Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc. 2000

10. Metode Pembelajaran : Team Based Learning (TBL)Evaluasi untuk menentukan nilai akhir seorang mahasiswa dilakukan melalui 1) IRAT : 15 % 4) Tugas : 5 % 7) PR : 5 % 2) CC : 10 % 5) UTS : 25 % 3) ITA : 5 % 6) UAS : 35 %

11. Nilai :1. Nilai A : 90 – 100 6. Nilai C+ : 65 - 692. Nilai A- : 85 – 89 7. Nilai C : 55 - 643. Nilai B+ : 80 – 84 8. Nilai C- : 45 - 544. Nilai B : 75 – 79 9. Nilai D : 30 - 445. Nilai B- : 70 – 74 10. Nilai E : 0 - 29

12. Keterangan IRAT : Individual Readiness Assurance TestMahasiswa diberi tugas untuk membaca topik yang akan diberikan sebelum pengajaran dilaksanakan, melalui kegiatan ini mahasiswa diharapkan paling tidak telah membaca dan mencoba mengerti topik kuliah yang diberikan pada hari tersebut. Melalui kegiatan ini setiap mahasiswa akan mengerjakan test secara individual.

ITA : In Class Team AssignmentMahasiswa secara berkelompok akan mengerjakan test individual dalam satu tim, melalui kegiatan ini diharapkan akan terjadi proses pembelajaran bersama (proses transformasi). Tim akan menjadi sebuah kelompok yang padu dan powerful.

CC : Crash CourseMelalui kegiatan ini akan dievaluasi penyerapan perkuliahan yang diberikan pada minggu-minggu sebelumnya

Kuliah dibagi dalam 2(dua) kelas paralel, kelas A dan B




Metode TBL


Ming gu Kuliah ke,

kelas B,Materi/Silabus Tugas

BacaAktivitas Kelas

Cat.

I1 B.1 Feb

PendahuluanPengantar Perkuliahan : Informasi Umum, SAP, Refreshing TBL

BUD

II

2 B.1 Feb

Fluida dan Sifat-sifatnyaDefinisi, Besaran dan Satuan, Tegangan Geser pada Fluida Bergerak, Fluida Newtonian dan Non-Newtonian, Kemampu-mampatan, Tegangan Permukaan

BUD

3. B. 8 Feb

Statika Fluida-1

Tekanan Pada Satu Titik, Persamaan Dasar Hidrostatik, Variasi Tekanan Dalam Fluida Diam, Pengukuran Tekanan, Manometer

Ref.1 Bab 1

Ref.1 Bab 2.1 s/d 2.12

IRAT-01ITA-01CC-01

BUD

PR-1

III

4 . B.8 Feb

Statika Fluida-2

Gaya Hidrostatis pada Permukaan Bidang dalam Fluida Diam, Gaya Hidrostatik pada Permukaan Melengkung

BUD

5. B.18 Feb

Statika Fluida-3

Buoyancy dan stabilitas, Ketinggian Metasentrik Benda Mengapung, ariasi Tekanan dalam Fluida yang Bergerak Sebagai Badan-Kaku, Percepatan Linier yang Uniform, Putaran yang Merata terhadap Sebuah Sumbu Benda, Vortex Motion

IRAT -02 ITA-02CC-02

BUD

PR-2

13. Satuan Acara Perkuliahan : Mekanika Fluida (4 sks)



IV

6. B.18Feb

Konsep Dasar Aliran Fluida-1

Kinematika Aliran: aliran Deskripsi aliran (pendekatan langrangian dan eulerian), dimensi aliran, steadiness and uniformity, streamlines-streaklines-pathlines

Ref.1 Bab

4.1 s/d 4.4

BUD

7. B.22 Feb


Kinematika Aliran: Volume Kendali, Teorema, Transport Reynolds, Fungsi Arus (stream function)

IRAT-03ITA-03CC-03

BUDPR-3

V

8. B.22 Feb

Konsep Dasar Aliran Fluida-3Dinamika Aliran: Hukum Kedua Newton pada aliran – Persamaan Bernoulli, Tekanan Statik, Stagnasi, Dinamik dan Total, Jet Bebas, Confined Flow

Ref.1 Bab

3.1 s/d 3.8

BUD

9 B.1Maret


Dinamika Aliran: Pengukuran laju aliran, Garis energi dan Garis tingkat Hidrolik, Keterbatasan persamaan Bernoulli

IRAT-04ITA-04CC-08

BUD

PR-4

VI

10 B.1 Maret

Konsep Dasar Aliran Fluida-5Dinamika Aliran: Analisa volume kendali tertentu, persamaan kontinuitas, persamaan momentum linier dan momen dari momentum Ref.1

Bab 5.1 s/d

5.4

BUD

11 B. 8 Maret


Dinamika Aliran: persamaan energi, aliran irreversible

IRAT-05ITA-05CC-05,

BUDPR-5



VII12 B.8 Maret

Analisis Dimensional, Keserupaan dan Pemodelan-1Analisa dimensional dan keserupaan hidrolik, The Power-Product Method, Teorema Pi-Buckingham

Ref.1 Bab 7.1 s/d 7.9

BUD

VIII

13 B.15Maret

Analisis Dimensional, Keserupaan dan Pemodelan-2Grup tak berdimensi, korelasi data eksperimental, pemodelan dan keserupaan, beberapa kajian model

IRAT-06ITA-06CC-06

BUDPR-6

14 B.15 Maret

ReviewBUD

IX15 B.22Maret

Ujian Tengah Semester BUD

X

16 B.29Maretl

Analisis Differensial - 1Kinematika elemen fluida, kekekalan massa, kekekalan momentum linier

Ref.1 Bab 6.1 s/d 6.4dan 6.8 s/d 6.9

IRAT-07ITA-07 CC-07

WAR

17 B.29 Maret

Analisis Differensial - 2Aliran inviscid, persamaan gerak Euler, persamaan Navier-Stokes, beberapa aliran viskos sederhana

WAR PR-7


XI

18 B.5April

Aliran Viskos di dalam pipa - 1Sifat-sifat umum aliran viskos di dalam pipa, aliran laminar berkembang penuh, persamaan Navier-Stokes, Pertimbangan Energi

Ref.1 Bab 8.1 s/d 8.6

IRAT-08ITA-08CC - 08

WAR

19 B. 5April

Aliran Viskos di dalam pipa - 2Transisi dari Aliran Laminar ke Aliran Turbulen, Aliran Turbulen Berkembang Penuh, Tegangan Geser Turbulen, Profil Kecepatan Turbulen, Analisis dimensional aliran pipa, Diagram Moody

WAR

XII

20 B.12April

Aliran Viskos di dalam pipa - 3Sistem pipa, pengukuran aliran pipa

IRAT-09ITA-09

WARPR-8

21 B.12 April

Aliran Melewati Benda Terendam – 1Sifat umum aliran luar, konsep lift dan drag, sifat lapisan batas, persamaan lapisan batas

Ref.1 Bab 9.1 s/d 9.4

WAR

XIII22 B.19April

Aliran Melewati Benda Terendam – 2Drag gesekan, drag tekanan dan koefisien drag

ITA-09AWAR


XIV

23 B.19 April

Aliran Melewati Benda Terendam – 3Lift, distribusi tekanan permukaan, sirkulasi

ITA-09B CC-09

WAPR-9

24 B.26April

Pengukuran dan Visualisasi AliranPrinsip-prinsip Pengukuran Tekanan, Kecepatan dan Kapasitas , Alat-alat Ukur Aliran (Tabung Pitot, Venturi, Orifis, Nosel, HWA, LDV), Teknik Visualisasi Aliran

WAR

XV

25 B 26 april

Presentasi Tugas Kelompok BUD/WAR

26 B. 3 Mei

Presentasi Tugas Kelompok BUD/WAR

XVI27 B.3 Mei

Review BUD/WAR

XVI28 B.10 Mei

Ujian Akhir Semester BUD/WAR



Kalkulus (4) Aljabar Linier (4)MatematikaTeknik (4)

Mekanika Fluida(4)

Sistem InstalasiFluida* (3)

Skripsi (6)

Kimia (2)

Fisika 1*:Panas &Mekanik (4)

Material Teknik (4)

MenggambarMesin* (3)

Agama (2)

Bhs. Inggris (3)

Olah Raga atauSeni (1)

Statistik &Probabilitas (2)

MenggambarTeknik* (2)

TermodinamikaDasar (4)

Fisika 2*:Listrik,Magnet, Gel &

Optik (4)

PerancanganMekanika (6)

Industrial Safety,H&E (2)

MKU Terintegrasi(6)

Perpindahan Kalordan Masa (4)

Kinematika &Dinamika (4)

Proses Produksi*(5)

Metrologi &Pengukuran* (3)

Teknik TenagaListrik (2)

PengendalianSistem (4)

Getaran Mekanis(2)

Pemilihan Bahan &Proses (4)

ManajemenProyek* (3)

Mesin KonversiEnergi* (4)

Mekatronika* (4)

Tugas Merancang(4)

SistemPemeliharaan (2)

ManajemenSistem Informasi

(3)

Etika & Hukum (2)

Pilihan 1 s/d 3(12 @ 4)

Kapita SelektaIndustrial (2)

Kerja Praktek (2)

Pilihan 4&5(8 @ 4)

Semester 1 Semester 2 Semester 3 Semester 4 Semester 5 Semester 6 Semester 7 Semester 8

Gambar 3.2.2 Diagram Alir Mata Kuliah Program Studi Teknik Mesin



Phenomenon

How do birds fly ?

How do fish swim ?

How do they steer themselves ?

UnderstandingStreamlined bodies

Force on an immersed body

Action and reaction thrust from the surroundings

Application

Phenomenon

Waterfalls, winds . . .

Can we harness (exploite the power of) them ?

Understanding

Fluid Energy Conversion

Water : potential energy

Wind : kinetic energy

Application

Fluid Machinery

Phenomenon

Experience of loss of weight while bathing in a swimming pool

UnderstandingArchimedes Principles

Metacenter and floating stability

Application

Design of floating bodies, stability in rolling, pitching and yawing

Phenomenon

A Flow change in nature with velocity change

Understanding

Laminar flow

Turbulence

Reynolds Number

Application

Methods and devices to create controlled turbulent flows

Phenomenon

Spining ball experience curved trajectory when moving forward

Understanding

Production of lift by Magnus Effect

Application

Joukowski Transformation

High lift to drag ratio shapes of

bodies

Phenomenon

What are the origins of tornadoes, hurricanes ?

Understanding

Pressure gradient

Free and forced vortex

Application

Weather prediction and prevention of disaster

What else ?

From Nano to Macro FluidicFrom Creeping to Chaotic Flow

34

Aplikasi Mekanika Fluida

35

MEE22013

36

MEE22013

37

Energi alam

Dengan media fluida

Enerji out-put (mek,elek. dll.) yg dpt dimanfaatkan untuk kehidupan manusia

Pemahaman sifat fluida

Sebagai dasar untuk pembuatan alat yg dpt dipakai dan efisien

MEE22013

38

L = V t (m)

V = kecepatan angin (m/s)

MEE22013

Massa dalam kolom udara (M) = V t (D2/4) (kg)

L

V FTUI

A = D2/4

Kolom udara

Energi kinetika kolom udara =

M V2/2 = (/8) V3 D2 t (kg m2/t2 = N m)

Energi (P) = Energi kinetika/waktu

= (/8) V3 D2 ( Nm/s = W)

Contoh 1.1Contoh 1.1

39

MEE22013

Maka daya yang dihasilkan setiap kincir

P = (/8) 1,2 (3)2(8)3 = 2171,5 W = 2,1715 kW

Jika

kecepatan angin V = 8 m/s

udara = 1,2 kg/m3

D = 3 m

Jika efisiensi kincir 30 % , maka daya setiap kincir

= 2,1715/3 = 0,724 kW

Untuk satu desa dengan penduduk 200 orang

200/5 = 40 keluarga x 400 W/kel. = 16 kW

Maka untuk satu desa tersebut diperlukan 16/0,724 = 22 kincir angin

40

MEE22013

41

• Mekanika Fluida :

Ilmu mekanika terapan yang digunakan untuk menyelidiki dan mempelajari sifat serta kelakuan fluida baik dalam keadaan diam maupun bergerak

MEE22013

• Fluida :Suatu zat yang tidak tahan terhadap gaya geser. Seberapun kecilnya gaya geser akan menyebabkan perubahan bentuknya.

Mekanika Fluida dibagi 3 kategori : 1. Statika Fluida :

Sifat fluida pada saat elemen2 fluida dlm keadaan relatif diam satu dengan yang lain atau dengan batasnya.

2. Kinematika Fluida : Mempelajari tentang geometri gerakan

fluida

3. Dinamika Fluida : Pengetahuan yang berhubungan dengan

gaya yang bekerja baik dari atau pada fluida yang bergerak

Aliran fluida diklasifikasikan :

Aliran Fluida (tunak = steady/ tak tunak = Unsteady)

Inviscid =0 (ideal)

Incompressible

( = constant)

Compressible

( constant)

Viscous 0 (real)

Non - Newtonian

( d /dy)

Newtonian

= ( d /dy)

Laminar (Low Re)

Turbulent (High Re)

= constant

constant

= constant

constant

Re = Reynolds Number

MASALAH MASALAH MEKANIKA FLUIDAMEKANIKA FLUIDA

FORMULASI FORMULASI MATEMATIKMATEMATIK

EKSPERIMENTALANALITIKAL

(TEORI)KOMPUTASI

(CFD)

Date post:	23-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	ashrafsaber
View:	37 times
Download:	0 times

CC00-Introduction to Fluid Mechanics Kelas B

Documents