Lapisan batas

Dalam fisika dan mekanika zalir, lapisan batas diartikan sebagai lapisan tipis sebuah zalir yang terletak tepat di sebelah permukaan pembatas yang terbentuk dari zalir yang mengalir sepanjang permukaan. Antarhubungan zalirdengan dinding menghasilkan keadaan batas takgelincir, yakni kecepatan kosong pada dinding. Kemudian, kecepatan aliran akan meningkat secara bertele ke atas permukaan hingga kecepatannya kembali menyamai kecepatan sebagian besar aliran. Lapisan tipis yang terdiri dari zalir yang kecepatannya belum kembali menyamai kecepatanbesar disebut sebagai lapisan batas kecepatan.

Lapisan batas di sekitar tangan manusia menggunakan pengambilan gambar schlieren. Lapisan batas dirunjukkan dengan perbatasan antara terang dengan warna hijau, paling tampak di belakang tangan.

Seperti yang tampak pada gambar di samping (atas bagi pengguna gawai), udara di sebelah manusia dipanaskan sehingga terjadi aliran konvektif imbas gravitasi yang menghasilkan kapisan batas kecepatan dan panas. Angin semilir mengganggu lapisan batas yang juga dilindungi oleh rambut dan pakaian. Hal ini menyebabkan manusia merasa lebih dingin ataupun lebih panas. Pada sayap pesawat udara, lapisan batas kecepatan menjadi bagian dari aliran yang dekat dengan sayap, tempat terjadinya gangguan dari gaya kental terhadap aliran takkental di sekitarnya. Di atmosfer Bumi, lapisan batas atmosfer adalah lapisan udara (sekitar satu kilometer) di dekat tanah; terdampak oleh permukaan, aliran panas siang-malam yang disebabkan oleh panas matahari yang menghangatkan tanah, kelembapan, atau perpindahan momentum dari atau ke permukaan.

Gagasan Prandtl

Lapisan batas aerodinamik pertama kali dianggapdasarkan oleh Ludwig Prantl pada sebuah makalah yang ia persembahkan pada 12 Agustus 1904 di Kongres Matematikawan Internasional ketiga di Heidelberg, Jerman. Anggapan dasarnya menyederhanakan persamaan aliran zalir dengan membafi medan alir menjadi dua bagian. Pertama, bagian yang terletak di dalam lapisan batas yang dikuasai oleh kekentalan dan menghasilkan sebagian besar hambatan yang dialami oleh benda batas. Kedua, bagian yang terletak di luar lapisan batas dengan kekentalan yang dapat diabaikan tanpa berdampak besar terhadap pemecahan masalah.

Lihat pula

• Aerodinamika
• Terbang
• Aeronautika
• Penerbangan
• Pesawat terbang
• Astronautika
• Dinamika fluida
• Prinsip Bernoulli
• Bilangan Reynolds
• Turbulensi
• Terowongan angin
• Model terowongan angin standar
• Terowongan senjata
• Terowongan angin vertikal
• Terowongan angin subsonik dan transonik
• Terowongan angin supersonik
• Terowongan angin hipersonik
• Terowongan ekspansi

Referensi

• Chanson, H. (2009). Applied Hydrodynamics: An Introduction to Ideal and Real Fluid Flows. CRC Press, Taylor & Francis Group, Leiden, The Netherlands, 478 pages. ISBN 978-0-415-49271-3. 
• A.D. Polyanin and V.F. Zaitsev, Handbook of Nonlinear Partial Differential Equations, Chapman & Hall/CRC Press, Boca Raton – London, 2004. ISBN 1-58488-355-3
• A.D. Polyanin, A.M. Kutepov, A.V. Vyazmin, and D.A. Kazenin, Hydrodynamics, Mass and Heat Transfer in Chemical Engineering, Taylor & Francis, London, 2002. ISBN 0-415-27237-8
• Hermann Schlichting, Klaus Gersten, E. Krause, H. Jr. Oertel, C. Mayes "Boundary-Layer Theory" 8th edition Springer 2004 ISBN 3-540-66270-7
• John D. Anderson Jr., "Ludwig Prandtl's Boundary Layer", Physics Today, December 2005
• Anderson, John (1992). Fundamentals of Aerodynamics (edisi ke-2nd). Toronto: S.S.CHAND. hlm. 711–714. ISBN 0-07-001679-8. 
• H. Tennekes and J. L. Lumley, "A First Course in Turbulence", The MIT Press, (1972).
• Lectures in Turbulence for the 21st Century by William K. George