rising bubble
Dalam suatu presentasi pengenalan terkait alat untuk menghasilkan aliran udara dengan suhu dan kelembaban tertentu [1], muncul gagasan untuk mendalami perihal peran gelembung dalam mengantarkan panas pada air dan membawa uap air sehingga temperatur dan humiditas yang diingankan.
info#
Proses pembelajaran mengenai topik ini dimulai dengan mencari informasi yang dapat diakses dan mencatatnya untuk dibaca lebih dalam kemudian.
rising ball#
Telah dilakukan pengamatan dan pembuatan model sederhana untuk bola yang bergerak ke atas dalam fluida karena $\rho_b < \rho_f$ dengan menempuh lintasan zigzag sehingga dapat diperoleh hasil yang hanya dapat dibandingkan secara kualitatif [2], seperti diberikan pada gambar berikut ini.
Gambar 1. Gerak ke atas bola dalam air: eksperimen (kiri) dan simulasi (kanan).
Pengamatan gerak zigzag naik bola dan hasil simulasinya diberika pada Gambar 1. Pembandingan secara kuantitatif belum dapat dilakukan.
moving sphere#
Secara umum benda berbentuk bola yang begerak dalam fluida tenang akan mengalami gaya gesek fluida atau friksi Stokes yang dapat diperoleh dari persamaan Stokes dan syarat batasnya [3].
terminal velocity#
Dengan memilih nilai bilangan Archimedes ${\rm Ar} = 1$ dan bilangan Bond ${\rm Bo} = 5$, bentuk gelembung tetap dapat didekati dengan bentuk bola sehingga kecepatan akhirnya dapat ditentukan secara analitik dari persamaan Hadamard-Rybczynski [4].
effect of surfactant#
Surfaktan juga memberikan peran pada naiknya gelombung masih dalam asumsi berbentuk bola pada daerah bilangan Rynolds dan bilangan Peclet bernilai tinggi [5].
shapes and dynamics#
Simulasi telah dapat memberikan dinamika dan perubahan bentuk naiknya gelembung dalam fluida dengan keadaan awal tanpa kecepatan dan gelembung berbentuk bola [6].
to-do#
Beberapa hal perlu dikenal dan dipelajari, serta didalami misalnya seperti:
- hubungan kelembaban, suhu, tekanan •
pdf - bilangan Reynolds •
pdf - bilangan Bond •
doi - bilangan Archimedes •
pdf - bilangan Peclet •
html - persamaan Stokes •
html - persaman Hadamard-Rybczynski •
html - mekanisme perambatan panas •
doi
Perkembangan akan diberikan pada tulisan lain yang merujuk balik ke tulisan ini.
Gelembung dengan diameter $D$, tekanan dalamnya $p_{\rm in}$, temperatur dalamnya $T_{\rm in}$, dan densitas dalamnya $\rho_{\rm in}$ berada dalam fluida yang memiliki parameter $p_{\rm out}$, $T_{\rm out}$, dan $\rho_{\rm out}$ diberikan pada Gambar 2. Bahwa gelembung dapat berubah diameternya dari $D$ menjadi $D’$ telah pula disertakan. Gaya-gaya yang bekerja pada gelembung belum digambarkan pada ilustrasi yang diberikan.
Salah satu pendekatan yang, mungkin dapat digunakan dengan terlebih dahulu memperhatikan batasan-batasannya, adalah menerapkan hukum gas idea dalam mengaitkan antara ukuran gelembung dengan tekanannya, dengan asumsi bahwa bentuknya masih seperti bola.
notes#
- Suprijadi Haryono, “Suprijadi Haryono’s Zoom Meeting”, Zoom, 2 Jun 2022, 0930, url https://itb-ac-id.zoom.us/j/93080160595 [20220603].
- Muhammad Nur Tajuddin, Novitrian, Sparisoma Viridi, Euis Sustini, Veinardi Suendo, “Damped Zigzag Upward Motion of a Ball in Fluid: a Numerical Model”, Indonesian Journal of Physics [Indonesian J Phys], vol 20, no 1, p 17-20, Jan 2009, url https://doi.org/10.5614/itb.ijp.2009.20.1.5.
- W. J. Briels, “A moving sphere in a quiescent fluid” in Theory of Polymer Dynamics, Oct 1998, url https://cbp.tnw.utwente.nl/PolymeerDictaat/node39.html [20220603].
- Dustin Langewisch, “2.8 Spherical bubble rise in a quiescent bath”, version 130112 in Gerris examples Version 1.3.2 (131206-130125), 6 Dec 2013, url http://gerris.dalembert.upmc.fr/gerris/examples/examples/bubble.html# [20220603].
- R. Bel Fdhila, P. C. Duineveld, “”, Physics of Fluids [Phys Fluids], vol 8, no 2, p 310-321, Feb 1996, url https://doi.org/10.1063/1.868787.
- Manoj Kumar Tripathi, Kirti Chandra Sahu, Rama Govindarajan, “Dynamics of an initially spherical bubble rising in quiescent liquid”, Nature Communications [Nat Commun], vol 6, no 1, p 6268, Feb 2015, url https://doi.org/10.1038/ncomms7268.