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 ρb<ρf 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 Ar=1 dan bilangan Bond 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.

 
image/svg+xml pout ρout pin Tin D ρin Tout σ D'
Gambar 2. Gelembung berapat massa ρin dalam cairan berapat massa ρout.

Gelembung dengan diameter D, tekanan dalamnya pin, temperatur dalamnya Tin, dan densitas dalamnya ρin berada dalam fluida yang memiliki parameter pout, Tout, dan ρout 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#

  1. Suprijadi Haryono, “Suprijadi Haryono’s Zoom Meeting”, Zoom, 2 Jun 2022, 0930, url https://itb-ac-id.zoom.us/j/93080160595 [20220603].
  2. 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.
  3. 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].
  4. 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].
  5. 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.
  6. 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.
Cite as: viridi, "rising bubble", bugx, 3 Jun 2022, url https://dudung.github.io/bugx/0077 [20221011].