Apa itu turbulence (gelora) pesawat?

MEMAHAMI TURBULENCE (GELORA) 

Anda berada dalam sebuah kapal terbang dan merasai 'gegaran'. Menjenguk ke arah tingkap, tiada apa-apa yang aneh dilihat sedang berlaku. Apa yang sebenarnya sedang berlaku?

• Cecair dan gas biasanya mempunyai dua jenis gerakan iaitu:

a. Laminar flow (aliran lamina): stabil dan lancar

b. Turbulent flow (aliran gelora): seperti lingkaran yang tidak tersusun

(Lihat gambar batang mancis di bawah.)

• Aliran lamina (stabil) kelihatan licin dan lancar dengan zarah-zarah bendalir bergerak selari secara mantap ke arah permukaan jasad, manakala aliran gelora boleh dikatakan sebagai aliran kalut (chaotic) dengan pergerakan zarah-zarah adalah tidak mantap di dalam keadaan zig-zag yang tidak dapat diramalkan. Kawasan aliran di antara aliran lamina dengan aliran gelora pula dinamakan kawasan perantaraan (transitional flow; lihat rajah di ruangan komen). 

• Di dalam zon lapisan sempadan lamina, halaju garisan arus adalah selari antara satu sama lain. Namun, halaju garisan arus berpusar dan tidak seragam berlaku di dalam lapisan sempadan gelora. 

INERSIA & KELIKATAN (Inertia & Viscosity)

• Dalam setiap cecair atau gas yang mengalir, ada dua daya yang saling bertentangan iaitu daya inersia dan daya kelikatan. Inersia ialah kecenderungan bendalir untuk terus bergerak; ia menyebabkan ketidakstabilan.

• Misalnya, madu yang dituang ke dalam cawan mempunyai kelikatan yang tinggi dan kemungkinan besar adalah laminar; faktor kelikatan akan 'menang'. 

Sebaliknya, bagi bendalir yang kurang likat seperti air atau udara, faktor inersia akan 'menang'; menyebabkan ketidakstabilan dan seterusnya membentuk gelora. 

NOMBOR REYNOLDS 

• Kita menggunakan Nombor Reynolds (Re) untuk menentukan aliran bendalir sama ada laminar atau gelora. Nombor Reynolds ini boleh ditakrifkan sebagai nisbah antara daya inersia per daya kelikatan.

• Madu yang dituang ke dalam cawan mempunyai Re ~ 1, manakala Re bagi air yang dituang ke dalam cawan ialah hampir 10, 000. Semakin tinggi nilai Re, semakin besarlah kemungkinan gelora berlaku.

• Nombor Reynolds ini adalah berguna untuk memahami senario yang ringkas, namun, kurang berkesan dalam banyak keadaan. Faktor penting lain seperti graviti dan putaran Bumi juga perlu dipertimbangkan.

HARAPAN MASA HADAPAN

• Ahli sains berpendapat simulasi berkomputer aliran gelora dapat membantu pengecaman corak yang kemudiannya menyumbang terhadap pembangunan suatu teori yang menyusun atur dan menyatukan ramalan-ramalan bagi keadaan-keadaan berbeza.

• Seperti mana kita mampu membangunkan model untuk memerihalkan orbit planet dan medan elektromagnet, kita juga berharap agar gelora ini dapat difahami dengan lebih sistematik pada masa hadapan.

Sumber:

Facebook Majalah Sains