Flow Similarity

Flow similarity adalah keserupaan dinamik antara dua aliran berbeda. Hal ini terkait dengan pengujian dalam terowongan angin. Aliran yang kita gunakan di terowongan angin umumnya tidak bisa sama dengan aliran pada kondisi nyata di udara saat terbang bebas. Namun, dengan model aliran yang dapat kita buat di terowongan angin kita menginginkan hasil pengujian yang benar-benar menggambarkan fenomena riil yang terjadi saat terbang bebas. Disinilah flow similarity diperlukan.

Bandingkan dua medan aliran yang berbeda disekitar dua benda yang berbeda pula.



Secara definisi, dua aliran yang berbeda akan sama secara dinamik jika:

1. Pola garis arus (streamline) nya sama secara geometri.

2. Distribusi dari V/V∞, p/p∞, T/T∞ dll., diseluruh medan aliran adalah sama jika di plot pada koordinat tak berdimensi.

3. Koefisien-koefisien gaya sama.
Poin 3 sebenarnya adalah konsekuensi logis dari poin 2. Jika antara dua benda berbeda memiliki distribusi tekanan dan tegangan geser tak berdimensi diseleluruh sama, maka koefisien-koefisien gayanya juga sama.

Subscript ∞ (baca: freestream) menandakan suatu properti pada aliran bebas jauh dari benda. Setiap properti kita bagi dengan properti freestreamnya untuk melakukan analisis nondimensional.

Pertanyaannya : apa saja yang harus dipenuhi agar dua aliran sama secara dinamik? Dua buah aliran akan sama secara dinamik jika dua benda dalam aliran memiliki bentuk geometri yang sama dan parameter keserupaan (similarity parameter) sama. Beberapa parameter yang dominan digunakan adalah bilangan Reynolds, Re, dan bilangan Mach, M∞. Bilangan Reynolds adalah ukuran perbandingan gaya inersia benda terhadap gaya viskositanya. Sedangkan bilangan Mach adalah ukuran kecepatan aliran jika dibandingkan dengan kecepatan suara.



Pada beberapa analisis aerodinamik sederhana, namum aplikatif untuk banyak kasus, kita dapat katakan bahwa aliran disekitar dua benda berbeda, dengan geometri skalatis yang sama, adalah sama jika Re dan M nya sama. 

Oleh karena itu, kemudian akan didapat koefisien lift, drag, dan momen yang serupa pula. Inilah sebenarnya poin kunci dari uji terowongan angin. Jika model sub-skala diuji di terowongan angin, koefisien lift, drag, dan momen yang terukur akan sama dengan keadaan nyata, sepanjang Re dan M dari aliran di seksi uji terowongan angin sama dengan aliran nyata pada kasus terbang bebas. Namun, pernyataan ini tidak sepenuhnya tepat karena masih ada parameter-parameter keserupaan lain yang mempengaruhi aliran. 

Selain itu, perbedaan freestream turbulance antara terowongan angin dengan keadaan nyata (free flight) akan memberi efek berarti pada CD dan nilai maksimum dari CL. Bagaimanapun juga, pensimulasian aliran semirip mungkin dengan keadaan nyata adalah tujuan utama dari pengujian terowongan angin.