Dean vortices adalah aliran sekunder berbentuk pusaran (vortex) yang muncul ketika fluida mengalir di dalam pipa yang melengkung. Ketika fluida berbelok, muncul gaya sentrifugal. Gaya ini membuat fluida di bagian tengah terdorong ke arah luar lengkungan. Fluida yang lebih lambat di dekat dinding saluran mengalir kembali ke arah dalam. Pergerakan ini menciptakan pola aliran sekunder berupa dua sel pusaran yang berputar berlawanan arah
Untuk mengukur seberapa kuat efek Dean vortices, kita pakai parameter penting yang disebut Dean number (De). Ini adalah kombinasi antara efek inersia dan kelengkungan pipa.
Re merupakan reynold number dan ฮด merupakan curvature ratio, yaitu seberapa melengkungnya suatu geometri pipa coil. Ditulis dengan rumus
di merupakan diameter dari inner pipa dan Dc merupakan diameter dari rangkaian coil.
Semakin besar dean numbernya maka vortices yang terbentuk akan semakin jelas. Secara umum karakteristiknya adalah sebagai berikut:
- De < 40 : vortices tidak terbentuk dan aliran dominan laminar
- 40 < De < 100 : vortices mulai terbentuk
- De > 100 : vortices kuat dan dominan
Dampak dari terbentuknya Dean vortices sangat signifikan dalam konteks rekayasa. Dari sisi perpindahan panas, pusaran ini meningkatkan proses pencampuran fluida secara internal, sehingga mempercepat distribusi energi termal dan memperkecil ketebalan thermal boundary layer. Hal ini berujung pada peningkatan koefisien perpindahan panas, yang sangat menguntungkan pada aplikasi seperti heat exchanger atau sistem pendinginan.
Namun demikian, peningkatan kompleksitas aliran ini juga diiringi oleh konsekuensi berupa kenaikan pressure drop. Energi tambahan diperlukan untuk mempertahankan aliran akibat adanya komponen kecepatan sekunder dan interaksi viskositas yang lebih intens. Oleh karena itu, dalam perancangan sistem fluida, keberadaan Dean vortices harus dipertimbangkan secara seimbang antara manfaat peningkatan perpindahan panas dan kerugian akibat peningkatan kehilangan tekanan.
