Terdapat beberapa konsiderasi dalam mendesain water tunnel, seperti; Bilangan Reynolds (Re), Ukuran Dimensi Komponen, Entrance Length (Lh), Debit Air (Q), dan apakah aliran sudah fully developed.
Bilangan Reynolds (Re), untuk perpipaan memiliki pengkategorian seperti berikut:
– Re < 2300, untuk aliran laminar
– 2300 < Re < 4000, untuk aliran transisi
– Re > 4000, untuk aliran turbulen
Bilangan Reynolds sendiri memiliki formula (untuk dalam Pipa):
Re = [rho (Kg/m3) ยท v (m/s) ยท Dh (m)] / [ viskos (Nยทs/m2)]
Dimana Dh adalah Characteristic Length, dengan formula
Dh = 4Ac / p
Dengan Ac adalah cross-sectional area dan p adalah wetted-parameter. Maka untuk geometri berbeda maka nilai Dh akan berbeda, seperti berikut:
Dh Lingkaran = D
Dh kotak = a
Dh persegi (terisi penuh) = 2ab / [a+b]
Dh persegi (terisi parsial) = 4ab / [2a + b], dimana a < b dan a adalah ketinggian air
Setelah menentukan bilangan Reynoldsnya maka harus ditentukan dimensi – dimensi komponennya. Water tunnel terutama low speed water tunnel memiliki 4 komponen penting; Inspection area, Diffuser, Honeycomb, dan Pump.
– Inspection area, adalah area dimana akan dilakukan pengamatan aliran fluida terhadap objek specimennya.
– Diffuser, adalah komponen yang memelankan aliran fluidanya, berdasarkan rumus Debit (Q),
Q1 = Q2
Q (m3/s) = A (m2) ยท v (m/s)
– Honeycomb, adalah komponen yang berfungsi untuk mendevelop aliran dari fase turbulen/transisi menjadi aliran yang laminar. Untuk mengetahui jarak develop bisa menggunakan formula Entrance Length (Lh) dengan rumus,
Lh (laminar) = 0.0575 ยท ReD ยท Dh
Lh (turbulen) = 1.359 ยท Dh ยท (ReD)1/4
– Pompa, adalah komponen yang menggerakan fluidanya agar bisa bergerak. Pompa dicari berdasarkan kebutuhan Debitnya yang dicari menggunakan dimensi komponen dan ketentuan bilangan Reynolds yang sudah ditetapkan.
Untuk mendapatkan Q maka perlu diketahui bilangan Reynolds yang ingin diraih pada inspection area. Lalu menggunakan data mengenai air seperti, rho dan viskositasnya pada suhu ruang, serta dimensi dari inspection jig itu sendiri akan didapati kecepatan yang dibutuhkan pada inspection jig.
Setelah mengetahui kecepatan yang diketahui dari inspection jig, bisa dicari debit yang diperlukan pompanya. Menggunakan luas area pada inspection jig dan kecepatannya berdasarkan rumus Debit diatas. Perlu diketahui juga pompa yang digunakan harus memiliki kapasitas Q lebih tinggi dibandingkan Q yang diperukan untuk mengantisipasi losses yang ada.
Setelah Desain, maka akan diikuti analisa CFD untuk mengetahui apakah aliran pada inspection jig sudah membentuk aliran yang fully develop atau belum.
