Prof. Dr. Ishak Hashim
PPSM, FST

Olakan dalam lapisan nipis bendalir yang berlaku akibat daripada daya apungan dan daya ketegangan permukaan adalah fenomena semulajadi dalam banyak keadaan. Ramai penyelidik mengkaji tabiat aliran berolak ini kerana kepentingannya dalam banyak aplikasi industri, seperti industri membuat kristal dan pengimpalan besi. Olakan juga penting dalam konteks lain seperti dalam geofizik yang mana olakan dalam permukaan-permukaan laut dan benua dan dalam atmosfera boleh terjadi akibat daripada pemanasan tak sekata oleh matahari. Struktur atmosfera planet-planet dan medan magnet bumi ditentukan secara keseluruhannya oleh ketakstabilan olakan.

Pemasalahan olakan dalam bendalir telah menarik perhatian ramai ahli matematik gunaan sejak lebih dari seratus tahun yang lepas. Benard (1900) telah melakukan antara beberapa ujikaji yang terawal berkenaan olakan dalam lapisan nipis bendalir. Beliau membuat kesimpulan (yang salah) bahawa bentuk heksagon yang terhasil adalah disebabkan oleh daya apungan. Rayleigh (1916) cuba menerangkan fenomena yang dilihat oleh Benard itu melalui satu teori (model) matematik. Pada tahun 1956, Block menjalankan satu ujikaji yang sistematik dan sekali gus berjaya menjelaskan bahawa daya sebenar yang mengakibatkan olakan yang dilihat oleh Benard itu ialah daya ketegangan permukaan bendalir. Hasil ini telah disahkan oleh teori matematik yang pertama kali diperkenalkan oleh Pearson (1958). Sejak itu ramai penyelidik telah memperbaiki dan memperluaskan ujikaji-ujikaji dan teori-teori klasik itu untuk memahami fenomena olakan dalam situasi yang lebih rumit dan realistik lagi. Olakan yang disebabkan oleh daya apungan dinamakan Olakan Benard, manakala olakan yang disebabkan oleh daya ketegangan permukaan dinamakan Olakan Marangoni.

Baru-baru ini, Hashim dan Wilson (1999a-d) telah mengkaji (secara teori) dengan lebih mendalam beberapa aspek mengenai ketsabilan olakan Benard-Marangoni. Ramai penyelidik telah mendapati bahawa medan magnet memberikan kesan yang positif dalam banyak keadaan untuk melambat atau mengawal olakan. Tetapi, dalam kajian Hashim dan Wilson (1999d) beberapa keadaan telah ditemui di mana medan magnet boleh mencetuskan olakan berayun yang selalunya memang tidak dikehendaki dalam banyak proses-proses industri. Untuk pemahaman yang lebih mendalam satu kajian sedang dijalankan di UKM untuk memperluaskan model matematik itu supaya ianya lebih realistik.

Rujukan

1. Benard, H. 1900. Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide. Rev. Gen. Sci. pures appl. 11: 1261-1271.
2. Block, M. J. 1956. Surface tension as the cause of Benard cells and surface deformation in a liquid film. Nature 178: 650-651.
3. Hashim, I. H. & Wilson, S. K. 1999a. The onset of Benard-Marangoni convection in a horizontal layer of fluid. Int. J. Engng. Sci. 37: 643-662.
4. Hashim, I. H. & Wilson, S. K. 1999b. The onset of oscillatory Marangoni convection in a semi-infinitely deep layer of fluid. Z. angew. Math. Phys. 50: 546-558.
5. Hashim, I. H. & Wilson, S. K. 1999c. The effect of a uniform vertical magnetic field on the linear growth rates of steady Marangoni convection in a horizontal layer of conducting fluid. Int. J. Heat & Mass Trans. 42: 525-533.
6. Hashim, I. H. & Wilson, S. K. 1999d. The effect of a uniform vertical magnetic field on the onset of oscillatory Marangoni convection in a horizontal layer of conducting fluid. Acta Mechanica 132: 129-146.
7. Lord Rayleigh. 1916. On convection currents in a horizontal layer of fluid, when the higher temperature is on the under side. Phil. Mag. 32: 529-546.
8. Pearson, J. R. A. 1958. On convection cells induced by surface tension. J. Fluid Mech. 4: 489-500.