Pemodelan Cfd Pada Kasus Internal Flow, Untuk Membandingkan Teori Soal 8.20

 

Ini bisa di lihat videoya:
http://www.youtube.com/watch?v=kFVzU14LnPA

1. Login sever CFD, diawali dengan memasukan no 152.118.104.245

2. Setelah itu login ke CFD Softnya

3. Setelah masuk ke dekstof CFD Sofet, kelik 2x CFD softnya

4. Masuk kedalam CFD soft, dengan tampuilan sebagai berikut

 

 

5. Ketik “in1” lalu “enter”, untuk mengalokasikan memori. Terus memilih satuan yang akan dipakai
(“YES”untuk satuan british, “NO” untuk satuan SI) :

6. Masukkan judul “Internal Flow” atau lainnya tergantung apa yang ingn di aplikasikan

:

7. Sesuai dengan yang ada di soal, mulai memasukan domain, dimana panjang pipa 0.5 m dan jari-jari

11.5mm, dan mengatur jumlah cell.

8. Mengatur Cell dimana membuat inlet1 (aliran masuk) yang mengalir ke outlet.

9. Diketahui pada soal, densitas = 8900 N/ (massa jenis = 907.24 kg/) dan viskositas dinamik = 0.1 kg/m.s atau  0.1 N.s/

10.Kondisi Sempadan

Inlet1 mempunyai kecepatan awal 10.06 m/s (sesuai perhitungan teoritis dengan Re = 2100)

11. Iterasi
Proses perhitungan dengan konveregensi sampai ke 315

12. Hasil

Kontur tekanan

13. Pressure Loss/Pressure Drop

Perbedaan tekanan total relative pada awal aliran sampai aliran (sepanjang 0.5m) yang sudah ditentukan di soal , Besar tekanan total relative pada setiap titik cell.

Cell yang mewakili P₁ adalah pada posisi I = 2; J = 2

14. Terjadi pressure loss sebesar 28.7 kPa dan akhirnya kita mendapatkan 2 hasil yang tidak begitu berbeda, dimana :mendapatkan hasil:

o Pressure loss (teoritis) = 30.1 kPa, Pressure loss (simulasi CFD) = 28.7 kPa

o Dengan kata lain hasil CFD dapat diterima, Thanks.

lapisan batas atau boundary layer

lapisan batas atau boundary layer akan terjadi jika angka Reynoldsnya lebih dari 1000, Re>1000 . Selain itu lapisan batas merupakansuatu lapisan yang terbentuk disekitar penampang yang dilalui oleh fluida tersebut, karena mengalami hambatan yang disebabkan oeh beberapa factor, seperti faktor gesekan , dan efek- efek viskos.

Pengelompokan aliran yang mengalir di atas plat diketahui dari bilangan Reynolds

dimana :
U∞= kecepatan aliran bebas
x= jarak dari tepi depan
υ= μ/ρ= viskositas kinematik
Transisi dari aliran laminar menjadi turbulen terjadi bila Re > 5.105
Untuk aliran sepanjang plat rata, lapisan batas selalu turbulen untuk Re ≥4. 106

Untuk aliran turbulen biasanya 

Lapisan Batas Termal,  Daerah dimana terdapat gradien suhu dalam aliran akibat proses pertukaran kalor antara fluida
dan dinding,
Lapisan Batas Hidrodinamik daerah aliran dimana gaya-gaya viscous dirasakan

Pemodelan Cfd Pada Kasus External Flow,

 

1. Login sever CFD, diawali dengan memasukan no 152.118.104.245

2. Setelah itu login ke CFD Softnya

3. Setelah masuk ke dekstof CFD Sofet, kelik 2x CFD softnya

4. Masuk kedalam CFD soft, dengan tampuilan sebagai berikut

5. Ketik “in1” lalu “enter”, untuk mengalokasikan memori.

Terus memilih satuan yang akan dipakai (“YES”untuk satuan british, “NO” untuk satuan SI) :

6. Masukkan judul “External Flow” atau lainnya tergantung apa yang ingn di aplikasikan :

7. Membuat domain dengan panjang = 10m, tinggi = 2m.

     Jumlah cell pada arah-I sebanyak 500 cell, arah-J sebanyak 100 cell

.

8. Mengaktifkan fungsi waktu pada menu model,

     sehingga kita dapat mengamati hasil simulasi dari waktu ke waktu

9. Kontur

10. Kondisi Sempa dan, Inlet1 diberi nilai kecepatan 5m/s

11. Iterasi, melakukan perhitungan (iterasi) beberapa kali dengan interval waktu yang berbeda. 

       Iterasi pada detik ke-1, dan akhir,61

  

 

Sekian,Thanks

Berikut video ane:

http://www.youtube.com/watch?v=tcfa9td8OO8

Sedikit Tentang Pola Aliran

 

Mekanika fluida merupakan cabang ilmu teknik mesin yang mempelajari keseimbangan dan gerakan gas maupun zat cair serta gaya tarik dengan benda-benda disekitarnya atau yang dilalui saat mengalir. fluida adalah suatu bahan yang bersifat kontinyu, berusaha menempati seluruh ruangan, tanpa ada yang kosong. Oleh karena itu, struktur molekuler dapat diabaikan, sehingga, fluida dengan partikel yang sangat kecil sekalipun mesti terbentuk dari molekulmolekul yang sangat banyak jumlahnya.berkaitan dengan hal tersebut sifat fluida memiliki pola aliran.

Suatu pola aliran adalah suatu karakteristik dari garis-garis di dalam batas alirannya yang disebut garis-garis arus.

Garis arus adalah suatu garis lurus atau melengkung yang dibentuk oleh gerak partikel cairan sedemikian sehingga garis singgung pada tiap-tiap titiknya merupakan vector kecepatan pada titik tersebut. Karena arah kecepatan menyinggung garis arus tersebut maka tidak akan ada aliran yang memotong garis tersebut. Hal ini dapat ditunjukkan dengan memisalkan suatu aliran dari suatu tanki melalui suatu lubang di salah satu sisinya. Persamaanya:

Aliran saluran terbuka aliran diantara 2 plat

Pada umumnya aliran adalah tiga dimensi dalam arti bahwa parameter-parameter aliran berubah dalam tiga arah koordinat x, y dan z. Untuk beberapa kondisi aliran tidak terdapat perubahan dalam salah satu arah salib sumbu. Dalam aliran dua dimensi parameter-parameter aliran merupakan fungsi dari waktu dan jarak di dua koordinat ruang (misalnya x dan z) saja

(a)aliran melalui bendung pelimpah dan (b) aliran dibawah bending

Aliran yang paling sederhana adalah aliran satu dimensi, dalam hal mana parameter-parameter aliran dapat dinyatakan sebagai fungsi dari waktu dan tempat pada satu arah koordinat saja.Salah satu contoh adalah suatu aliran melalui pipa tertutup (conduit), dimana kecepatan di tiap penampang adalah tetap, tetapi hanya berubah menurut jaraknya di sepanjang aliran

Aliran Viscous dalam Pipa

 

Ilmu pengetahuan dan teknologi akan berkembang jika banyak hal yang diteliti dan diamati seiring berjalannya waktu, salah satu proses perkembanganyang memberikan kemajuan adalah berkaitan dengan Mekanika fluida. Mekanika fluida sebagai bagian dari ilmu pengetahuan merupakan salah satu contoh yang perlu mendapat perhatian karena penerapannya luas.

Di kehidupan didunia ini kita semua selalu berhubungan dengan fluida hampir tanpa sadar. Banyak gejala alam yang indah, cantik dan menakjubkan, seperti bukit-bukit dan ngarai-ngarai yang dalam, terjadi akibat gaya-gaya yang ditimbulkan oleh aliran fluida. Semua fluida mempunyai atau menunjukkan sifat-sifat atau karateristik yang penting dalam dunia engineer atau rekayasa.

Dalam pinsip-prinsip mekanika fluida dalam penggunaannya selalu terjadi kerugian energi. Dengan mengetahui kerugian energi pada suatu sistem yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media, akan menentukan tingkat efesiensi penggunaan energi.

Bentuk-bentuk kerugian energi pada aliran fluida antara lain dijumpai pada aliran dalam pipa. Kerugian-kerugian tersebut diakibatkan oleh adanya gesekan dengan dinding, perubahan luas penampang, sambungan, katup-katup, dan belokan pipa .

Untuk mengetahui kehilangan atau kerugian energi dalam instalasi perpipaan yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media, efisiensi penggunaan energi dapat ditingkatkan sehingga diperoleh keuntungan yang maksimal. Salah satu bagian dari instalasi perpipaan yang dapat menyebabkan kerugian-kerugian adalah belokan pipa dengan sudut-sudut tertentu misalnya sudut 45 dan sudut 90

Dalam hal perubahan yang terjadi atau adnya hambatan dalam aplikasi pemipaan variasi aliran memiliki penentu untuk bisa memberikan keterangan lebih detail. Untuk fluida gas sifat aliran dianggap laminer, sedangkan untuk fluida cair dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu:

1. Aliran laminer, aliran dimana fluida dianggap mengalir pada lapisan masing-masing dengan kecepatan konstan atau tetap. Terjadi karena kecepatan aliran rendah, fluida cukup kental, aliran pada lorong sempit dan Re < 2300.

2. Aliran turbulen, merupakan aliran dengan kecepatan tinggi, fluida encer, aliran lorong besar, Re > 4000, aliran bercampur dari lapisan ke lapisan.

Penentuan aliran fluida cair laminer atau turbulen ditentukan oleh Reynolds number (bilangan Reynolds). Teori Reynolds merumuskan bahwa untuk aliran internal (internal flow) atau aliran yang mengalir dalam pipa, jenis aliran yang terjadi dapat diketahui dengan mendapatkan bilangan Reynoldsnya (Raswari, 1986) .

Jenis aliran berdasarkan bilangan Reynolds untuk aliran internal :

1. Re < 2300, aliran adalah laminar

2. Re > 4000, aliran adalah turbulen

3. 2300 < Re < 4000, aliran adalah transisi

Material-material pipa dibagi dua kelas dasar, metal dan nonmetal. Nonmetal pipa seperti kaca, keramik, plastik dan seterusnya. Ada berbagai macam faktor yang mempengaruhi hilangnya energi di dalam pipa Jenis-jenis sambungan ikut mempengaruhi hilangnya energi pada pipa. Dengan adanya sambungan dapat menghambat aliran normal dan menyebabkan gesekan tambahan. adalah menggunakan sambungan yang berfungsi untuk membelokan arah aliran fluida ke suatu tempat tertentu. Akibat dari gerakan fluida maka dapat menimbulkan atau menghasilkan energy

maka akan didapatkan energi spesifik atau energi per satuan berat fluida (E) sebagai berikut :

E=+Z

Dimana :

V = kecepatan (m/)

g = percepatan gravitasi (m/)

P = tekanan pada cairan (N/)

ρ = massa jenis (kg/)

z = elevasi (m)

Jika aliran tetap/tenang pada suatu fluida ideal yang terletak antara 2 titik pada suatu aliran lanar akan mempunyai energi spesifik yakni E1 dan E2

+Z1 = +Z2 (m)

Gambar 1. Efek bilangan bilangan Reynolds terhadap

koefisien kerugian pada elbow 90o

Sumber: Donald S. Miller (1978)