Using Computational Fluid Dynamics

 

10.3 Aliran laminar pada Plat Parallel

Gambar 10.1 merupakan contoh aliran pada plat parallel dengan panjang plat L dan jarak antar plat h dengan aliran yang melalui kedua plat merupakan aliran fluida yang konstan dan arahnya horizontal. Jika kecepatan rendah dan energy kinetic viscositas naik maka nilai Reynold number akan menjadi kecil. Sehingga mengakibatkan alirannya menjadi laminar.

Asumsi yang digunakan pada simulasi ini adalah pertama plat yang digunakan diasumsikan sangat tipis, sehingga aliran pada plat tidak dipengaruhi oleh tebal plat. sehingga yang menjadi fokus perhatian merupakan aliran pada bagian diantara plat parallel, dan bukan pada aliran fluida diatas dan dibawah plat parallel tersebut. kecepatan pada bagian inlet merupakan kecepatan yang nilainya sama (uniform velocity). plat merupakan dinding yang solid sehingga kecepatannya adalah nol. Pada gambar 10.1 dapat dilihat terjadi pengurangasn kecepatan aliran pada plat dikarenakan viscous shear yang dihasilkan oleh gesekana pada dua boundary layer seperti pada gambar 10.1. pada gambar 10.1 yang dapat kita lihat adalah aliran yang symmetric sepanjang arah horintal pada kedua plat, dan alirannya dapat dibagi menjadi dua untuk mempermudah perhitungan.

Pada gambar 10.2 dapat dilihat ada domain kotak dan 4 boundary layers yang akan digunakan.

1. stationary solid wall yang nilai kecepatannya adalah nol

2. symmetry plane pada bagian atas dimana kecepatan verticalnya adalah nol dan kecepatan horintalnya adalah nol juga.

3. inlet merupakan aliran yang nilai kecepatan horintalnya sama (uniform horizontal velocity)

4. outlet, dimana nilai tekanan pada outlet akan menjadi seragam/uniform

Pada simulasi ini jgua diperlukan parameter yang digunakan untuk desitas fluida dan viskositasnya, dan Nilai reynold number nya adalah

Akhirnya, aliran ini merpukan aliran geser sederhana yang perubahan boundary per waktu tidak ada, hal ini menjadi asumsi yang digunakan bahwa aliran ini tidak akan berubah dengan perubahan waktu dan alirannya akan tetap.

10.3.2 Analysis

Aliran laminar yang akan disimulasikan ini dapat disimulasikan pada program cfd. Jarak pada kedau plat parallel menjadikan alirannya menjadi sati dimensi. Aliran yang terjadi akan menjadi aliran fully developed flow dimana arah kecepatan horintal tidak berubah tetap pada arah x dan kecepatan verticalnya adalah nol.

Pada saat alirannya adalah aliran fully developed maka persamaan Navier-Strokes nya dapat disederhanakan. Jika aliran tetap dengan kecepatan seperti yang telah disebutkan maka nilai persamaan momentum x adalah

dan nilai dari momentum arah y adalah

Dilihat dari persamaan diatas diketahui bahwa persamaan 10.2 menunjukkan factor tekanan pada fungsi x saja. dan jika persamaan ini diintegralkan dengan perubahan arah y atau jy. maka persamaan 10.2 menjadi

dimana nilai A hanya ada pada nilai arah s dan nilai A adalah konstan (konstanta). dan jika diintegralkan kembali persamaan 10.4 terhadap arah y maka akan diperoleh persamaan.

nilai B jgua merupakan nilai yang konstan pada fungsi x. Nilai A dan B ditentukan dari kondisi kecepatan boundary pada kedua plat. dan nilai komponen kecepatan horizontal pada plat paralle adalah u = 0 at y = 0 dan y = h, dimana h adalah jarak antara kedua plat. sehingga persamaan 10.5 menjadi

Akhirnya, dari persamaan 10.6 dengan mengintegrasikan kecepatan aliran maka massa aliran pada plat parallel ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan. 10.7, massa aliran yang dapat dihitung adalah inlet dan outlet aliran pada plat parallel.

Dengan nilai tekanan gradient dapat dihitung dengan persamaan

Persamaan 10.8 dapat digunakan pada aliran fully developed flow.

10.3.3 Building a Mesh

Pembuatan mesh pada simulasi aliran laminar pada simulasi aliran dua plat parallel ini digunakan sama seperti pemberian cell pada program CFDSOF. Pembuatan mesh ini adalah membagi dimesi jarak pada plat parallel sedemikian rupa menjadi beberapa bagian kecil sehingga perhitungan aliran dapat dihitung per cell yang telah dibagi.

10.3.4 Setting the Fluid Flow Parameters

Dalam simulasi ini tahapan setting the fluid flow parameters adalah pemberian nilai karakteristik dari fluida dan kondisi yang akan disimulasikan pada aliran pada plat parallel.

10.3.5 Running The Solution

Tahapan ini adalah tahapan dimana semua parameter mekanik fluida sudah ada dan akan dihitung dengan menggunakan software CFD, hasil perthitungan yang dilakukan oleh software CFD inilah yang menjadi solusi dari simulasi yang dilakukan.

10.3.6 Analysing the Result

Dalam analisa aliran fuida menggunakan CFD software dapat mendapatkan hasil yang sesuai dengan persamaan atur. Pada outlet dari hasil aliran laminer plat paralel dapat diketahui kecepatan aliran telah mengalami aliran berkembang penuh. Sehingga kita dapat menghitung nilai gardien tekanan dan kecepatan yang dapat dihitung oleh CFD software. Dari persamaan 10.8 nilai gradien tekanan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan.

Dan nilai kecepatan dapat dihitung dengan persamaan

Dari hasil perhitungan yang dikerjakan oleh CFD software dapat diketahui beberapa nilai dari aliran yang diketahui dari aliran laminer pada dua plat parallel.

· Tekanan (inlet dan outlet)

· Kecepatan

· Dan beberapa nilai parameter yang menjadi persamaan atur

yang dibutuhkan

Bersahabat dengan waktu
Yang selalu meraja dan mengajar
Terus tanpa henti dan pamrih
Waktu berkata tentang negeriku
negeri dimana lautan seperti kolam susu
dan..
orang bilang tanah kita tanah surga
sewindu ditengah kegagalan pemerintahan pasca reformasi

yang katanya untuk melakukan transformasi ekonomi cepat merakyat
janji2 untuk tidak miskin lagi, oleh org yg berebutan kekuasaan
haha, hanya Omong doank.
perlu belajar negeri ini
dari pemimpin2 dulu
dia yang menangis dan pingsan karena mendapati amanah pemimpin
dialah sesosok Umar bin Abdul Aziz dalam masa kekhalifahan
mengentaskan kemiskinan dalam 2 tahun 5 bulan.
semoga bersahabat dengan waktu bisa merubah negeriku, Indonesia Raya Tercinta.

PRAKTEK MENGGUNAKAN PROGRAM CFDSOF UNTUK MEMPELAJARI - KONVEKSI

Oleh Zia Ruya Hilal; http://ziaruya.blogspot.com/

No	langkah-gambar	Rincian Langkah kerja	Keterangan
1		Dimulai dari login ke CFDSOF,	Setelah Remote Dekstop Connection terbuka, kemudian log in dengan username dan password yang dimiliki
2		Masukan username, dan password	Masukan username sesuai dengan personal masing-masing
3		AloMemori, dalam hal ini bisa ke tools input lalu Alomemori,	atau masukan nilai in1 lalu masukan N untuk SI
4	Atur Domain	Atur domain inputàdimensi Dimensi yang digunakan:	inputàdimensi Dimensi yang digunakan: Panjang: 1m Tinggi: 0.1m Lebar: 1m Jumlah Cell yang digunakan: Cell I: 10 Cell J: 3
5	Atur komponen yang akan dihitung saat iterasi	Komponen yang dipilih,	yaitu hitung temperature Inputàmodel
6	Pilih persamaan yang akan dihitung	Persamaan yang dipilih, yaitu kecepatan u, temperature dan entalpi	Olahàcontrolà persamaan
7	Atur Cell	Atur cell membuat cell menjadi bagian Inlet w1 an outlet w2, supaya berbeda dengan dinding	J1; I1-I10 dan J3; I1-I10 diganti simetri, wall 1 sebagai ujung dengan suhu lebih tinggi, wall 2 sebagai ujung dengan suhu lebih rendah Inputàcellàtayang Klik I10,J2 – ubah W1 menjadi W2 – pakai Klik J1; I1-I10 dan J3; I1-I10 menjadi simetri – pakai - tutup
8	Atur kondisi wall agar terjadi aliran suhu	W1 diberikan temperature 293 K W2 diberikan suhu 273 K	Suhu inlet. Suhu outlet
9	Mengatur Kondisi Fisikal Mengatur kondisi fiscal fluida	Mengatur parameter solusi: Mahiràparameter solusiàbawaanàhingga set nilai tetap	Nilai kecepatan u dimasukkan pada langkah ini. Diberikan 2 kondisi yang berbeda. Kondisi 1 kecepatan u diberikan 0,01 m/s; kondisi 2 diberikan u 0,1 m/s; kondisi 3 diberikan u 100 m/s. Diasumsikan pada kondisi 1 pola alirannya kemungkinan akan mirip dengan pola aliran konduksi, karena kecepatan yang diberikan pada fluida mendekati nol. Sedangkan pada kondisi 2 dan 3 akan terjadi pola aliran yang jauh berbeda, karena secara teoritis aliran suhu berbanding lurus dengan kecepatan aliran fluida.
10	Iterasi	Masukan jumlah iterasi 5000. Konvergensi terpenuhi	Berisikan angka perhitungan numerik
11.	Penayangan hasil dan analisis data Kondisi 1: Kondisi 2: Kondisi 3	Hasilàkonturàcentang ‘penuh, nilai modal, klipDIRentang’àtayang	Hasilàkonturàcentang ‘penuh, nilai modal, klipDIRentang’àtayang Analisa data: Kontur kondisi 1 menunjukkan pola aliran yang mirip dengan pola aliran konduksi. Ini disebabkan kecepatan yang diberikan sangat kecil (mendekati nol)

Analisa: Selain itu Dari proses yang sudah dilakukan dalam menggunakan program CFDSOF Bapak Ahmad Indra Siswantara yakni Kontur kondisi ke dua dan ke tiga menunjukkan aliran suhu yang lebih cepat dibandingkan dengan kontur kondisi 1. Ditunjukkan oleh gambar bahwa pada jarak yang sama, misalkan di bagian tengah batang, terlihat pada kondisi satu suhunya jauh lebih rendah daripada kondisi 2 yang menunjukkan suhu setinggi W1 (293 K). Ini membuktikan bahwa kecepatan yang diberikan pada fluida akan mempengaruhi aliran suhu pada sistem, dimana semakin cepat fluida mengalir maka aliran suhunya pun semakin cepat.

Raphicash

 

Latar Belakang : Kehidupan mahasiswa saat ini tidak bisa lepas dari pentingnya penggunaan Laptop atau note book. Tidak melihat kondisi ekonomi masing-masing individu mahasiswa, laptop wajib dimiliki karena tanpa laptop mahasiswa akan mendapat hambatan dalam mengikuti perkuliahan. Berdasarkan survey yang kami lakukan, kami menemukan beberapa keluhan dari mahasiswa tentang penggunaan laptop. Diantara keluhan tersebut, keluhan akan cepat rusaknya charger laptop menjadi salah satu keluhan terbanyak. Setelah kami teliti, ternyata faktor rusaknya charger sangat bergantung pada kebiasaan orangnya. Charger rusak umumnya disebabkan penggulungan yang berantakan, sering jatuh dan tertimpa beban. Dengan permasaalahan diatas menginsipirasi kami untuk membuat sebuat alat dimana alat tersebut dapat memberikan perlindungan terhadap charger dan dapat menggulung kabel charger sehingga kabel charger dapat tergulung dengan rapi.

Spesikasi Alat :

· Nama Produk : Raphicas™

· Dimensi : untuk prototype pertama menggunakan charger laptop Asus N43S

· Keunggulan : mekanisme alat yang sederhana; bisa menggulung kabel charger dengan rapi dan cepat; desain akan disesuaikan dengan trend masa kini.

Cara kerja:

Alat ini terbagi menjadi 3 bagian utama, antara lain penggulung atas, box charger, dan penggulung bawah. Alat ini memiliki mekanisme kerja yang cukup mudah. Pertama, batang charger laptop akan dimasukkan terlebih dahulu ke dalam Raphicas yang telah dibelah menjadi dua. Kedua, kabel yang berukuran kecil bisa dimasukkan sambil dihubungkan ke batang charger. Ketiga, kabel yang berukuran besar juga dimasukkan sambil dihubungkan ke batang charger. Keempat, barulah Raphicas disatukan kembali dengan menggabungkan penutupnya. Setelah itu, kedua bagian kabel baik bagian atas maupun bagian bawah bisa digulung dengan cara yang sangat mudah. Ukuran panjang dari kabel bisa disesuaikan dengan kebutuhan dan jarak laptop dengan sumber listrik yang ada.

PRAKTEK MENGGUNAKAN PROGRAM CFDSOF UNTUK MEMPELAJARI FENOMENA DIFUSI (KONDUSI) ID

Oleh Zia Ruya Hilal; http://ziaruya.blogspot.com/

No	langkah-gambar	Rincian Langkah kerja	Keterangan
1		Dimulai dari login ke CFDSOF,	Setelah Remote Dekstop Connection terbuka, kemudian log in dengan username dan password yang dimiliki
2		Masukan username, dan password	Masukan username sesuai dengan personal masing-masing
3		AloMemori, dalam hal ini bisa ke tools input lalu Alomemori,	atau masukan nilai in1 lalu masukan N untuk SI
4	cell I 7, dan cel J 3	Atur domain nilai, 1 untuk panjang, nilai 0.05 untuk tinggi,	menentukan dimensi dan ukuran dari domain, serta jumlah cell untuk tiap arah domain
5		Atur cell membuat cell menjadi bagian in w2, dan out w3, supaya berbeda dengan dinding	Inlet w2 outlet w3 Wall 1 sebagai boundary, wall 2 sebagai ujung batang suhu lebih tinggi, wall 3 sebagai ujung batang suhu lebih rendah Inputàcellàtayang Klik I1,J2 – ubah W1 menjadi W2 – pakai Klik I10,J2 – ubah w1 menjadi w3 – pakai - tutup
5	Inlet untuk w2 dengan temperatur sebesar 273 K dan w2 menggunakan nilai temperatur bawaan, yaitu sebesar 293 K	kondisi sempadan KS	Diberikan 2 kondisi yang berbeda. Kondisi 1, boundary dianggap adiabatic dengan memilih fluks panas = 0. Kondisi seperti ini terjadi jika system diisolasi. Diperkirakan suhu yang mengalir dari wall 2 ke wall 3 akan mengalami penurunan secara linear. Kondisi 2, boundary dianggap non adiabatic dengan memilih fluks panas = 10. Kondisi non adiabatic ini diperkirakan akan mempengaruhi perubahan suhu pada wall 2 (suhunya menjadi lebih rendah dibandingkan dengan suhu wall 2 pada kondisi 1 ketika simulasi), karena selain suhu wall 2 mengalir ke arah wall 1, suhu tersebut juga akan mengalir ke lingkungan yang suhunya lebih rendah darinya melalui boundary yang tidak diisolasi. Sedangkan pada bagian tengah dari system suhunya akan lebih panas dari bagian sekitarnya, karena pada bagian tersebut kemungkinan sudah tidak terjadi perpindahan kalor dari system ke lingkungan karena sudah mencapai suhu setimbang.
7	Pilih persamaan	Menentukan persamaan atur yang akan kita gunakan pada perhitungan. Disini, persamaan yang kita gunakan hanyalah property/temperatur dan entalpi.	Persamaan kec-U, kec-V, dan tekanan tidak perlu kita gunakan karena kita akan membuat kecepatan u bernilai konstan, untuk menentukan persamaan yang digunakan pada CFDSOF
8	Mengatur kondisi fisikal fluida	kondisi fisikal yang terpenting disini adalah menentukan properties fisik dari fluida dengan beberapa nilai densitas yang bervariasi	Fluida dianggap memiliki kondisi fisikal seperti air, sehingga menggunakan densitas, viskositas, kondisi termal, dan panas jenis bawaan.
9	Plot Residu jumlah Iterasi	Olahàamatanàresiduàcentang plot
10		Iterasi	Proses hingga mencapai konvergensi dari numerik
11	Penayangan hasil dan analisis data Kondisi 1: Kondisi 2:	Tayang Hasilàkonturàcentang ‘penuh, nilai modal, klipDIRentang’àtayang Pada kondisi 1, yaitu pada keadaan adiabatic dimana diberikan kondisi boundary dengan flux panas = 0. Didapati kontur yang menunjukkan bahwa panas mengalir dari W2 ke W3 (suhu mengalir dari tinggi ke rendah) dengan perubahan suhu menurun secara linear.	Pada kondisi 2, yaitu pada keadaan non adiabatic dimana terjadi perubahan energy di dalam system akibat dari perpindahan panas antara system dan lingkungan yang terjadi melalui boundary yang diberikan fluks panas = 10. Sehingga kontur menunjukkan perubahan suhu yang tidak linear, tetapi suhu mulanya naik dari wall 2 ke bagian tengah system, lalu turun dari bagian tengah ke wall 3(ditunjukan dengan dimulai dari warna hijau ke merah kemudian hijau lagi sampai berwarna biru). Keadaan tersebut diakibatkan oleh suhu W2 yang juga mengalir ke lingkungan yang suhunya lebih rendah, sehingga suhunya justru menjadi lebih rendah dari bagian tengah system yang tidak mengalami pertukaran panas dengan lingkungan karena sudah mencapai keseimbangan.

Analisa: Dari proses yang sudah dilakukan dalam menggunakan program CFDSOF Bapak Ahmad Indra Siswantara yakni memperoleh gambar hasil simulasi, Dapat terlihat terdapat berbagai macam warna pada kontur kecepatan pada gambar di atas. Warna merah menandakan kecepatan alir yang tinggi, sedangkan warna biru menandakan kecepatan alir yang rendah. adanya perubahan kecepatan u ataupun perubahan densitas, keduanya memberikan efek yang tidak terlalu signifikan terhadap hasil yang didapat, sehingga disini kita akan mencoba membuat variasi hanya terhadap perubahan densitas.