Steady Flow pada Perbesaran dan Penyempitan Pipa

Steady Flow pada Perbesaran dan Penyempitan Pipa secara Mendadak

Simulasi yang dilakukan kali ini bertujuan untuk mengetahui koefisien kerugian yang terjadi pada aliran di dalam pipa dengan perbesaran/pengecilan diameter secara mendadak (sudden expansion/reduction). Dengan demikian, kita dapat mengetahui seberapa besar kerugian tekanan yang terjadi, sehingga kita dapat menentukan berapa besar energi yang harus diberikan pada aliran tersebut agar sistem dapat bekerja sesuai dengan desain yang diharapkan.

Untuk mencari koefisien kerugian yang terjadi, fluida dialirkan dengan 2 variasi kondisi, yang pertama adalah kecepatan sebesar 5 m/s pada inlet-1 dan tekanan 0 Pa pada inlet-2. Kondisi kedua adalah kecepatan sebesar -8 m/s pada inlet-2 dan tekanan 0 Pa pada inlet-1. Dengan demikian, tekanan pada sisi masuk dan keluar pipa akan diketahui, sehingga perbedaan tekanan antara sisi masuk dan keluar fluida dapat dihitung untuk mencari koefisien kerugian yang terjadi.

Kerugian yang terjadi pada aliran fluida dalam pipa dapat dibagi menjadi major losses dan minor losses. Major losses disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding-dinding pipa, sedangkan minor losses disebabkan oleh adanya belokan, sambungan, peletakkan alat ukur, perbesaran/penyempitan diameter pipa pada aliran fluida, dsb.

Read more »

distribusi temperatur transient - ex. 8.1

Berikut adalah pengerjaan soal yang ada pada buku Versteeg & Malalasekera example 8.1. dengan menggunakan program CFDSOF.

Penyelesaian :

Read more »

Resume chapter 8 – The Finite Volume Method for Unsteady Flow

The Finite Volume Method for Unsteady Flow

Bentuk umum dari hukum konservasi aliran unsteady adalah

suku pertama pada persamaan di atas mewakili laju perubahan properti dari aliran yang mana bernilai 0 untuk keadaan steady

Persamaan konduksi panas satu dimensi unsteady

Read more »

Resume chapter 6 - Solution Algorithm for Pressure Velocity Coupling in Steady Flow

Solution Algorithm for Pressure Velocity Coupling in Steady Flow

Persamaan atur aliran untuk aliran laminar-steady 2-D

dalam persamaan momentum untuk arah-x dan arah-y, variabel yang disertakan hanya berupa tekanan, sedangkan pada persamaan konservasi massa, variabel yang disertakan adalah kecepatan dalam arah-U dan arah-V.

Read more »

simulasi UTS CFD - con'd

PERBEDAAN TEKANAN FLUIDA PADA KEDUA DAERAH INLET

UTS – CFD

Seperti pada posting sebelum nya mengenai analisis persamaan konservasi momentum dari aliran fluida, kali ini saya mencoba untuk mensimulasikan hukum konservasi tersebut pada aliran fluida di antara 2 plat parallel.

skema soal

Kasus yang coba diangkat disini adalah seperti yang terdapat pada soal UTS-CFD nomor 2e, dimana terdapat perbedaan tekanan fluida di antara 2 ujung-ujun inlet. Berikut adalah kondisi yang diberikan pada soal :

Kondisi 1 :

diberikan perbedaan tekanan pada kedua inlet sebesar p₁ = 2 bar (200000 bar); p₂ = 1 bar (100000 Pa)

Kondisi 2 :

pada inlet 1, diberikan kecepatan aliran dalam arah-U sebesar u₁ = 0.4 m/s, sedangkan pada inlet 2 diberikan tekanan sebesar p₂ = 3 bar

Proses simulasi dilakukan dengan menggunakan CFDSOF. Langkah-langkah penyelesaian adalah sebagai berikut :

Read more »

Simulasi UTS CFD

UTS CFD – take home

Analisis simulasi aliran fluida di antara dua buah plat datar

Terdapat aliran fluida di antara 2 plat datar yang tersusun secara parallel seperti pada gambar berikut.

gambar skema soal

Parameter yang diketahui:

·         Panjang plat, L = 1 m

·         Jarak antar plat, H = 0.1 m

·         Fluida yang mengalir memiliki densitas, ρ = 1 kg/m³; viskositas dinamik, μ = 1 kg/m.s

Akan dilakukan simulasi untuk melihat karakteristik dari aliran fluida tersebut, di antaranya adalah profil kecepatan, distribusi tekanan, dan proses konvergensi perhitungan. Hasil dari simulasi akan ditampilkan dalam bentuk kurva tekanan dan kecepatan, serta disajikan dalam bentuk vektor kecepatan dan kontur tekanan dan kecepatan.

Read more »

SINOPSIS - Optimasi Desain Ruang Pengeringan Produk Makanan dengan Alat Pengering Pompa Panas (Heat Pump Dryer)

SINOPSIS TUGAS BESAR CFD

JUDUL

Optimasi Desain Ruang Pengeringan Produk Makanan dengan Alat Pengering Pompa Panas (Heat Pump Dryer)

Read more »

UTS CFD - persamaan konservasi momentum

Bentuk konservasi momentum dalam persamaan atur :

untuk arah-x :

aliran dianggap laminar tunak 2-D, sehingga

sehingga,

Read more »

Turbulent Flow in Pipe

Turbulent Flow in Pipe

Sejauh ini, kita telah melakukan simulasi dari aliran fluida untuk beberapa kasus yang mana aliran tersebut selalu diasumsikan dalam keadaan laminar. Akan tetapi pada praktek nya, hampir semua persoalan enjinering yang menyangkut aliran fluida bersifat turbulen.

Persoalan mengenai aliran turbulen telah kita pelajari pada post sebelum nya yg berjudul “TurbulensiAliran Fluida”. Kali ini, kita akan coba mensimulasikan aliran fluida yang bersifat turbulen di dalam pipa, dimana intensitas turbulensi dan panjang karakteristik nya kita tentukan terlebih dahulu diawal simulasi.

Berikut adalah langkah-langkah simulasi menggunakan CFDSOF :

1.      domain

Domain yang akan kita gunakan adalah pipa horizontal berdiameter 0,05 m dengan panjang 1 m. Pada arah-I diberikan cell sebanyak 50, sedangkan pada arah-J diberikan cell sebanyak 30. Untuk membuat domain berbentuk pipa 2D, kita harus menentukan garis sumbu simetri dengan mengaktifkan fungsi aksis simetri.

2.      atur model

Untuk mengaktifkan fungsi turbulen pada simulasi, maka pilihan model turbulensi yang harus dipilih adalah model K-Epsilon.

3.      atur cell

cell diatur sedemikian sehingga domain mempunyai dua daerah inlet dan aksis simetri seperti gambar berikut.

4.      kondisi sempadan

daerah inlet-1 diberikan kecepatan sebesar 0,001 m/s ke arah kanan, sedangkan daerah inlet-2 dibuat vakum (tekanan inlet-2 = 0 Pa), sehingga dapat dipastikan aliran mengalir ke arah kanan pipa. Pada inlet-1, intensitas turbulensi ditentukan sebesar 10% dengan panjang karakteristik 0,05 m.

 

5.      konstanta fisikal

fluida yang akan disimulasikan diberikan densitas sebesar 1000 kg/m³ dengan viskositas sebesar 9e-4 kg/m.s

6.      iterasi

iterasi dilakukan hingga mencapai perhitungan yang konvergen (tercapai pada iterasi ke - 737)

residu perhitungan (proses menuju konvergensi)

7.      hasil

berikut adalah hasil simulasi yang didapat

relative static pressure (Pa)

 

relative total pressure (Pa)

 

kontur kecepatan (m/s)

 

Kontur turbulensi terdiri dari eddy dissipation(m²/s³), effective viscosity (kg/m.s), pembangkitan (kg/m.s³), dan k.e. turbulence (m²/s²)

Read more »

Turbulensi Aliran Fluida

Turbulent Flow

the most faced in engineering practice

Sejauh ini, kita telah mempelajari berbagai fenomena aliran fluida dengan mengasumsikan fluida mengalir dalam kondisi laminar, tetapi pada kenyataan nya, hampir semua aliran fluida yang kita hadapi di dunia ini  bersifat turbulen. Apakah aliran fluida bersifat laminar atau turbulen, ditentukan oleh bilangan Reynolds yang merupakan rasio antara efek kecepatan terhadap viskositas fluida. Pada aliran laminar, pengaruh viskositas lebih dominan dibandingkan dengan kecepatan nya, tetapi pada aliran turbulen pengaruh kecepatan jauh lebih dominan dibandingkan dengan viskositas fluida.

Bilangan Reynolds diberikan oleh persamaan :

Pada gambar berikut ini diperlihatkan perbandingan tipe aliran laminar, turbulen, dan aliran transisi di dalam pipa.

 

Agar kita dapat lebih memahami bagaimana aliran turbulen terbentuk, hal-hal yang mempengaruhi nya, dan efek dari turbulensi, berikut saya copy-kan slide perkuliahan mekanika fluida dari Dr. Ir. Harinaldi mengenai turbulent flow.

Read more »

Mekanika Fluida dari Sudut Pandang Praktis

Mekanikal Fluida dari Sudut Pandang Praktis

Saya rasa, kita semua sepakat bahwa ilmu mekanika fluida merupakan salah satu ilmu yang cukup mewakili ilmu teknik mesin hampir secara keseluruhan. Mekanika fluida berkembang sejalan dengan perjalanan perkembangan peradaban manusia. Banyak aspek kehidupan manusia yang terkait dengan mekanika fluida, seperti transportasi, industri, aerodinamik bangunan, mesin-mesin fluida, dan kesehatan. Dalam perjalanan sejarah nya, ilmu mekanika fluida telah melahirkan ilmuwan-ilmuwan yang sampai saat ini tetap dikenal, di antara ilmuwan mekanika fluida yang sangat terkenal adalah Archimedes (287-212 Bc), Daniel Bernoulli (1700-1782), Osborne Reynolds (1842-1912), Ludwig Prandtl (1875-1953), Theodore von Karman (1881 - 1963), G. l. Taylor (1886-1975), dan G. Batchelor (1920-2000)^[1].

Read more »

Grid dependency test pada aliran di antara 2 plat datar

Grid Dependency Test – Kasus aliran di antara 2 plat parallel

Seperti pada kasus yang pernah dibahas sebelumnya mengenai aliran di antara 2 plat parallel, disini kita akan kembali membahas permasalahan tersebut, tetapi dengan mempertimbankan faktor grid dependency. Penggunaan grid yang optimum untuk kasus ini bertujuan untuk mendapatkan hasil simulasi  dengan tingkat ketelitian yang lebih baik dari sebelum nya (grid biasa), sehingga nilai dari variabel-variabel yang dicari dari proses simulasi ini dapat lebih akurat, khususnya pada daerah lapisan batas (boundary layer) dan aliran masuk (inlet velocity).

Read more »

Simulasi aliran gelombang Tsunami dengan CFD

Simulasi aliran gelombang Tsunami dengan CFD

Fenomena gelombang Tsunami

Hari Minggu, 26 Desember 2004 bangsa Indonesia diguncangkan dengan fenomena hebat yang terjadi di Aceh. Peristiwa yang telah merenggut puluhan ribu nyawa itu kini telah menjadi sejarah yang memilukan bagi bangsa Indonesia dan takkan pernah terlupakan sepanjang sejarah bangsa ini. Ya, Tsunami… Belum lama ini, Rabu 11 April 2012 sekitar pukul 16.30 ketegaran masyarakat Aceh kembali diuji dengan terjadi nya gempa bumi sebesar 8,6 SR. Untungnya, gempa bumi yang berasal dari laut tersebut tidak disambung dengan terjadi nya kembali Tsunami seperti yang dikhawatirkan masyarakat Aceh.

Meski kita tak bisa mengembalikan segala yang telah hilang akibat dahyat nya terjangan Tsunami, saat ini yang bisa kita dan semua orang lakukan hanyalah berdoa dan “mempelajari” Tsunami agar kelak kita dapat meminimalkan resiko yang mungkin ditimbulkan akibat terjadinya kembali Tsunami. Semoga takkan terjadi lagi..

Sebenarnya, apa yang dimaksud dengan Tsunami? apa saja pemicu terjadi nya Tsunami? dan bagaimana Tsunami tersebut terjadi?

Read more »

Optimum Grid Generation - kasus aliran pada 2 plat datar

Memahami Grid Dependency

Pengaturan grid dalam sebuah simulasi merupakan faktor yang sangat penting untuk diperhatikan karena mempengaruhi keberhasilan/ tingkat ketelitian dari hasil simulasi. Dalam membentuk grid pada sebuah domain, kita harus mengerti karakteristik dari fluida yang mengalir, misalnya memperhatikan daerah lapisan batas (boundary layer), viskositas dan densitas fluida, kecepatan aliran, dan luas permukaan aliran (channel). Dari hal-hal tersebut, kita dapat mendesain sebuah susunan grid (meshing) yang tepat sesuai dengan fenomena fisikal yang sebenar nya terjadi, sehingga hasil dari simulasi yang dibuat dapat memberikan interpretasi yang benar.

Untuk membuat meshing, kita dapat membagi grid menjadi beberapa segmen di dalam domain. Penentuan jumlah segmen dan jumlah cell pada setiap segmen bergantung pada seberapa banyak faktor yang mempengaruhi fenomena aliran yang disimulasikan dan tingkat ketelitian hasil yang diinginkan, sehingga dibutuhkan kepekaan (sense) dari user yang melakukan simulasi. Berikut adalah contoh penggunaan Grid Dependency menggunakan CFDSOF.

Optimum grid generation with CFDSOF

Read more »

Simulasi aliran di antara 2 plat datar

Persoalan :

Terdapat dua buah plat datar yang tersusun parallel  dengan panjang L = 1m dan lebar H = 0.1m. Di antara kedua plat tersebut di alirkan fluida (incompressible - laminar) dengan densitas ρ = 1.2 kg/m³.

Untuk memahami konservasi momentum secara fisik, disini kita akan melakukan simulasi CFD yang akan memberikan gambaran bagaimana bentuk dari profil kecepatan di antara titik masuk dan daerah aliran berkembang (hydrodynamic entry length, LE) pada beberapa kondisi :

Read more »