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)

Posted in: CFDSOF,simulasi aliran turbulen