Simulasi aliran udara masuk dan keluar

Aliran udara pada medium 2D dan 3D

Fenomena aliran fluida yang terjadi pada sebuah medium (2D atau 3D) dapat disimulasikan dengan menentukan domain dan batasan-batasan yang ada pada model simulasi. Disini, kita akan coba mensimulasikan aliran udara yang melalui medium 2D dan 3D secara bertahap dengan beberapa asumsi yang ditetapkan. Udara masuk melalui daerah inlet dengan kecepatan 1 m/s dan keluar melalui daerah outlet.

Berikut adalah tahap-tahap yang dilakukan dalam simulasi menggunakan CFDSOF.

1.      Menentukan domain

Menentukan luas domain dan jumlah cell, serta pengaturan segmen

 

2.      Atur Cell

Menentukan inlet-outlet dari domain dengan mengatur cell pada computational grid

3.      Kondisi sempadan

4.      Konstanta fisikal

5.      Iterasi

Setelah kita menentukan kondisi seperti di atas, langkah selanjutnya adalah mengolah data tersebut untuk disimulasikan. Hasil iterasi ini sangat menentukan apakah prosedur simulasi dan data yang kita masukkan benar atau tidak. Hal ini dapat diketahui salah satu nya dengan tercapai nya perhitungan yang konvergen.

6.      Hasil plot

Setelah kriteria konvergensi terpenuhi, kita dapat mem-plot hasil simulasi untuk mengetahui fenomena fisikal dari domain/kondisi yang kita amati.

Tekanan statik (Pa)

Dari hasil plot terlihat bahwa distribusi tekanan statik (Pa) berubah sepanjang daerah domain. Pada daerah inlet tekanan statik lebih besar dan menurun secara gradual menuju daerah outlet.

Vektor kecepatan (m/s)

Persamaan Bernoulli menjelaskan bahwa kecepatan berbanding terbalik dengan tekanan, sehingga pada bagian masuk dimana kecepatan berkurang akibat adanya kerugian gesek pada celah inlet dan juga akibat skat ditengah domain. Kecepatan aliran meningkat setelah udara melewati skat tengah menuju celah outlet.

7.      Ubah domain menjadi 3D

Setelah didapat hasil simulasi aliran pada bidang 2D, sekarang kita akan mensimulasikan aliran dengan kondisi yang sama, tetapi pada ruang 3D. Untuk mengubah domain dari 2D menjadi 3D, kita dapat menggunakan fungsi Manipulasi-Grid pada program CFDSOF dan menentukan kedalaman/lebar dari ruang tersebut.

8.      Iterasi

Sekarang domain telah berubah menjadi 3D dengan kondisi sempadan dan konstanta fisikal yang telah kita tentukan sebelum nya pada domain 2D. Iterasi yang dilakukan disini adalah untuk melakukan perhitungan kembali dari data yang ada.

9.      Hasil plot

Berikut adalah hasil plot dari simulasi yang telah dilakukan pada domain yang baru

Tekanan statik (Pa)

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa distribusi tekanan berubah sepanjang garis aliran fluida dimana tekanan meningkat kemudian menurun seiring dengan kecepatan yang menurun kemudian meningkat akibat kerugian gesek.

Vektor kecepatan (m/s) 

Dari grafik dan hasil plot di atas kita dapat simpulkan bahwa kecepatan dari aliran udara yang masuk melalui celah inlet menurun sepanjang lintasan aliran, tetapi pada daerah dekat dengan celah outlet kecepatan udara kembali meningkat. Hal ini disebabkan karena adanya efek gesekan udara dengan dinding, sehingga kecepatan menurun dan tekanan meningkat.

Posted in: CFDSOF,simulasi aliran udara