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 :

1.      domain

membuat domain dua dimensi dengan panjang L = 1m, tinggi H = 0,1 m. Pada arah-I jumlah cell yang diberikan sebanyak 50 cell, sedangkan pada arah-J jumlah cell sebanyak 30 cell.

2.      atur cell

cell diatur sedemikian sehingga domain memiliki dua buah inlet pada kedua ujung nya, seperti gambar berikut.

3.      kondisi sempadan 1

untuk kasus dengan kondisi 1, sempadan yang di berikan adalah perbedaan tekanan pada kedua ujung inlet, dimana pada inlet-1 diberikan tekanan sebesar 2 bar (200000 Pa), sedangkan pada inlet-2 diberikan tekanan sebesar 1 bar (100000 Pa).

sempadan inlet-1

sempadan inlet-2

4.      konstanta fisikal

fluida yang mengalir di antara kedua plat datar pada persoalan ini memiliki properti konstanta fisikal dengan densitas ρ = 1 kg/m³, viskositas μ = 1 kg/m.s

penentuan densitas

penentuan viskositas

5.      bangun grid

pengaturan cell ditentukan berdasarkan pertimbangan grid dependeny, sehingga kerapatan grid dalam domain tersebut dibuat berbeda pada beberapa segmen. Pada bagian dekat dengan lapisan batas dan pada kedua ujung inlet-1 dan inlet-2 dibuat grid dengan kerapatan yang lebih besar agar tingkat ketelitian pada daerah tersebut cukup baik, selain itu daerah-daerah tersebut juga merupakan daerah pengamatan yang cukup penting untuk dianalisis.

Proses pembuatan grid optimum dapat dilihat pada posting : optimum grid generation

bentuk grid awal

bangun grid dalam arah-x

modifikasi segmen arah-x

bangun grid arah-y

modifikasi segmen arah-y

bentuk grid akhir

6.      iterasi

melakukan perhitungan untuk kondisi yang telah diberikan (kondisi 1)

residu proses iterasi – kondisi 1

7.      hasil untuk kondisi 1

berikut adalah hasil simulasi yang didapat pada kondisi 1.

kontur kecepatan (m/s)

profile kecepatan

vektor kecepatan (m/s) dengan skala perbesaran 3

kecepatan pada posisi I = 2, 5, 45, dan 48

kontur tekanan statik (Pa)

tabel tekanan statik (Pa) pada tiap cell

kontur tekanan absolute (Pa)

tekanan statik pada posisi I = 2, 5, 25, 45, dan 48

8.      kondisi sempadan 2

setelah hasil dari simulasi untuk kondisi 1 didapat, selanjutnya kita akan kembali mensimulasikan kasus ini dengan kondisi 2 seperti yang ditentukan sebelum nya, dimana pada inlet-1 diberikan kecepatan sebesar 0,4 m/s, sedangkan pada inlet-2 diberikan tekanan sebesar 3 bar (300000 Pa).

sempadan inlet-1

sempadan inlet-2

9.      iterasi

perhitungan kembali dilakukan dengan nilai sempadan yang telah berubah dari kondisi 1 menjadi kondisi 2. Proses iterasi dilakukan dengan cara seperti pada poin no. 6

residu proses iterasi – kondisi 2

10.  hasil untuk kondisi 2

berikut adalah hasil simulasi yang didapat pada kondisi 1.

kontur kecepatan (m/s)

profile kecepatan

vektor kecepatan (m/s) dengan skala perbesaran 3

kecepatan pada posisi I = 2, 5, 25, 45, dan 48

kontur tekanan statik (Pa)

kontur tekanan absolute (Pa)

tekanan statik pada posisi I = 2, 5, 25, 45, dan 48

Posted in: CFDSOF,konservasi momentum,perbedaan tekanan fluida,simulasi aliran di antara 2 plat datar