Laminar Parallel Plate Flow - CFD Simulation

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search

< back to Soal-jawab Mekanika Fluida

Contents

Knowledge base

Studi kasus dan Terjemahan

Cfd-lam-pp-2.png

Cfd-laminar-pp-21.png

Laminar Parallel Plate Flow - CFD Simulation 3.png

Laminar Parallel Plate Flow - CFD Simulation.png

Terjemahan

Artikel 1 hasil diskusi : Hubungan Kecepatan Masuk dan Viskositas Fluida pada Aliran Pipa

Konsep mekanika fluida pada soal ini adalah dimana jika kecepatan masuk dinaikan maka, aliran pada pipa akan cenderung lebih turbulen yang mengakibatkan panjang entrance region lebih panjang. Sebaliknya, jika viskositas fluida yang dinaikan maka aliran akan cenderung lebih laminar sehingga entrance region lebih pendek. Hal ini berhubungan dengan bilangan reynold, yaitu:

Re = V.D.ρ/μ

Hal ini juga berhubungan dengan kerugian energi serta pressure drop pada aliran yang mana jika aliran lebih turbulen maka kerugian energi dan pressure drop juga semakin besar.


Aplikasinya adalah pada pemasangan pompa, kita dapat mengatur kerugian energi serta pressure drop akibat gesekan antar fluida dengan mengatur besarnya viskositas fluida maupun kecepatan masuk.


Ahmad Mohammad Fahmi (1806181836)

Artikel 2 : Pengaruh Entrance Length dan Reynold Number Terhadap Profil Kecepatan Fluida pada Aliran Laminar

Definisi

Entrance Region adalah suatu wilayah atau daerah yang berada didekat dengan tempat masuknya fluida ke pipa. Atau bagian awal dari suatu empat aliran yang masuk dari suatu sumber.

Entrance Length adalah panjang suatu aliran dari awal masuk pipa hingga mencapai kondisi dimana fully developed flow atau aliran yang berkembang sempurna. Le = 0.06x xRe x Diameter Pipa ini adalah rumus Le pada aliran laminar.

Fully Develeoped Flow adalah kondisi dimana profil kecepatan fluida akan menjadi tetap besarnya.

Flow di Pipa.PNG

Bilangan Reynolds adalah bilangan yang tak berdimensi yang merupakan perbandingan antara inersia fluida terhadap viskositas suatu fluida.

Bilangan Reynold memiliki peran dalam menentukan entrance length. Dan pada bilangan reynold bisa disebu sebagai gaya gesek dimana semakin besar viskositas maka gesekan akan semakin besar sehingga akan menyebabkan bilangan reynold semakin kecil sehingga tendensi membentuk aliran laminar menjadi besar. Sedangkan jika kecepatan fluida semakin besar maka bilangan reynold akan semakin besar juga sehingga tendensi fluida menjadi turbulen akan semakin besar. Seperti Pada penjelasan diatas bahwa untuk mencari LE = 0.06 x Re x Diameter sehingga semakin besar Reynold number dan Diameter makan LE akan semakin menjauh dari inlet sehingga sesuai dengan definisi Length Entrance semakin jauh entrance length fluida akan semakin jauh juga untuk mencapai fully develop flow. Sehingga profil kecepatan untuk mencapai kondisi stabil pun akan semakin jauh. Berikut adalah contoh aliran profil kecepatan pada aliran laminar saat di lihat observasi ketika sebelum, saat dan setelah entrance Length.

Profkecepatan.PNG

Pada kasus A, LE = 1,5 H dilihat dari grafiknya profil kecepatan yang berada pada x < Le mengalami perubahan geometri yang sangat signifikan. Sedangkan saat x > Le profil kecepatan cenderung serupa karena aliran sudah mulai steady. Begitupun dikasus B dengan Le = 6H, Perubahan geometri profil kecepatan sebelum mencapai Le cenderung berubah dan profil setelah entrance length cenderung sama. Disini dapat dibuktikan bahwa reynold number mempengaruhi panjanganya Le.

Gandes Satria Pratama

1906435492

Artikel 3 hasil diskusi : Pengaruh Viskositas dan Kecepatan Inlet pada Entrance Length Aliran Laminer

Pada kasus ini dapat dilihat setelah dilakukan perhitungan bahwa, baik untuk kasus A dimana kecepatan inlet dipertahankan dan viskositas diubah (ada dua jenis), maupun kasus B dimana viskositas dipertahankan dan kecepatan inlet diubah (ada dua jenis), keduanya akan memberikan dua hasil entrance length yang sama dan secara tidak langsung, memberikan Reynold’s number yang sama (maksudnya, hanya akan ada dua nilai LE berbeda untuk empat kondisi ini).

Hal ini disebabkan karena, LE sebanding dengan Re. Maka perubahan yang terjadi pada Re akan menyebabkan perubahan secara proporsional pada LE. Kasus dengan Re dan LE ini juga berpengaruh terhadap velocity profile nya.

Pada bagian A, kasus pertama, dimana kecepatan inlet adalah 0.01 m/s dan viskositas dinamik = 4 x 10-5 kg/m.s memiliki profil kecepatan yang berbeda saat viskositas dinamiknya diubah menjadi 10-5 kg/m.s

Hal ini disebabkan karena pada saat kedua kondisi tersebut diberikan gaya inersia yang sama, fluida dengan viskositas dinamik yang lebih tinggi akan memberikan gaya friksi yang lebih besar, sehingga menghasilkan momentum fluida. Mengakibatkan terbentuknya kondisi fully developed dengan lebih cepat.

Mengapa? Karena, aliran fluida lebih pelan dan stabil jika dibanidngkan dengan fluida yang memiliki viskositas dinamik lebih kecil (yang akan memiliki LE lebih panjang).

Untuk bagian B, hal serupa terjadi. Yang menjadi perhatian adalah bagaimana fluida dengan viskositas dinamik yang sama namun memiliki kecepatan inlet berbeda, akan memberikan hasil yang serupa dengan kasus A (dimana kecepatan inlet sama dan viskositas dinamik berbeda).

Ini dapat dijelaskan dengan menggunakan persamaan Navier-Stokes untuk aliran dua dimensi ; Inersia = -pressure + friksi

Yang mana, gaya inersia sebanding dengan gaya friksi (dan gaya inersia sebanding dengan kecepatan).

Aplikasi untuk kasus ini akan berguna untuk membuat simulasi mengenai berapa pressure drop serta sejauh apa fluida baru akan stabil dalam beberapa kondisi tertentu.


-Elita Kabayeva, 1906435486-

Artikel 4 hasil diskusi : Pengaruh Viskositas dan Kecepatan Inlet Fluida terhadap Aliran

Viskositas berpengaruh terhadap aliran suatu fluida. Pada pipa, semakin kental viskositas pada fluida, maka entrance region lebih pendek, sehingga lebih cepat terbentuk fully developed flow. Aliran ini cenderung laminer. Begitu pula sebaliknya.

Selain itu, kecepatan inlet juga mempengaruhi aliran suatu fluida. Bila kecepatan pada inlet diperbesar, maka aliran pada pipa akan menjadi turbulen. Hal ini sesuai dengan bilangan Reynolds, yaitu perbandingan antara gaya inersia terhadap gaya viscous (Re = V.D.ρ/μ).

Aplikasi pada artikel ini adalah pemasangan drainase. Reynolds number yang diperlukan harus diminimalisir sehingga aliran menjadi hampir laminer, sehingga energi yang dikeluarkan tidak besar. Contoh lainnya adalah pada industri makanan. Makanan dialirkan melalu pipa. Pipa tersebut harus dimiringkan beberapa derajat agar makanan dapat mengalir dengan lancar. Karena makanan memiliki viskositas sertentu, aliran harus diperhitungkan agar laju tidak terhambat karena adanya luapan.

Raditya Aryaputra Adityawarman (1806181691)

Artikel 05 hasil diskusi : Hubungan tekanan dengan luas penampang secara Nusselt dan model Darcy termodifikasi

Aliran laminar melalui saluran berpori yang dibatasi oleh dua pelat paralel yang dipertahankan pada suhu konstan dan sama dipertimbangkan. Model Darcy yang dimodifikasi untuk transportasi momentum diterapkan tetapi kecepatan dalam persamaan momentum dan konduksi aksial dalam persamaan energi diabaikan. Hasilnya menunjukkan bahwa bilangan Nusselt untuk bidang yang dikembangkan penuh meningkat dengan peningkatan parameter bentuk media berpori,

г = (W^2 ɛ / K )^12 

di mana W adalah lebar saluran, ɛ adalah porositas dan K adalah permeabilitas.

Hasilnya juga menunjukkan bahwa penurunan tekanan berlebih berbanding terbalik dengan luas penampang aliran masuk.

Oleh : Hans Thiery T (1806233341)

Artikel 06 hasil diskusi : Pengaruh Jenis Aliran Terhadap Profil Kecepatan dalam Pipa

Bentuk profil kecepatan dalam pipa tergantung pada apakah aliran laminar atau turbulen, seperti halnya panjang entrance length, berkorelasi cukup baik dengan angka Reynolds. Besaran entrance length adalah sebagai berikut:

Entrancel.PNG

Untuk aliran dengan bilangan Reynolds yang sangat rendah, Panjang entrance length bisa menjadi sangat pendek, sedangkan pada aliran dengan bilangan Reynolds yang besar Panjang entrance length bisa sangat Panjang.

Mohammad Varian (1606907713)


Artikel 07 hasil diskusi : Entrance Region dan Fully Developed Region pada Aliran Laminer

Entrance region adalah daerah masuk pada fluida yang dimulai saat lapisan batas terbentuk hingga aliran fluida berkembang sepenuhnya. Pada entrance region lapisan batas atas dan lapisan batas bawah lama-kelamaan akan mengalami perluasan yang membuat 2 (dua) lapisan batas itu bertemu. Ketika kedua lapisan batas itu bertemu itu artinya fluida tidak lagi berada pada entrance region karena pada jarak tersebut juga fluida sudah berkembang secara penuh atau dengan kata lain fluida sudah mulai memasuki fully developed region. Jarak yang mengacu pada panjang entrance region adalah entrance length. Setelah melewati entrance region (fully developed region) kecepatan fluida cenderung tidak berubah-ubah dan lebih teratur dibandingkan dengan saat berada pada entrance region dikarenakan kecepatan selalu berubah pada setiap jarak x sehingga membutuhkan perhitungan yang lebih kompleks. Pembentukan entrance region dan fully developed region dipengaruhi oleh viskositas dan kecepatan inlet fluida. Semakin tinggi nilai viskositas fuida tersebut maka semakin cepat fully developed region terbentuk yang artinya semakin kecil entrance lengthnya dan semakin rendah nilai viskositas fluida tersebut maka semakin lambat fully developed region terbentuk yang artinya semakin besar entrance lengthnya. Untuk pengaruh kecepatan inlet, semakin besar nilai kecepatan inletnya maka semakin lambat fully developed region terbentuk yang artinya entrance lengthnya akan semakin besar dan semakin kecil nilai kecepatan inletnya maka semakin cepat fully developed region terbentuk yang artinya entrance lengthnya semakin pendek.


Daerah Aliran.png


Ikhsanul Fikri Fakhrurrozi (1906435510)

Artikel 08 hasil diskusi: Konsep Bilangan Reynolds dan Hubungannya dengan Sifat Aliran Fluida

Pada studi kasus ini, kita diperkenalkan dengan konsep Reynolds Number, yaitu suatu unit tak berdimensi yang mengindikasikan aliran fluida tersebut laminar atau turbulen. Reynolds Number secara definisi adalah rasio antara Gaya Inersia dengan Gaya Viskos (Friction Force). Bilangan Reynolds yang berbeda-beda akan menujukan profil kecepatan fluida yang berbeda-beda pula. Apabila bilangan Reynolds tersebut rendah, maka gaya viskos lebih dominan dibanding gaya inersianya, akibatnya fluida mengalir secara halus atau laminar. Apabila bilangan Reynolds tersebut tinggi, maka gaya inersia lebih dominan dibanding gaya viskosnya, akibatnya aliran tersebut kacau dan tidak teratur atau turbulen. Bilangan Reynolds ini dapat digunakan untuk memprediksi Entrance Length (Le) dari aliran laminar fluida, pada kasus ini aliran tersebut berada pada dua pelat paralel. Entrance Length adalah daerah antara titik masuk fluida dengan titik terbentuknya profil kecepatan fluida yang seragam. Semakin tinggi Bilangan Reynolds, atau semakin cenderung turbulen aliran fluida tersebut, maka semakin lama juga terbentuknya profil kecepatan aliran fluida yang seragam. Akibatnya, Entrance Lengthnya semakin panjang.

oleh: Edward Joshua Patrianus Mendrofa (1806233354)


Artikel 9 hasil diskusi: Pengaruh Viskositas dan Kecepatan Inlet terhadap Aliran Fluida

Viskositas dapat mempengaruhi kecepatan aliran fluida. Profil kecepatan yang dihasilkan juga bisa berbeda. Jika kecepatan inlet semakin besar maka aliran akan cenderung menjadi turbulen. Tetapi jika viskositas dinaikkan maka aliran tersebut cenderung menjadi laminar. Sesuai dengan rumus bilangan reynolds (Re = V.D.ρ/μ)

Viskositas dan kecpatan inlet juga mempengaruhi entrance region. Jika kecepatan inlet tinggi maka entrance region akan semaking panjang dan fully developed flow akan lebih lama terbentuk dan sebaliknya. Semakin tinggi viskositas pada sebuah fluida, maka entance region akan semakin pendek dan fully developed flow akan lebih cepat terbentuk


Oleh: Muhammad Fairuz Daffa (1806181716)

Artikel 10 hasil diskusi: Pengaruh Reynold Number pada Suatu Aliran Laminar

Bilangan Reynold merupakan perbandingan antara inertia force dengan friction force. Apabila Re bernilai kecil (<2100) maka inertia force tidak mendominasi friction force, sehingga aliran tersebut bersifat laminar.

Ditanyakan profil kencepatan antara inlet dengan hydrodynamic entrance length, yaitu jarak yang dilalui aliran dari awal masuknya fluida hingga titik awal aliran mencapai kondisi aliran berkembang sempurna.

Dari solusi profil kecepatan yang tersedia dapat terlihat pengaruh viskositas dan kecepatan fluida terhadap pembentukan aliran berkembang sempurna. Semakin rendah nilai Re, maka semakin cepat terbentuknya aliran fluida berkembang sempurna. Hal ini menyebabkan Entrance Length yang lebih pendek.

Oleh: Virsya Pramesti Salsabila - 1806181760

Artikel 11 hasil diskusi :Pengaruh Tegangan geser terhadapa jenis aliran

Kecepatan Aliran bergantung pada beberapa hal. Salah satunya adalah tegangan geser dimana Ketika aliran masuk dengan kecepatan tertentu dan bergesekan dengan permukaan maka profil kecepatan aliran akan berbeda-beda pada arah y. dimana besar tegangan geser ini dipengaruhi oleh viskositas yang disebut efek viskos. Ketika aliran berubah-ubah karena efek viskos tadi hal ini dinamakan entrance region dan Panjang nya Entrance Length. Ketika Aliran itu laminar maka Reynold numbernya berarti kecil yang berarti kecepatannya juga rendah. Reynold Number sendiri adalah rasio antara gaya inersia dan juga tegangan geser tadi sehingga tegangan geser memengaruhi Reynol Number dan juga berpengaruh terhadap jenis aliran

Oleh : Muhammad Bagir Alaydrus (1806233373)

Artikel 12 hasil diskusi : Pengaruh Viskositas terhadap Fully Developed Flow

Fully developed flow terpengaruh pada efek viskos atau entrance region yang lebih cepat artinya kalo aliran fluida itu kental maka entrance region lebih pendek. Sedangkan, aliran fluida yang lebih encer maka aliran berkembang penuhnya akan lebih ke arah hilir yaitu 9H bukan 6H, artinya sifat fluida tadi menyebabkan efek gesekan pada aliran yg menyebabkan aliran berkembang penuh/fully developed flow akan lebih cepat atau entrance region lebih pendek

Pengertian aliran viskos itu sendiri adalah dimana terjadi geseran geseran di aliran fluidanya. Fully developed flow akan berubah perilakunya terhadap inersia, kalo inersia lebih besar, maka fully developed flow-nya akan lebih lama. Dari semua ini maka kecepatan aliran tidak berubah

Fully developed flow akan lebih lama terjadi kalo kecepatannya juga lebih cepat, begitu pula sebaliknya fully developed flow akan lebih cepat kalo kecepatannya juga lebih lama.

Oleh: Mizan Eryandhika Guntorozi - 1806181823

Artikel 13 hasil diskusi : Pengaruh Efek Viskositas dan Entrance Length terhadap suatu aliran

Di soal nomor 2, yaitu example 3.5. Di soal ini ada intruksi untuk mendiskusikan simulasi untuk mengetahui profil kecepatan antara entry length entrance region dan entry length pada aliran pipa. Disini tertulis untuk H = 0.1 m dan L = 1m. Ada beberapa hal lagi yang diketahui, yaitu :

- Density yang dipakai adalah 1.2 kg/m3. Kondisi yang diketahui adalah fixed inlet velocity kecepatan inlet 0.01 m/s dan kecepatan dinamiknya adalah 4x10-5 kg/m.s dan viskositasnya adalah 10-5 kg/m.s

- Untuk fixed kecepatan dinamis viskositas nya adalah 4 x 10-5 kg/m.s dan kecepatan inlet 0.01m/s dan kecepatan inlet 2 nya 0.04 m/s.

Sofrware CFDSOF digunakan untuk melakukan simulasi agar diketahui profil kecepatan yang berubah seiring masuknya fluida ke dalam pipa. Sebelumnya, saya akan menjelaskan entrance region dan entrance length. Fluida yang masuk kedalam pipa dengan kecepatan inlet, akan terus melaju semakin dalam dan dipengaruhi oleh viskositas sehingga menimbulkan efek viskositas. Hal ini mempengaruhi fluida sehingga didapatkan kecepatan fluida yang berbeda-beda. Lalu, kecepatan inlet berubah hingga suatu titik dimana profil kecepatannya sudah tetap dan stabil. Daerah profil kecepatan fluida berubah karena efek viskositas dinamakan Entrance Region dan panjangnya disebut Entrance Length. Viskositas dinamik yang diketahui digunakan untuk perbandingan antara profil kecepatan yang terjadi pada aliran tersebut. Grafik yang didapatkan adalah perbedaan downstream location x/H yang memasuki inlet. Bilangan Reynold merupakan salah satu parameter penting dalam konsep aliran viskos yang berlaku pada kasus ini, dimana persamaan Bilangan Reynold nya adalah :

Rumus Reynolds No2.JPG

Dari simulasi yang dilakukan di CFDSOF didapatkan beberapa grafik. Dapat dilihat bahwa perbedaan dari viskositas dinamik yang lebih besar dan entrance length pada grafik 3.5.2 lebih pendek daripada grafik 3.5.3 dimana grafik tersebut entrance length nya lebih Panjang. Dan pada grafik 3.5.4 dan 3.5.5 terlihat bahwa kecepatan inlet yang lebih tinggi membuat semakin panjangnya entrance length. Dari hal tersebut dapat disimpulkan bahwa Entrance length dipengaruhi oleh efek veskositas dan kecepatan. Aplikasi yang bisa digunakan dari konsep soal ini adalah disaat ada air dan minyak, dimana viskositas minyak lebih besar sehingga kecepatan minyak lebih lambat. Sehingga entrance length nya lebih Panjang. Selain itu, kita dapat mengaplikasikannya sebagai konsep dalam kasus suatu aliran dalam pipa yang harus memperhatikan kondisi fluida tersebut agar bisa efisien dan efektif dalam mengalirkan aliran tersebut.

Oleh : Muhammad Ridhwan Sunandar - 1806181861

Artikel 14 hasil diskusi : Hukum Konservasi Momentum Pada aliran fluida yang melewati Pipa sebelum memasuki fase Fully Developed Flow

Saat suatu aliran memasuki pipa, aliran ini akan melewati Entrance Region. Seperti kita ketahui bahwa dalam menganalisis suatu permasalahan dalam mekanika fluida, kita perlu menerapkan konsep dasar yang salah satunya adalah hukum konservasi momentum. Lalu jika dihubungkan dengan hukum konservasi momentum, Apa sebenarnya yang terjadi pada aliran tersebut saat memasuki entrance region? Pada dasarnya, terdapat tiga gaya yang mempengaruhi pergerakan aliran yaitu yang berasal dari tekanan fluida, viskositas yang mempengaruhi tegangan geser, dan juga inersia. Menurut hukum konservasi momentum terjadi kesetimbangan antara ketiga gaya tersebut yang dapat dirumuskan sebagai berikut.

alt text

Dan pada saat memasuki entrance region, antara tekanan dan gaya viskositas teruslah berubah sepanjang pipa dalam kurun entrance region. Pada saat ini, Pressure drop yang terjadi pada aliran akan lebih besar dibandingkan ketika saat sudah memasuki fase fully developed flow. Hal ini diakibatkan karena gradien tekanan yang lebih besar dan tidak konstan karena adanya percepatan atau perlambatan pada aliran. Hal ini sesuai dengan yang diungkapkan sebelumnya mengenai konservasi momentum serta keseimbangan antara gaya tekan dan gaya viskos.

Oleh: Iza Azmar Aminudin/1806233316

Artikel 15 hasil diskusi : Pengaruh Efek Viskositas dan Entrance Length terhadap suatu aliran

Pada kasus ini kita mengenali konsep yang dinamakan konsep Reynolds Number aliran mempunyai kecepatan relatif rendah atau fluidanya sangat viscous, gangguan yang mungkin dialami oleh medan aliran akibat getaran, ketidakteraturan permukaan batas dan sebagainya, relatif lebih cepat teredam oleh viskositas fluida tersebut dan aliran fluida tersebut disebut aliran laminar.

Oleh : Muhammad Bagus Pratama 1806181792

Artikel 16 hasil diskusi : Perbedaan Jenis Viskositas Dinamik dan Pengaruhnya terhadap Entrance Length serta Kecepatan Fluida

Pada aliran suatu aliran fluida baik cairan atau gas terdapat berbagai jenis, hal tersebut mempengaruhi viskositas tentunya. Viskositas sendiri pada fluida cair dihasilkan oleh gaya kohesi antar molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas muncul sebagai akibat tumbukan antar molekul gas. Viskositas dinamik berarti fluida tersebut dialirkan dalam suatu area yang dimana satu jenis viskositas dan viskositas lain memiliki properti dan karakteristik berbeda ketika dialirkan. Dalam teorinya persamaan dalam menghitung viskositas seperti berikut.

                                                           F = η A x v / L

Keterangan:

F = Gaya (N)

A = Luas Keping yang bersentuhan dengan Fluida

v = Kelajuan Fluida

L = Jarak antar Keping

η = Koefisien Viskositas

Pada persamaan tersebut terlihat hubungan antara jenis viskositas yang digunakan mempengaruhi kecepatan dari aliran fluida, lebih tepatnya berbanding terbalik. Dalam pengaplikasian pada kehidupan sehari – hari seperti cairan berupa air dan raksa. Air memiliki viskositas 1 x 10^-3 Ns/m^2 sedangkan raksa 1.59 x 10^-3 Ns/m^2. Viskositas raksa lebih besar dari viskositas air, maka raksa akan mendapatkan kecepatan aliran fluida lebih kecil dari air sesuai persamaan diatas jika asumsi semua variable lain sama. Dalam pengertian lain viskositas adalah kekentalan dari fluida dimana hal tersebut menyebabkan tegangan geser saat fluida dialirkan. Tegangan geser ini sebanding dengan besarnya viskositas fluida, dampak dari semakin bertambahnya tegangan geser akan mempengaruhi kecepatan dari fluida itu sendiri. Kemudian hubungannya dengan entrance length adalah jarak untuk suatu aliran fully developed semakin panjang karena kecepatan fluida tidak dapat mengalir sesuai tekanan atau gaya yang diberikan karena terpengaruh tegangan geser.

Oleh : Luthfi Aldianta - 1806181804

Artikel 17 hasil diskusi : Pengaruh Viskositas Terhadap Profil Kecepatan Aliran Laminar

Assalamualaikum wr. Wb

Pada soal example 3.5 ini, diarahkan untuk membuat simulasi untuk mengetahui profil dan perkembangan kecepatan pada entrance region dan entry length pada aliran pipa. Dengan kecepatan masuk dan ukuran pipa yang diketahui. Kita menggunakan simulasi pada cfdsof untuk mengetahui bagaimana profil kecepatan yang berubah seiring dengan masuknya fluida ke dalam pipa. Diketahui pula pada soal 2 viskositas dinamik yang digunakan untuk membandingkan profil kecepatan pada aliran tersebut. Pada soal b disebutkan 2 kecepatan Inlet yang berbeda dan 1 viskositas dinamik. Pada artikel ini saya akan menjelaskan lebih ke konsep dan aplikasi dimana pengaruh keepatan masuk dan viskositas dinamik terhadap profil kecepatan fluida.

Pertama-tama saya akan menjelaskan apa itu entrance region dan entrance length terlebih dahulu. Pada saat fluida masuk kedalam pipa dengan kecepatan inlet, fluida tersebut melaju semakin ke dalam pipa dan dipengaruhi oleh visk ositas fluida sehingga terjadi efek viskositas dengan munculnya boundary layer. Efek viskositas atau kekentalan ini mempengaruhi fluida sehingga profil kecepatan fluida berbeda-beda. Contohnya profil kecepatan fluida pada dinding pipa dan pada tengah pipa berbeda. Kecepatan inlet ini berubah sehingga suatu titik dimana profil kecepatannya sudah menjadi tetap dan stabil yang disebut fully developed flow. Pada tahap ini sudah tidak ada boundary layer. Daerah dimana profil kecepatan fluida ini berubah karena efek viskositas dinamakan Entrance Region dan panjangnya disebut Entrance length.

Kemudian saya akan menjelaskan tentang prinsip viskositas. Viskositas merupakan kekentalan fluida. Fluida yang menempel pada dinding memiliki kecepatan 0 sehingga mempengaruhi profil kecepatan terhadap H atau tinggi pada pipa. Semakin dekat fluida dengan dinding maka fluida akan semakin tergesek dengan dinding sehingga kecepatan pada tengah pipa merupakan kecepatan yang paling besar. Dengan viskositas yang berbeda-beda pada tiap fluida, maka akan berbeda-beda juga profil kecepatannya. Yang pada ujungnya akan mempengaruhi Reynolds number.

Salah satu parameter yang digunakan juga adalah Reynolds number. Reynolds number ini menentukan bagaimana jenis aliran tersebut. Dengan rumus :

Re = inertia/ friction force

Re < 2100 : laminar

Re > 2100 : Turbulen

Dari grafk tersebut dapat disimpulkan bahwa entrance length dipengaruhi oleh efek viskositas dan kecepatan inlet. Sedangkan besar kecepatan terhadap H hanya dipengaruhi oleh kecepatan inlet dan profil kecepatan terhadap H dipengaruhi oleh efek viskositas.

Menurut cfd simulasi yang telah dilakukan, disebutkan bahwa perbedaan viskositas dinamik mempengaruhi panjang entrance length. Dengan viskositas dinamik yang lebih besar yaitu 4 x 10-5, entrance lenght pada grafik 3.5.2 lebih pendek dibanding grafik 3.5.3 dimana pada grafik tersebut entrance length lebih panjang. Pada perbandingan grafik 3.5.4 dan 3.5.5 menunjukan bahwa grafik dengan kecepatan inlet lebih tinggi membuat entrance length jadi semakin panjang.

Aplikasi aliran laminar dan efek viskositas adalah keran air pada wastafel. Air pada keran air apabila yang dibuka hanya dikit maka air yang keluar adalah aliran laminar karena kecepatan inlet yang masuk kecil. Apabila keran air dibuka dengan lebar maka terjadi aliran turbulens karena kecepatan inlet besar dan terjadi pusaran-pusaran didalam aliran pipa yang dipengaruhi oleh efek viskositas dan berpengaruh kepada Reynolds number karena inertia berbanding lurus dengan u atau kecepatan.

oleh : Jenizhar Adivianto - 1806181810

Artikel 18 hasil diskusi : Memahami penggunaan perangkat lunak berbasis CFD

Setelah kita memahami pengamatan dengan pendekatan analitikal, selanjutnya kita juga dapat melakukannya dengan bantuan perangkat lunak. CFD, yang merupakan cabang ilmu mekanika fluida, dapat menjalankan simulasi teknik numerik pada aliran fluida dimana dapat dengan mudah memecahkan masalah tersebut. Dengan demikian, diharapkan kita dapat memprediksi suatu dinamika aliran fluida dengan lebih mudah. Persamaan-persamaan matematis tersebut disebut dengan governing equation. Kita dapat mengamati bahwa profil kecepatan menunjukkan kecepatan akan selalu setidaknya paling tinggi pada titik vertikal di tengah pipa dibandingkan pada titik vertikal lainnya. Sementara pada bagian fluida yang bersentuhan dengan plat akan memiliki kecepatan=0 saat sudah mendapatkan kondisi aliran berkembang penuh. Kita juga dapat menganalisis pressure drop yang timbul. Pendekatan dengan pemodelan CFD banyak digunakan perusahaan-perusahaan demi mempersingkat waktu dan biaya operasional perusahaan. Dengan penggunaan ini, perusahaan bisa dengan cepat dan efektif dalam memprediksi suatu fenomena. Sebagai ilustrasi:


Ilustrasi Ilustrasi

oleh : Bolonni Nugraha / 1806181741

Artikel 19 hasil diskusi : Pipe Flow Analysis

Pada aliran laminar, ada yang bernama Entrance Region yang berarti daerah masuk pada fluida yang dimulai saat lapisan batas terbentuk hingga aliran fluida berkembang sepenuhnya. Pada Entrance Region ini, lapisan batas atas dan bawahnya akan mengalami perluasan yang mengakibatkan 2 lapisan batas itu bertemu. Ketika 2 lapisan batas itu bertemu, fluida sudah berkembang secara penuh dan sudah masuk pada Fully Developed Region. Jarak dari entrance region itu disebut dengan entrance length. Pembentukan dari Entrance Region dan Fully Developed Region ini dipengaruhi oleh viskositas dan juga kecepatan inlet fluida.

Region bagol.jpg

Oleh : M. D. Fachturrohman - 1806181855


Artikel 20 hasil diskusi : Laminar parallel plate flow – CFD Simulation

Reynolds Number [Re=V.D.ρ/μ ] merupakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya gesek dimana itu menjelaskan bahwa kecepatan masuk fluida pada pipa menentukan jenis aliran fluida pada pipa. Jika kecepatan masuk dinaikkan maka aliran akan lebih turbulen dan sebaliknya jika kecepatan masuk fluida diturunkan maka aliran akan lebih laminar

Oleh : Gema Akbar Ilhamsyah - 1806233386

Artikel 21 hasil diskusi : Hubungan Bilangan Reynolds dengan Aliran Luminar

Pada kasus kali ini, kita diperkenalkan dengan konsep Reynold number, yaitu suatu unit tak berdimensi yang menunjukan sifat aliran fluida tersebut. Reynold number secara definisi adalah perbandingan antara Gaya inersia dengan gaya gaya tegang (friction force). Bilangan reynold yang berbeda-beda akan menunujukan profil kecepatan fluida yang berbeda-beda pula. Kecepatan yang rendah dalam suatu aliran itu menunjukan bahwa suatu aliran mempunyai aliran yang berjenis laminar. Karena aliran laminar mempunyai ciri khas yaitu kecepatan yang rendah dan konstan.

Oleh : Rasyid Indy Nur Sasongko - 1806181874


Artikel 22 hasil diskusi : PENGARUH VISKOSITAS DAN KECEPATAN TERHADAP FULLY DEVELOP FLOW

Bila Reynold Numbers besar berarti Gaya Inersia lebih dominan dibandingkan Gaya viscous maka aliran tersebut bersifat lebih lembam atau turbulent. Contohnya adalah aliran udara, aliran di sekitar sayap pesawat, dan aliran aerodinamika. Jika sebaliknya, Reynold Numbers yang kecil berarti bahwa gaya inersia tidak dominan terhadap gaya viscous. Contohnya adalah pada pelumasan atau lumbrikasi. Reynold Numbers yang tinggi cenderung menyebabkan aliran fluida menjadi turbulent. Jika Reynold Numbers rendah maka Aliran fluida cenderung laminer karena gaya inersia terabsorb oleh gaya viscous.

Pengaruh Viskositas dan Kecepatan Fluida terhadap Fully Develop Flow

- Fluida yang lebih encer menyebabkan fully develop akan terjadi lebih lambat atau lebih mendekati hilir. Dengan kata lain, pada fluida yang lebih kental maka fully develop akan terjadi lebih cepat atau mendekati hulu. Aliran viscous adalah aliran yang terjadi geseran pada lapisan lapisan fluidanya. Pada aliran belum berkembang penuh terdapat viscous dan inviscid. Namun, pada fully develop flow hanya terdapat aliran viscous. Semakin besar nilai viskositas maka akan semakin besar pula gaya frictional yang akan menghambat momentum fluida.

- Kecepatan aliran dan Inersia yang tinggi menyebabkan daerah fully develop flow akan lebih dekat ke hilir. Kecepatan aliran dan Inersia yang rendah menyebabkan daerah fully develop flow akan lebih cepat terbentuk.

Oleh: Kevan Jeremy Igorio - 1806233266


Artikel 23 hasil diskusi: Pengaruh Reynold Number pada Suatu Aliran Laminar

Pada kasus ini, kita menggunakan konsep Reynolds Number. Reynolds Number adalah rasio antara Gaya Inersia dengan Gaya Tegang . Bilangan Reynolds yang berbeda-beda akan menunjukan profil kecepatan yang berbeda-beda dan akan meunjukan sifat aliran fluida tersebut.

Oleh : Muhammad Afdhal Pradisto - 1806181703

Artikel 24 hasil diskusi: Peranan property terhadap aliran laminar untuk mencapai keadaan berkembang sempurna

pada persamaan Re= inertia force / friction force maka dapat dikatakan semakin besar bilangan Reyold maka semakin besar inersia dan semakin kecil viskos nya. Pada aliran yang bersifat inviscid atau aliran pada enterance region viskos dapat diabaikan. sementara pada keadaan aliran fully development peranan gaya viskos lebih berpengaruh. Peranan inersia penting dalam penentuan panjang enterance length. Semakin rendah inersia makan semakin mudah mencapai keadaan aliran erkembang sempurna. hal itu disebabkan karena inersia berbanding lurus dengan Reynold number sehingga jika dimasukkan dalam rumus (le = 0.06*Re*D) nilai le semakin kecil juga dan menyebabkan aliran semakin cepat mencapai aliran berkembang sempurna.

Sama halnya dengan inersia, efek viskos juga memiliki peranan penting dalam panjang enterance region. cairan yang lebih encer lebih lambat mencapai keadaan aliran berkembang sempurna karena cairan yang lebih encer memiliki viskositas yang kecil dan menyebabkan nilai Re semakin besar yang berpengaruh pada bertambahnya nilai le.

Goverment equation, merupakan persamaan yang mengatur perilaku fluida. Seperti contohnya pada persamaan Re= inertia force / friction force maka dapat dikatakan semakin besar bilangan Reyold maka semakin besar inersia dan semakin kecil viskos nya. Pada aliran yang bersifat inviscid atau aliran pada enterance region viskos dapat diabaikan. sementara pada keadaan aliran fully development peranan gaya viskos lebih berpengaruh.

Oleh : Christian Emanuel Kefi - 1906435460


Artukel 25 : Hasil Diskusi :Aliran yang terjadi pada pipa saat aliran laminar

Aliran laminar pada centerline pipa mengalami kecepatan maksimal karena tidak adanya kontak langsung terhadap dinding pipa sedangkan pada di kedua ujung pipa aliran tersebut kecepatannya 0 dikarenakan adanya gaya gesek diantara dua dinding tersebut.pada aliran laminar streamline aliran turbulen tidak saling memotong.aliran laminar mempunyai Re dibawah 2100 jika Le semakin besar maka aliran semakin lama terjadi fully develop flow besar kecilnya entrance length tergantung terhadap re karena perumusannya ialah Le = 0.06 Re D ,jadi Ketika pipa masuk dari entrance region aliran tersebut masih aliran viscous setelah aliran tersebut sudah melwati entrance maka aliran tersebut sudah fully developed flow yang membentuk menjadi aliran laminar.

Oleh Ahmad Farras 1906435435


Artikel 26 hasil diskusi: Pengaruh fully developed pada aliran laminar

Fully Developed adalah dimana kondisi kecepatan fluida tetap besarnya. Aliran laminar merupakan aliran yang stabil dan mempunya bilangan Reynold kurang dari 2000. Jika bilangan Reynold kurang dari 2000, maka kondisi Fully Developed cepat terjadi. Selain itu hal yang mempengaruhi cepat Fully Developed adalah Entrance Region semakin kecil. Karena rumusnya adalah LE = 0,06 x RE x D. Jadi cepat/lambatnya terjadinya Fully Developed dipengaruhi oleh bilangan Reynold (RE) dan Entrance Region (LE)

Oleh : Obie Dharmawan - 1906435542

Artikel 27 hasil diskusi: Reynold number dan LE pada aliran fluida

Artikel 2.1.png

Artikel 2.2.png

Artikel 2.3.png

Gaya inersia berhubungan dengan penentuan apakah fluida itu turbulen atau tidak. Karena Reynold’s number merupakan perbandingan antara gaya inersia terhadap gaya friksi.hal ini menjelaskan jika inersia bertambah,maka kecepatan otomatis bertambah. Sehingga fluida akan berpotensi terjadinya turbulesi dimana jika inersia bertambah, berarti kemungkinan vektor bertabrakan atau turbulen semakin tinggi. Dan Semakin naik kecepatan maka semakin panjang Le dan semakin lambat pembentukan fully developed karena aliran akan semakin turbulen. Pada grafik, semakin besar diameter pipa, semakin besar Le dan Re. maka kesempatan untuk turbulen semakin besar. Fully developed dimulai sewaktu Le berhenti (saat kecepatan tetap).

Oleh: LAKSITA AJI SAFITRI - 1906435523


Artikel 28 hasil diskusi: Pengaruh Entrance Length Terhadap Kecepatan Aliran Laminer Pada Plat Parallel

Aliran diantara pelat parallel terdapat beberapa jenis, satah satunya adalah aliran laminar. Aliran laminar adalah aliran yang teratur tidak berpotongan satu sama lain dengan kecepatan yang rendah dengan nilai bilangan Reynold dibawah 2100. Untuk menentukan jenis aliran dapat ditentukan dengan menentukan nilai bilangan reynoldnya dengan persamaan

  Re=(ρ*V*D)/μ

Jika kecepatan dari aliran tersebut ditinjau searah sumbu X nilainya tergantung kepada jarak titik tertentu dari inlet pipa. Mulai inlet hingga memasuki entrance region kecepatan aliran tersebut akan berubah, sedangkan ketika aliran memasuki entrance region kecepatanya akan konstan. Posisi entrance region dapat ditentukan dengan menghitung jarak entrance length dengan persamaan

  Le=0.06*Re*D

Sedangkan jika ditinjau searah sumbu Y nilai kecepatan nya tergantung kepada jarak suatu titik dari dinding pipa yang diakibatkan tegangan geser aliran tersebut. Semakin jauh titik tersebut dari dinding pipa makan kecepatan nya juga akan semakin besar karena di dinding pipa terdapat tegangan geser sehingga menyebabkan kecepatan pada dinding pipa sama dengan nol.

Oleh : Wildan Firdaus 1906435574


Artikel 29 hasil diskusi: Pengaruh Fully Develope pada Aliran Laminar

Yang mana bisa kita ketahui aliran laminar merupakan aliran yang stabil , yang jika RE < 2300 maka jika RE nya kecil maka fully develop akan semakin ceat terjadi . dan jika LE( Entrance Region ) semakin kecil maka Fully develop akan lebih cepat terjadi karna perumusannnya LE = 0,06 x RE x D .maka dari itu RE berpengaruh pada bentuk aliran dan kecepatan terjadinya fully develope.

Oleh : Trio Kurnia Ryplida 1906435561


Artikel 30 hasil diskusi: Hubungan Antara Beda Viskositas Dinamik pada Aliran Laminer Terhadap Panjang Entrance Length

Aliran laminar adalah nilai bilangan Reynold dibawah 2100. Untuk menentukan jenis aliran dapat ditentukan dengan menentukan nilai bilangan reynoldnya dengan persamaan:

   𝑅𝑒 = 𝜌 ∗ 𝑉 ∗ 𝐷/𝜇

Pada kasus A ini aliran diketahui adalah aliran laminar. Kemudian diberikan 𝜇1 = 4x10-5 kg/m.s dan 𝜇2 = 10-5 kg/m.s dengan Uin yang sama. Menurut saya Re dari 𝜇1 pada entrance region akan lebih kecil dari 𝜇2. Sehingga nilai Le1 dari 𝜇1 akan lebih pendek jika dibandingkan dengan Le2. Hal tersebut karena tegangan geser dari 𝜇1 lebih besar daripada tegangan geser 𝜇2. Rumus mengukur shear stress adalah:

   ShearStress.png

Posisi entrance region dapat ditentukan dengan menghitung jarak entrance length dengan persamaan:

   𝐿𝑒 = 0.06 ∗ 𝑅𝑒 ∗ 𝐷

Dengan kata lain dapat disimpulkan bahwa 𝜇 (viskositas dinamik) akan mempengaruhi entrance region dari suatu aliran. Semakin tinggi nilai 𝜇 maka nilai entrance region akan semakin kecil karena dipengaruhi oleh tegangan geser yang juga semakin meningkat.

B. Hubungan Antara Beda Kecepatan Inlet (Uin) pada Aliran Laminer Terhadap Panjang Entrance Length

Pada aliran laminar akan terbentuk daerah entrance region antara entrance/ inlet dengan awal posisi fully developed. Jika diketahui nilai 𝜇 (viskositas dinamik) yang sama pada penggunaan kecepatan inlet yang berbeda U1 =0.01m/s dan U2 =0.04m/s. Maka untuk kedua penggunaan kecepatan inlet tersebut akan menghasilkan panjang entrance region yang berbeda. Entrance region akan semakin panjang/ membutuhkan waktu yang lama apabila aliran fluida masuk lebih besar. Karena dengan viskositas yang sama dan density (jenis fluida mengalir sama) nilai tegangan geser pada aliran dengan kecepatan inlet yang berbeda akan bernilai sama. Hal tersebut berdasarkan rumus tegangan geser. Maka dapat disimpulkan entrance region akan semakin panjang/ semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai fully developed jika kecepatan masuk pada suatu aliran ditingkatkan.

Oleh : Dendy Dwi Rohma Prahara Jaya 1906435473


Artikel 31 hasil diskusi: Pengaruh gaya Viscous terhadap panjang entrance length pada aliran laminar

Gaya viscous merupakan gaya yang diakibatkan oleh viskous(૫)atau miu dikali V/l^2 yang menandakan bahwa semakin besar nilai viscous/kekentalan dari suatu fluida maka akan semakin besar gaya viscousnya. Entrance length terbentuk dikarenakan perubahan profil kecepatan pada pipa, profil kecepatan pada entrance length terus berkembang hingga pada suatu titik akan mengalami fully developed kondisi dimana profil kecepatan akan terus sama setelah mengalami pengembangan di daerah entrance length. Fully developed terjadi ketika garis dari lapisan batas bagian atas dan bawah saling bertemu di satu titik. Gaya viscous disini mempengaruhi panjang entrance length, apabila suatu fluida memiliki viscous yang sangat besar maka fluida tersebut bertendensi turbulen sangat rendah diakibatkan gaya viscousnya sangat besar. Dikarenakan gaya viscousnya yang besar mengakibatkan nilai reynolds number yang semakin kecil. Karena Reynolds number berbanding lurus dengan panjang entrance length, maka semakin besar gaya viscous yang dihasilkan fluida maka semakin pendek entrance length yang dihasilkan Ditinjau dari lapisan batas, apabila kita mengambil satu titik pada pipa, maka ketika gaya viscousnya lebih besar dibandingkan gaya inersianya, maka garis lapisan batas cenderung lebih melengkung ke tengah, yang artinya akan semakin mempercepat pertemuan dua garis lapisan batas tersebut.

Oleh: Khairul Hasibullah - 1806233335