User:Ahmad Farras

Ahmad Farras Mahasiswa Departemen teknik mesin,Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BIODATA

Nama  : Ahmad Farras

NPM  : 1906435435

Program Studi : S1 Teknik Mesin Pararel

Pertemuan 31 Maret 2020

Pada pertemuan mekanika fluida yang dipimpin oleh Bpk Muhammad Hilman mengenai aliran viscos pada pipa,apa itu aliran viscos?aliran viskos ialah aliran fluida aliran di mana kekentalan diperhitungkan. Keadaan ini menyebabkan timbulnya tegangan geser antara patikel zat cair yang bergerak dengan kecepatan berbeda.Aliran viskos pada pipa di kelompokan menjadi dua yaitu aliran laminar dan aliran turbulen.Penggolongan dari kedua aliran tersebut tergantung dari Reynolds Number (Re).Jika Re < 2100 maka aliran digolongkan menjadi aliran laminar sedangkan jika Re> 4000 digolongkan menjadi aliran turbulen.Reynolds Number ialah rasio antara gaya inersia terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu.Persamaan Re untuk pipa ialah :

                                      Re = (ρ V D)/μ 

Dimana :

Re∶Reynolds Number

ρ∶Massa Jenis Fluida (Kg/m3)

μ∶Viskositas

V∶Kecepatan aliran (m/s)

D∶Diameter pipa (m)

Selain itu kami juga diajarkan menggunakan aplikasi CFDSOF yang merupakan aplikasi yangg dapat menampilkan suatu aliran disuatu bidang atau disuatu benda.Berikut ialah hasil dari simulasi CFDSOF

Hasil Simulasi di CFDSOF

Apa yang harus di ketahui

1. Apa yang dimaksud dengan entrance region ?

2. Apa yang dimaksud dengan aliran berkembang sempurna ?

3. Bagaimana hubungan entrance region dengan aliran berkembang sempurna ?

4. Apa yang mempengaruhi pressure drop ?

5. Apa pengaruh viskositas terhadap aliran ?

Jawab:

1. Daerah aliran dideka lokasi fluida memasuki pipa

2. Aliran yang mengalih tidak mengalami perubahan bentuk

3.akhir dari enterance region ialah aliran yang sudah berkembang sempurna

4. Panjang daerah masuk,jika pada aliran laminar

                               Le/D = 0.06 Re

Untuk aliran turbulen ialah

                               Le/D = 4.4 (Re)^1/6

5. Pengaruh viskositas terhadap aliran ialah jika pada aliran di suatu pipa viskositas di pertimbangkan maka aliran yang ada didekat dengan dinding pipa terjadi suatu gaya gesek dan menghasilkan suatu head loss

PERTEMUAN 1 APRIL 2020

Pada pertemuan kedua dijelaskan dalam pengaplikasian mekanika fluida yang dijelaskan oleh bapak Ahmad Indra Siswantara .Ada 3 dasaran yang harus di ketahui dalam mekanika fluida.Ketiga dasaran konservasi tersebut adalah sebagai berikut.

1. Konservasi Massa

Massa pada aliran harus 0 tidak ada yang hilang atau diciptakan

            dM/dt = 0

2. Konservasi Momentum

            m dV/dt = ∑ F

3. Konservasi Energi

Apabila sistem energi mengalami perubahan terhadap waktu dan jarak maka perubahan energi akan diikuti perubahan kerja dan aliran panas

            dE/dt = W + Q

Setelah itu dijelaskan kembali konsep enterance region , enterance length dan fully develop flow pada aliran pipa

Berikut ialah soal yang diberikan :

JAWAB :

Pertemuan 7 april 2020

Pada pertemuan ini pak DAI memberikan penjelasan dengan bilangan reynold dan membahas tentang pekerjaan rumah mengenai aliran turbulen. Bilangan reynold adalah bilangan yang menunjukan perbandingan antara gaya inersia dengan gaya viskos. Semakin tinggi nilai bilangan reynold maka semakin tinggi gaya inersianya. Hal ini disebabkan karena suatu fluida tersebut mempunyai nilai kecepatan yang lebih tinggi.

Setelah itu juga menjelaskan mengenai lapisan batas. Lapisan batas adalah daerah lapisan tipis yang lokasinya terdapat di sekitar permukaan dimana aliran diperlambat oleh pengaruh gesekan antara permukaan dengan aliran fluida. Ketika lapisan bagian atas dan bagian bawah mulai berkembang dan bertemu pada suatu titik. Maka kondisi tersebut disebut telah memasuki daerah entrance region dan nantinya kecepatan fluida tersebut akan konstan.

Terakhir pak DAI memberikan penjelasan tentang pengaruh viskositas suatu fluida terhadap pembentukan posisi entrance length dan entrance region. Dimana jika viskositas suatu fluida semakin besar maka entrance length nya akan semakin pendek. Hal ini dikarenakan jika nilai viskositas suatu fluida semakin besar maka nilai bilangan reynold nya akan semakin kecil. Oleh karena bilangan reynoldnya kecil, sehingga akan berakibat kepada panjang entrance length dan begitupun berlaku sebaliknya.

Setelah materi disampaikan, bang Edo memberikan simulasi terkait PR yang akan dikerjakan dengan software solidworks, CFDSOF dan paraview.

Pertemuan 8 April 2020

Pada pertemuan kali ini Bapak DAI membahas tentang aliran yang ada di dalam pipa yaitu terdapat aliran laminar, transisi dan turbulen. Tetapi pada kali ini beliau lebih memfokuskan pembahasan nya terhadap aliran turbulen. Aliran turbulen adalah aliran yang partikel partikel nya bergerak secara acak, saling berpotongan dengan kecepatan yang tidak stabil di setiap titik nya. Cara untuk menghitung kecepatan aliran turbulen tidak bisa disamakan dengan cara menghitung kecepatan aliran laminar. Jika aliran laminar kita hanya perlu menghitung kecepatan rata rata u ̅ nya saja dan dianggap semua titik memiliki kecepatan yang sama dengan kecepatan rata rata. Sedangkan untuk aliran turbulen kita harus mencari kecepatan rata rata u ̅ dan kecepatan fluktuasi di titik tertentu u’.Biasanya berada pada pusaran besar sebagai referensi kecepatan fluktuatifnya Sehingga ketika ingin menentukan kecepatan di titik A persamaan nya menjadi

 u total A = u ̅ A + u’A

Nilai kecepatan pada aliran turbulen jauh lebih besar jika dibandingkan dengan dengan kecepatan aliran laminar. Hal ini dikarenakan gaya inersia nya besar, bisa dilihat dari bilangan Reynold nya yang lebih besar dari 4200 (Re= gaya inersia / gaya friksi). Besarnya kecepatan pada aliran turbulen menyebabkan energi kinetiknya juga semakin besar yang nantinya akan menyebabkan sublapisan viskos semakin tebal.

Pertemuan 14 april 2020

1.Hukum-dasar yang digunakan pada mekanika fluida dan terjadinya perubahan aliran dari aliran viscous menjadi laminar Pada mekanika fluida kita menggunakan 3 hukum yang dijadikan dasar dalam menghitung mekanika fluida.

1. Konservasi Massa

Massa pada aliran harus 0 tidak ada yang hilang atau diciptakan

           dM/dt = 0

2. Konservasi Momentum

           m dV/dt = ∑ F

3. Konservasi Energi Apabila sistem energi mengalami perubahan terhadap waktu dan jarak maka perubahan energi akan diikuti perubahan kerja dan aliran panas

           dE/dt = W + Q

dari permasalahan nomor 1 kita dapat terdapat sebuah entrance length entrance length ialah jarak aliran dari aliran viscous menjadi aliran berkembang sempurna.Aliran berkembang sempurna ialah aliran yang profil kecepatannya sudah konstan. Dari yang saya paham pada titik 1 dan 2 aliran masih didalam inti inviscid berarti efek dari viskos diabaikan,pada ujung di titik 2 ialah ujung dari entrance length,pada titik tersebut profil kecepatan pada suatu aliran lebih mudah digambarkan dikarenakan aliran tersebut sudah full developed flow.Aliran yang sudah berkembang sempurna akab erubah Ketika diameter pipa berubah,atau ada elbow pada sistem perpipaan tersebut.dari titik 4 ke titik 5 aliran Kembali perlahan menjadi aliran perkembang sempurna sampai dengan titik 6

2. 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. Hubungan antara kecepatan dan tegangan geser pada aliran turbulen yang terjadi pada plat pipa pararel

3.Aliran pada pipa dengan aliran turbulen,terjadi suatu pusaran-pusaran yang diakibatkan dari streamlinenya meotong.awalnya pipa mengalami aliran laminar dikarenakan kecepatan semakin tinggi dapat mempengaruhi aliran tersebut dikarenakan semakin tinggi kecepatan makan Re dari aliran tersebut berpotensi mengalami aliran turbulen.Besasrnya energi kinetiknya maka sublayer semakin tebal.Jika sublayer semakin tebal maka pressure drop akan semakin besar.Pada aliran turbulen kecepatannya fluktuatif.Untuk mengetahui tegangan geser kita garus mengetahui kecepatan di medan aliran.V rata rata digunakan untuk memmperoleh kecepatan turbulennya ( Va) Va = Vrata-rata + Vfluktuatif.V fluktuatif berasal dari pusaran besar.Pusaran berfluktiasi secara berbeda-beda.kecepatan fluktuatif diambil pada aliran pusaran besar dikarenakan V dapat dianggap konstan.Jika didalam pipa maka pusaran besar biasanya terjadi pada bagian tengah pipa.Pada aliran pada pipa saat turbulen boundary layernya dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu laminar,transisi dan turbulen. Pada aliran turbulen viskos sublayer turbelensinya minimal.Ketebalan viskos sublayer digunakan untuk menghitung tegangan geser.dan juga dapat mencari pressure drop yang terjadi pada aliran turbulen.

4.Pengaruh Diameter pipa terhadap pressure drop pada aliran laminar Pressure drop adalah turunnya tekanan dalam pipa karena adanya gaya gesek pada fluida Ketika kontak langsung dengan permukaan.Nilai pressure drop salah satunya dipengaruhi oleh diameter dari pipa tersebut dikarena dari perumusan pressure drop dimana : Pressure drop = 128μLQ/πD^4 Semakin besar diameter pipa maka semakin rendah pressure dropnya sebaliknya semakin kecil diameter pipa maka semakin besarnya pressure dropnya.maka flow rate aliran tersebut juga berpengaruh terhadap pressure dropnya karena diameter tersebut mempengaruhi luas penampangnya.

5.Pengaruh ketebalan sublayer terhadap pressure drop aliran turbulen a.ketebalan sublayer tergantung terhadap besar kecilnya tegangan geser dari aliran tersebut khususnya pada aliran turbulensi.Semakin besar tegangan gesernya maka semakin tipis sublayer yang dihasilkan pada aliran tersebut.Sublayer padaa aliran turbulen semakin tebal maka pressure drop yang dihasilkan semakin besar.

6. Perbadningan Pressure drop antara aliran laminar dengan aliran turbulen menggunakan pendekatan dimensional aliran pipa. Perhitungan pressure drop aliran turbulen dengan aliran laminar menggunakan metode ini besar kecilnya tergantung terhadap friction factor (f) yaitu,sebuah konstatnta yang dependen.Pada aliran laminar f = 64/Re,sedangkan untuk aliran turbulen f dapat dilihat pada diagram moody.

Pada soal 8.5 material dari pipa ialah besi tempa dimana ɛ = 0.0015 pada table untuk mencari relative toughness = ɛ /D = 0.000375 maka dapat kita lihat Re = 13700 f yang didapatkan ialah 0.028.Selain itu ada alternatif untuk mendapatkan nilai f dengan menggunakan metode Colebrook.selain dengan metode Colebrook dapat menggunaan metode Blasius untuk aliran turbulen dibawah 100000 dengan pipa permukaan halus

Pertemuan 15 april 2020

Pada pertemuan ini pak Dai memberikan penjelasan tentang tekanan dan minor loss. Tekanan adalah energi per satuan volume, sehingga jika kita ingin memperkecil pressure drop yang terjadi adalah dengan mengurangi nilai volume tersebut. Minor losses adalah sebuah kerugian pada suatu desain aliran yang mana disebabkan oleh adanya perubahan penampang ataupun adanya elbow. Kemudian pak Dai memberikan PR, yaitu adalah kolaborasi kelas (terjemahan dan diskusi) dan untuk artikel (perorangan/SETIAP mahasiswa) membahas secondary flow di fittings (bebas: reducer, elbow, Valve dll) dgn simulasi CFDSOF.Disini saya mendesign fitting sudden difusser ukuran 3"x4" dengan panjang total 0.2 m

slice 1 dilakukan pada jarak 0.03 m

Slice 2 dilakukan pada jarak perbedaan diameter difusser yaitu 0.1 m

Slice 3 dilakukan pada jarak 0.19 m

Dan berikut tekanan disetiap slice tersebut

PERTEMUAN 28 APRIL 2020

Pak Dai memberikan pengenalan pada bab 9 yaitu tentang external flow. Aplikasi external flow sendiri sangat banyak terjadi pada kehidupan sehari-hari seperti mobil yang melaju dengan suatu kecepatan kearah hulu yang mana terjadi gesekan antara bodi mobil dengan udara sekitar yang akan menyebabkan adanya suatu boundary layer yang mana efek viskosnya adalah sangat penting. Berikut adalah contoh boundary layer pada external flow.

PERTEMUAN 29 APRIL 2020

Pada pertemuan ini Bapak DAI dan bang edo menjelaskan cara mensimulasi eksternal flow dari suatu benda.Benda yang di simulasi kan ialah mobil dengan panjang 3.5 m mobil dianggap diam yang dimasukkan wind tunnel dengan kecepatan udara 0.1 m/s .Dari perhitungan yang dilakukan RE yyang dihasilkan dibawah 10E5 dimana aliran dibawah 10E5 merupakan laminar.

Pada pembuatan mesh ,mengapa kita membuat mesh yang lebih besar dari mobil karena tujuan kita ialah melihat fenomena ektsternal flow pada mobil tersebut.Pada bagian sekitar mobil meshing tersebut di refeirment agar lebih detail mengambil eksternal flow pada mobil dan Pada bagian belakang mobil diasumsikan kompleks.Berikut mesh dan properties dari benda tersebut.

berikut ialah hasil simulasi,yang meanggambarkan adanya vortex dibelakang mobil tersebut.Letak dari vortex tergantung terhadap bersarnya Renault Number.

Jadi untuk mengetahui secara spesifik fenomena yang terjadi pada mobil tersebut kita harus merefeirment meshing agar lebih detail dan mendapatkan hasil diatas.

Pertemua Selasa, 6 Meil 2020

Pada pertemuan ini Pak Dai memberikan kesempatan kepada mahasiswa yang belum presentasi terkait dengan materi mekanika fluida. Tujuannya agar dapat mengetahui sampai dimana kemampuan mahasiswa tersebut. Dan hal menarik pada pertemuan ini adalah tentang pertanyaan saudara Rizza, yaitu mengapa jika diameter semakin besar pressure drop yang dihasilkan justru semakin kecil?, kemudian pak kami para mahasiswa ditugaskan untuk menjawab pertanyaan tersebut dengan bahasa yang mudah dimengerti. Berikut adalah jawaban saya pada pertanyaan tersebut.

Pertanyaan : Mengapa saat diameter pipa membesar, maka pressure drop akan berkurang?

pendapat: Karna semakin kecil diameter pada pipa maka akan mempercepat aliran pada pipa tersebut, maka akan meningkatkan preassure drop yang terjadi pada pipa tersebut.karna sesuai dengan perumusannya: ∆P= (v^(2 )×f×L×ρ)/2D

Pertemua Rabu, 7 Mei 2020

Pada pertemuan ini pak Dai memberikan tugas kepada kami untuk menjawab pertanyaan yang sama pada pertemuan sebelumnya, yaitu "Mengapa saat diameter pipa membesar, maka pressure drop akan berkurang" dengan konsep konservasi massa, momentum dan energi.

Berdasarkan hukum konservasi massa yang mana A1.V1 = A2.V2 menjelaskan bahwa debit fluida masuk dan fluida keluar pada pipa 1 dan pipa 2 adalah sama, sehingga dapat dikatakan semakin besar A maka nilai V akan semakin kecil dan semakin kecil A maka nilai V akan semakin besar. Berdasarkan hukum konservasi momentum, kecepatan aliran fluida bagian tengah pipa adalah paling tinggi dan perubahan profil kecepatan fluida secara radial pada sumbu y yang mana semakin mendekati dinding, kecepatan aliran fluida berangsur-angsur akan menurun. hal ini menyebabkan transfer momentum terjadi dari dinding satu ke dinding lain. Berdasarkan hukum konservasi energi, transfer momentum yang dimaksud adalah transfer energi kinetik yang mana energi kinetik yang hilang pada aliran dekat dinding akan diserap oleh viskositas fluida tersebut sehingga akan mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi panas dan hal inilah yang mempengaruhi besar kecilnya nilai pressure drop.

Pertemua Selasa, 12 Mei 2020

Pada pertemuan ini pak Dai memberikan materi tentang external flow pada airfoil. berikut adalah salah satu materi yang didiskusikan

Mengapa kecepatan aliran pada airfoil bagian atas kecepatannya lebih tinggi dari pada bagian bawah?

Sesuai dengan hukum konserasi massa dimana massa masuk sama dengan massa keluar, jadi pada bagian atas akan terjadi percepatan karna adanya perbedaan penampang sedang kan bagian bawah tidak mengalami percepatan karna penampang yang hampir sama, maka tekanan pada bagian bawah relatif tetap sedangkan bagian bawah mengalami penurunan tekanan. berdasarkan hukum konservasi energi jika di bagian bawah energi kinetiknya bertambah maka tekanannya harus berkurang.

Analisa Perbandingan Pressure Drop Pada Elbow 90 Derajat Dengan Long Elbow 90 Derajat Dengan Material dan Jenis Aliran yang Sama

Pada dunia nyata perpipaan banyak digunakan dalam kebutuhan industri sampai ke kehidupan sehari hari. Pipa adalah sebuah selongsong bundar yang digunakan untuk mengalirkan fluida -cairan atau gas.Pada sistem perpipaan terdapat terdapat banyak sambungan yang digunakan untuk menyesuaikan medan dimana pipa itu diletakkan,yaitu socket, elbow,tee stuck ,cross,reducer,adapter , penutup dan nipple

Dalam dunia mekanika fluida khusunya pada internal flow,dimana internal flow ialah aliran fluida yang dibatasi oleh permukaan benda atau cassing. Oleh karena itu lapisan batas tidak dapat berkembang tanpa dibatasi oleh permukaan. Seperti yang kita ketahui, permukaan benda bermacam-macam, ada yang berbentuk kotak, bulat, segitiga, ataupun tidak teratur. Dengan begitu, akan terdapat lekukan-lekukan benda yang dapat menghambat aliran fluida.Pada sambungan dari pipa pasti akan terjadi pressure drop akibat sambungan tersebut,disini saya ingin menganalisa menggunakan software CFDSOFT untuk membandingkan pressure drop yang terjadi antara elbow 90 derajat dengan pipa long elbow 90 derajat.