Gandes Satria Pratama

BIODATA DIRI

Gandes Satria Pratama.S1 Teknik Mesin Ekstensi 2019.Universitas Indonesia

Assallammualaiakum Warrahmatullahi Wabarakatuh.

Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT Tuhan semesta alam dan sholawat beserta salam kepada Nabi Muhammad SAW.

Nama  : Gandes Satria Pratama

NPM  : 1906435492

Pendidikan Terakhir : Diploma III

Email  : Gandessatria@gmail.com / Gandes.Satria@ui.ac.id

No. Handphone  : 081220792803

Pertemuan 1 : Selasa, 31 maret 2020

Assallammualaikum wr.wb.

Pada hari pertama dilakukan penjelasan singkat terkait dengan aliran pada fluida di pipa dan dasar penggunaan CFD.

Konsep Dasar

Bilangan Reynolds adalah bilangan yang tak berdimensi yang merupakan perbandingan antara inersia fluida terhadap viskositas suatu fluida. Bilangan Reynolds dapat menentukan aliran tersebut laminar, transien atau turbulen.

Berikut ini adalah rumus bilangan reynold

V adalah kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)
D adalah diameter dalam pipa (m)
ρ adalah masa jenis fluida (kg/m3)
µ adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)

Bilangan Reynolds dapat menentukan jenis aliran fluida. Nilai bilangan Reynold dapat berbeda untuk menentukan jenis aliran bergantung kepada profil dari media yang dialiri oleh fluida. Berikut ini adalah contoh aliran yang berada pada pipa. Ada 3 Jenis aliran fluida, yaitu :

1) Aliran Laminar

2) Aliran Transien

3) Aliran Transien

Aliran Laminar

Aliran fulida dikatakan laminar jika memiliki Re(Reynolds Number)< 2100 (pada fluida yang mengalir di pipa) .Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu :

                                                      τ = µ du/dy

Aliran Transien

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.Memiliki Re: 2100-4000 (pada fluida yang mengalir di pipa).

Aliran Turbulen

Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat acarak dan tidak beraturan karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian aliran. Pada Aliran ini biasanya memiliki Re > 4000 (fluida yang mengalir di pipa ).

Analisa Aliran Menggunakan Computational Fluid Dynamic(CFD)

Berikut ini adalah tahapan dalam melakukan simulasi menggunakan CFD.

1) Analisa dahulu aliran untuk memudahkan kita dalam membuat model pada CFD nantinya. Gambar dibawah ini adalah hasil dari analisa aliran. Parameter diambil dari keadaan ideal.

Dari situ kita dapat ketahui bahwa Re fluida <2100 sehingga fluidanya adalah laminar.

2) Buat lah suatu geometri 2D pada sumbu (X dan Y) sebagai suatu acuan untuk menganalisa suatu fluida. Lalu buat mesh pada geometri tersebut. Ingat Mesh dari geometri harus sama semua agar memudahkan pembacaan hasil simulasi.

3) Melakukan asumsi dari suatu fluida tersebut sesuai dengan asumsi yang dikehendaki. Dalam kondisi ini, asumsinya adalah inviscid, incompressible, steady-state,laminar dan subsonic.

4) jalankan CFD solver maka akan didapatkan grafik momentum terhadap waktu.

5) Buka paraview. Dalam paraview dapat melihat distribusi kecepatan dan tekanan. Foto dibawah adalah distribusi kecepatan hasil simulasi sebelumnya.

6) melakukan plot overline untuk mengetahui profile kecepatan aliran fluida tersebut. Dan dari sini dapat diketahui entrance length dari hasil simulasi tersebut.

Tugas 31 Maret 2020

Pertanyaan:

1. Apa itu entrance region?

2. Apa itu entrance length?

3. Apa itu fully developed flow?

4, Apa pengaruh viskositas terhadap pressure drop?

5. Bagaimana cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen?

Jawaban

1.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.

2.Entrance Length adalah panjang suatu aliran dari awal masuk pipa hingga mencapai kondisi dimana fully developed flow atau aliran yang berkembang sempurna.

Sumber: Book of “Fundamental fluid Dynamics By Munson"

3.Fully Develeoped Flowadalah kondisi dimana profil kecepatan fluida akan menjadi tetap besarnya.

4.Pressure Dropdrop didefinisikan sebagai penurunan tekanan yang terjadi karena adanya gesekan pada fluida yang mengalir. Pressure drop akan semakin tinggi dan berbanding lurus dengan gesekan pada fluida. Sedangkan besarnya gesekan dipengaruhi oleh viskositas dari suatu fluida.

5. Cara menghitung pressure drop

Atau bisa juga menggunakan rumus seperti ini

Pertemuan 2 : Rabu, 01 April 2020

Assallammualaikum wr.wb.

Pada pertemuan kedua. Dijelaskan dalam pengaplikasian mekanika fluida. Ada 3 tahapan konservasi yang harus dipahami terlebih dahulu. Ketiga konservasi tersebut adalah sebagai berikut:

1. Konservasi Massa

2. Konservasi Momentum

3. Konservasi Energi

Setelah itu dijelaskan kembali terkait konsep entrance region, entrance length dan fully develop flow pada aliran pipa seperti pada gambar dibawah ini.

Lalu kita diberikan tutorial tentang bagaimana mencari pressure drop menggunakan CFD. Menggunakan kalkulator dalam CFD serta melakukan latihan soal seperti pada gambar dibawah ini.

Jawaban

- Asumsikan aliran terlebih dahulu. Asumsinya adalah laminar, subsonic, steady state dan incompressible.

- Lalu jabarkan parameter yang diketahui dalam soal dan parameter lain yang dibutuhkan dalam melakukan simulasi di CFD. Berikut ini adalah parameter yang diketahui dalam soal dan parameter yang diperlukan untuk simulasi:

- Lalu jalankan CFD, buat mesh dan masukan parameter yang sudah didapat ke CFD dan akan diperoleh hasilnya.

- Lalu buka hasil simulasi CFD menggunakan paraview.

- Buat Calculator

• Calculator 1: p_static = p*1.2 lalu pilih cell data pada attribute mode

• Calculator 2: p_dynamic = 0.5*1.2*((U_X^2+U_Y^2)^0.5)^2 lalu pilih cell data pada attribute mode

• Calculator 3: p_total = p_static+p_dynamic lalu pilih cell data pada attribute mode

- Setelah itu lakukan slice. Lakukan slice pada 3 tempat yaitu pada saat sebelum mencapai entrance length, tepat di entrance length dan setelah entrance length.

• Setiap melakukan slice pada setiap titik, lakukan integrated variable dengan cara Filter > Alphabetical > Integrated Variable > Apply

- Lalu tampilkan masing - masing integrated variable di setiap titik slice.

- Pada Integrated variabel pilih cell data. Maka akan didapatkan hasil seperti berikut.

Untuk soal a1

μ = 4E-5; u = 0.01; Slice1: 0.05; Slice2: 0.18; Slice3: 0.8

Untuk soal a2

μ = 1E-5; u = 0.01; Slice1: 0.05; Slice2: 0.72; Slice3: 0.9

Untuk soal b1

μ = 4E-5; u = 0.01; Slice1: 0.02; Slice2: 0.5; Slice3: 0.9

untuk soal b2

μ = 4E-5; u = 0.04; Slice1: 0.05; Slice2: 0.72; Slice3: 0.9

- Lalu lakukan plot overline untuk melihat profil kecepatan di setiap titik yang di slice.

Berikut ini adalah hasilnya.

Untuk soal a1

μ = 4E-5; u = 0.01; Slice1: 0.05; Slice2: 0.18; Slice3: 0.8

Untuk soal a2

μ = 1E-5; u = 0.01; Slice1: 0.05; Slice2: 0.72; Slice3: 0.9

Untuk soal b1

μ = 4E-5; u = 0.01; Slice1: 0.02; Slice2: 0.5; Slice3: 0.9

untuk soal b2

μ = 4E-5; u = 0.04; Slice1: 0.05; Slice2: 0.72; Slice3: 0.9

Kesimpulan

Semakin jauh dari inlet maka akan semakin besar tekanan yang hilang atau head lost atau pressure drop. Yang paling signifikan yang menyebabkan head lost/ pressure drop adalah static pressure atau tekanan static. Karena tekanan dinamik tidak akan berubah secara signifikan, hal ini dikarenakan kecepatan setelah fully develop flow cenderung stabil dan sama. Hal ini dibuktikan dari profil kecepatan yang menunjukan grafik hampir sepenuhnya berimpit setelah fully develop flow. Oleh sebab itu jika dilihat pada dunia nyata atau dunia perindustrian, penyaluran suatu fluida dipipa yang sangat panjang maka disetiap titik akan ditambahkan pompa agar menstabilkan tekanan, agar fluida dapat mengalir secara kontinu.

Pertemuan 3 : Selasa, 07 April 2020

Assalamualaikum Wr. Wb.

Pada hari ini yang dijelaskan tentang governing equation pada aliran fluida. yang penjelasannya dapat dilihat pada di bawah ini.

Lalu pak dai menjelaskan terkait hubungan reynold number dengan inersia dan driction force. Semakin tinngi nilai inersia maka tendensi terjadinya perubahan kenis aliran dari laminar menjadi turbulen akan semakin tinggi.

Lalu pak DAI juga menjelaskan bahwa viskositas mempengaruhi tegangan geser. Semakin tinggi viskositas maka jarak entrance length akan semakin dekat dengan hulu aliran.

Pertemuan 4 : Rabu, 08 April 2020

Pada Pertemuan ini pak Dai menjelaskan lebih lanjut, macam - macam aliran fluida berdasakan reynold number. Berdasarkan reynold number, aliran fluida dibagi menjadi 3 yaitu:

1. Laminar Flow

2. Transisi Flow

3. Turbulen Flow

Lalu pak Dai menjelaskan macam - macam kecepatan pada aliran turbulen dan karakteristik turbulen serta hal apa aja yang perlu diperhatikan saat fluida turbulen dan yang mempengaruhi pressure drop pada aliran turbulen.

Lalu bang edo menjelaskan bagaimana cara melakukan simulasi CFD aliran turbulen dan menunjukan perbedaan profilkecepatan pada saat laminar dan turbulen seperti dibawah ini.

Pertemuan 5 : Selasa, 08 April 2020

Pak Dai memberikan quiz dengan membuat artikel berdasarkan soal yang berada pada Soal-jawab Mekanika Fluida. Soal yang harus dibuat article adalah soal nomor 1 - soal nomor 6. Berikut adalah articlenya.

Quiz 1

Article 1: Hukum Dasar dalam Analisa Mekanika Fluida

Dalam menganalisa aliran mekanika fluida ada 3 hukum dasar yaitu :

•Hukum Konservasi Energi dimana memiliki arti bahwa system energy akan mengalami perubahan terhadap waktu dan jarak, maka perubahan energy akan diikuti dengan perubahan kerja dan aliran panas

    (dE/dt = W + Q )

•Konservasi Massa adalah dimana tidak ada massadari partikel yang hilang.

    (dM/dt= 0)

•Konservasi Momentum memiliki arti bahwa jika sebuah system diberikan gaya, maka akan terjadi perubahan kecepatan partikel atau dapat menyebabkan perubahan kecepatan.

    (m dV/dt= ∑F)

Untuk menentukan profil kecepatan menuju kondisi batas dimana kecepatan arah y, dv/dy= 0. Dalam menentukan ini kita menggunakan persamaan Navier –stokes yang berupa hokum kontinuitas dan X-momentum, karena arah kecepatan hanya pada sumbu x saja. Sehingga akan ditemukan persamaan berikut

u(y)=3/2 Um [ 1- y^2/((〖H/2)〗^2 )

Yang dimana

Um adalah kecepatan rata – rata

H adalah ketinggian plat parallel.

Pada kecepatan rata – rata, laju aliran (debit) mempengaruhi kecepatan rata – rata fluida sehingga dapat ditemukan persamaan sebagai berikut

q=Um x H= - H^3/(12 μ) (-∂p/∂x)

Diketahui perbedaan tekanan turun karena nilai( ∂p/∂x)adalah negative maka ini akan menyebabkan pressure drop sepanjang fluida mengalir sehingga ditemukan persamaaan sebagai berikut

∆p/l= -∂p/∂x

q= (H^3 ∆p)/(12 μ l)

Um= (H^2 ∆p)/(12 μ l)

Persamaan diatas menunjukan hubungan antara pressure drop dengan kecepatan rata – rata pada aliran fluida di plate parallel.

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.

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.

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 : Pengaruh Tegangan Geser dan Kecepatan Terhadap Terbentuknya Aliran Turbulen

Aliran turbulen pada plat pipa parallel terjadi karena nilai reynold yang besar. Nilai reynold yang besar dipengaruhi oleh kecepatan fluida yang tinggi saat mengalir. Besarnya kecepatan aliran menyebabkan energy kinetic pada fluida menjadi besar sehingga sublayer pada daerah fluida mengalir akan semakin tebal. Semakin tebalnya sublayer pada aliran pipa menyebabkan aliran fluida terdistract oleh lapisan sublayer tersebut. Sehingga arah aliran akan mengacak dan membuat olakan sehingga tekanan yang aliran tidak terdistribusi secara normal. Hal ini yang menyebabkan pressure drop pada aliran turbulen tinggi. Karena tekanan tertinggal didalam pipa sehingga pipa kemungkinan akan menghasilkan panas sehingga aka nada energy yang berkurang karena energy yang lainnya tertinggal dan menyebabkan panas. Selain itu tegangan geser juga menjadi parameter yang yang menyebabkan tebalnya lapisan sublayer. Tegangan geser jadi karena adanya gesekan fluida pada dinding. Untuk mendapatkan besarnya gesekan kita harus mencari tahu distribusi perubahan kecepatan pada aliran turbulen. Oleh sebab itu mendapatkan tegangan geser kita harus mencari kecepatan lokal pada suatu daerah yang akan kita observasi. Rumusnya adalah Va = Vrata-rata + V Fluktuatif. Pada viscous sublayer, aliran fluida laminar dan tidak saling bertabrakan sedangkan pada bagian tengah pipa aliran fluida sudah turbulen. Sehingga karena kecepatan turbulen ini tinggi akan menyebabkan terbentukan vortex pada aliran yang disebut Eddies. Vortex ini akan menyebabkan laju perubahan energy (dissipation rate) yang berubah dalam bentuk lain akibat dari gesekan ini.

Gandes Satria Pratama

1906435492

Artikel 4: Hasil Pressure Drop pada Aliran Laminar Dalam Distribusi Fluida Pada Pipa Panjang

Pada fluida yang mengalir di pipa dapat mengakami 2 jenis aliran, yaitu aliran laminar dan aliran. Jika diketahui . a. Aliran Laminar (Re<2400) b. Diameter dalam Pipa : 10 inch = 0.25 m (pipa yang biasa dipakai di dunia industri) c. Viskositas Dinamik : 8.2 x 10-4 Kg/m.s d. Panjang Pipa 1 km = 1000 m Panjang pipa adalah jarak dari reservoir/ rumah pompa sampai dengan ujung pompa.

Maksimal kecepatan maksimal yang diperbolehkan agar tetap pada aliran laminar adalah

Maka kecepatan maksimal yang diperbolehkan dalam mengalirkan pipa adalah 7.87 x 10-4 m/s Kecepatan sangat rendah sekali agar fluida tetap dalam kondisi laminar

Pressure Drop yang terjadi selama pipa mengalir sepanjang 1 km adalah

Pressure drop yang terjadi pada pipa sejauh 1000 m adalah 0.161 Pa. Dari hal ini dapat diketahui bahwa yang mempengaruhi pressure drop pada distribusi fluida air di pipa adalah adjust diameter dan kecepatan. Karena kecepatan diatas sangat kecil, akan susah digunakan dalam kehidupan sehari – hari, oleh sebab itu akan lebih baik jika diameter diperkecil agar kecepatan akan bertambah pada flow rate yang konstan.

Gandes Satria Pratama

1906435492

Artikel 5 Pengaruh Ketebalan Viscous Sublayer Terhadap Pressure Drop Pada Aliran Turbulent

Viscous Sublayer adalah lapisan yang memiliki tegangan turbulen yang kecil dimana tegangan tubulen akan menimbulkan efek panas dan menyebabkan pressure drop pada alira fluida. Sublayer viscous adalah lapisan tipis yang terbentuk akibat hubungan antara kecepatan turbulen (kecepatan rata – rata ditambah kecepatan local) dengan kecepatan gesek.

Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa semakin besar tegangan geser dinding terhadap fluida maka sublayer akan semakin tipis. Semakin tebal sublayer akan menyebabkan pressure drop akan semakin tinggi hal ini akan merugikan, karena akan menghabiskan banyak tenaga untuk mencapai jarak tertentu pada debit aliran tertentu.

Gandes Satria Pratama

1906435492

Artikel 6 Perbandingan Pressure Drop pada Aliran Turbulen dan Laminar Dalam Distribusi Fluida Pada Sistem Pipa Melintang Panjang

Pada aliran laminar di soal nomor 4 dengan diameter pipa 25cm. kecepatan aliran adalah 3.84 x 10-4 m/s dan viskositas dinamik 7.87 x 〖10〗^(-3) m/s menghasilkan pressure drop sebesar 0.161 Pa. Akan tetapi pada dunia nyata kecepatan aliran tersebut sangat kecil, Jika kita asumsikan kecepatan aliran pada kehidupan sehari – hari adala 1 m/smaka bagaimana pressure dropnya.

Pertama harus dicari Reynold Number dahulu.

Dapat dilihat jika perbandingan reynold number sangat signifikan.

ReLaminar : Re Turbulen (Perbandingan Re soal nomor 4 dan nomor 6)

2400 : 304878.05 atau setara 1 : 127. 03

Maka Kita dapat menghitung pressure dropnya dengan cara:

Dilihat dari hasilnya pressure drop sangat tinggi sampai 13kPa. Biasanya dalam kehidupan sehari – hari untuk menyalurkanfluida tersebut sejauh 1 kilo meter dengan membutuhkan flow rate yang stabil maka pasti di antara 1 – 1000 m akan diberikan tambahan pompa untuk menjaga agar tekanan fluida tidak turun dengan besar sehingga fluida tetap bisa mengalir.

Dari perbandingan soal nomor 4 dan soal nomor 6 dapat disimpulkan hanya dengan memvariasi kecepatan aliran dari laminar menjadi turbulen, tekanan jatuhnya sangat berbeda jauh.

Gandes Satria Pratama

1906435492

Pertemuan 6 : Rabu, 15 April 2020

Pada saat ini dijelaskan tentang minor loses. Minor losses terjadi karena adanya perubahan penampang saat fluida mengalir atau adanya perubahan arah (elbow). Saat terjadi perubahan geometri atau luas penampang. Biasanya akan ada perubahan profile kecepatan. Pak Dai menyuruh mahasiswa/i-nya untuk melakukan simulasi terkait kondisi ini.

Berikut adalah hasil simualasi saya pada diffuser. Dengan kecepatan aliran 10m/s dan pada aliran turbulen. Didapatkan pressure drop seperti dibawah ini dan profile kecepatannya.

Kondisi ini di slice 1 pada saat kondisi awal (diameter kecil sesaat sesudah inlet). Slice 2 pada saat kondisi miring (Perubahan luas area). Slice ke 3 pada saat diameter besar(sebelum outlet)

Dapat dilihat adanya perubahan tekanan akibat perubahan luas. Hal ini yang membuktikan bahwa minor losses terjadi karena adanya peruabahan penampang.

Pada Secondary flow kita dapatlihat bahwa olakan di dekat dinding sangat besar,Sehingga omeganya besar. Omega ini adalah fluida yang berolak akibat terjadinya perubahan geometri.Akan tetapi olakan tidak sampai titik center, karena perubahan kecepatannya bertahap tidak secara langsung.

Pertemuan 7 : Selasa, 21 April 2020

Pada hari ini Agil M'16 mempresentasikan penelitiannya. Agil mempresentasikan tentang konservasi energi pada kincir air. Yang dia presentasikan kincir air berputar akibat energi kinetik oleh air. Sehingga menimbulkan momentum untuk memutarkan kincir air. Selain itu akibat kincir air yang menahan laju aliran air, ada perbedaan ketinggian saat saat sebelum dan sesudah memutarkan kincir air.Menurut Agil,ini menimbulkan energi potensial akibat perbedaan ketinggian tersebut. Menurut hukum Newton II, persamaan gayaadalah : massa x percepatan atau mass flowrate x perubahan momentum. karena adanya peruabahan momentum maka akan ada peruabahan energi kinetik dikarenakan perubahan kecepatan aliran saat masuk dan keluar menimbulkan perbedaan ketinggian. Perbedaan ketinggian ini yang menyebabkan adanya energi potensial yang terjadi karena adanya perbedaan ketinggian aliran fluida saat memutar turbin air.

Lalu pak dai memberikan tugas untuk memahami soal ini.

Pertemuan 8 : Rabu, 22 April 2020

Pak DAI memberikan kesempatan mahasiswanya untuk mereview kontribusinya. Saya mereview tentang pengaruh sublayer terhadap pressure. Sublayer pada aliran terbentuk karena kecepatan dan tegangan geser. Semakin tebal sublayer, maka pressure drop akan tinggi juga. Viscous sublayer ini juga bisa menyebabkan disturbansi jika batas aliran laminer pada dekat dinding dan aliran turbulen tidak rata. Aliran yang cepat ketika menyentuh dinding, akan berdeformasi dari kecil hingga seluruh permukaan saling bertabrakan dan menyebabkan turbulansi dan vortex.

Pertemuan 9 : Selasa, 28 April 2020

Pertemuan ini mereview terkait dengan progres belajar mahasiswa dan kontribusi mahasiswa selama ini. Selain itu pak dai menjelaskan dalam kehidupan nyata, kadang nilai minor losses > major losses bergantung kepada sistem suatu fluida. Kemudian pak DAI juga menjelaskan bahwa tidak selamanya aliran turbulen itu negatif. Aliran turbulen dapat menghasilkan suatu kelebihan.Contohnya menaikan debit aliran atau mencampur suatu zat dengan mencontohkan mencampur gula dengan kopi.

Selanjutnya pak dai menjelaskan bab 9 tentang external flow.External flow adalah menganalisa aliran yang kena suatu objek. Pada hari inijuga dijelaskan efek reynold terhadap viscous effect important. Dimana saat reynold number tinggi maka area viscous effect important akan semakin kecil. Lalu pak DAI menjelaskan terkain distribusi tekanan pada airfoil.Dimana tekanan pada setiap titik atau jarak berbeda maka profil tekanan airfoil tidak akan sama. Sehingga akan terjadi gaya angkat (lift) dan gaya hambat (drag)jika airfoil dialirkan fluida.

Pertemuan 10 : Rabu, 29 April 2020

Pada pertemuan ini melakukan simulasi aliran external flow pada mobil. Disini kita melakukan visualisasi terjadinya wake region. Wake region adalah daerah aliran yang bergejolak karena fluida lepas lepas dari surface objek sehingga akibat adanya tegangan geser antara fluida dan objek. Fluida yang lepas ini menganggu aliran lain dan membentuk olakan.

Simulasi yang dilakukan adalah simulasi aliran yang mengalir pada mobil. Disimulasi ini kita diajari cara refinement mesh. Refinement mesh digunakan agar menangkap pola aliran di sekitaran object agar terlihat lebih detil.

Kita juga diberi tahu bahwa nilai reynold di aliran external sangat besar. Nilai Re > 5 x 10^5 baru aliran menjadi turbulent. Sangat berbeda dengan nilai Re>4100 yang sudah turbulen pada aliran didalam pipa.

Berikut parameter yang ditentukan selama simulasi. Pada simulasi dapat dilihat nilai Re sudah lebih besar dari 5 x 10^5 sehingga alirannya adalah turbulent.

Berikut hasil simulasi dari aliran di mobil.

Dapat dilihat bahwa aliran setelah melewati mobil terjadi olakan. Daerah olakan tersebut yang disebut sebagai wake region.Oleh sebab itu saya berpikir jika ada benda ringan yang dilalui mobil, maka saat dilewati benda tersebut akan terbang tapi berputar. Ini lah yang disebabkan oleh wake region.

Sinopsis Tugas Besar: Membandingkan Kecepatan, Tekanan, Lift dan Drag pada Airfoil Simetri dan Non-Sinmetri

Membandingkan Kecepatan, Tekanan, Lift dan Drag pada Airfoil Simetri dan Non-Sinmetri

Pada dunia penerbangan, kita tahu bahwa sayap adalah bagian yang paling besar menghasilkan gaya angkat sehingga pesawat dapat terbang. Sayap pesawat didesain sangat aerodinamis. Salah satu yang menyebabkan keaerodinamisan sayap adalah bentuknya. Bentuk sayap jika kita lihat secara 2D berbentuk airfoil.

Airfoil adalah suatu bentuk atau geometri yang dirancang sedemikian rupa agar jika dialiri oleh fluida maka akan menghasilkan gaya angkat yang lebih tinggi daripada gaya hambatnya. Airfoil biasa ditemukan di sayap pesawat,sudu turbin ,rotor dan lain lainnya. Sampai saat ini airfoil menjadi bentuk yang paling aerodinamis dan banyak digunakan untuk dimanfaatkan ke aerodinamisannya.

Airfoil yang paling dikenal saat ini adalah airfoil yang dikeluarkan oleh NACA (National Advisory Committee for Aeronautics). NACA membagi airfoil menjadi dua yaitu airfoil simetri dan airfoil non simetri. Simetri atau tidak simetrinya dapat dilihat dari kelengkungan airfoil. Untuk memudahkan, NACA memberikan nomor seri pada airfoil. Dari nomor seri tersebut kita dapat menemukan berbagai macam para meter seperti berikut:

Pada airfoil NACA seri empat, digit pertama menyatakan persen maksimum camber terhadap chord. Digit kedua menyatakan persepuluh posisi maksimum camber pada chord dari leading edge. Sedangkan dua digit terakhir menyatakan persen ketebalan airfoil terhadap chord. NACA 4412 Digit pertama menyatakan maksimum camber yaitu 0.004 C Digit kedua menyatakan letak maksimum camber berdasarkan panjang chordline 0.4 C Dan dua digit terakhir menyatakan 12% maximum thickness

NACA 0012 Karena pada 2 digit pertama adalah nol maka bentuk airfoil adalah simetri Dan 2 digit terakhir menyatakan 12% maximum thickness.

Yang diharapkan dengan analisa ini saya dapat mengetahui perbedaan tekanan, kecepatan di upper surface dan lower surface. Boundary layer di area sekitar airfoil. Dan membandingkan nilai lift dan drag pada kedua airfoil tersebut.

Pertemuan 11 : Selasa, 5 Mei 2020

Pada pertemuan ini pak Dai mengevaluasi mahasiswanya terkait dengan 3 point. Berikut adalah point - point yang diminta pak Dai untuk menjelaskan.

1) soft skill ; Dimana menjelaskan soft skill apa yang berkembang selama masa pembelajaran mekanika fluida yaitu rajn, sungguh - sungguh dan konsisten.

2) Understanding ; Mahasiswa/i menjelaskan tentang apa saja yang dipahami terkait pembelajaran

3) analytical ; Dimana mahasiswa menjelaskan studi kasus yang bisa di selesaikan secara mekanika fluida.

Pada hari ini topik yang sering dijelaskan adalah tentang reynold number, hubungan diameter dengan pressure drop dan hubungan material terhadap pressure drop (major losses dan minor losses)

Pada akhir pertemuan ini, ada pertanyaan dari M. Rizza dimana dia menanyakan, mengapa saat diameter membesar menyebabkan pressure dop semakin berkurang. Hasil diskusi akan dibahas keesokan harinya.

Pertemuan 12 : Rabu, 6 Mei 2020

Pada pertemuan hari ini dimulai dengan pertanyaan menjawab pertanyaan dari M. Rizza.

Berikut adalah jawaban dari saya. Menurut saya jawaban dari pertanyaan tersebut adalah sebagai berikut.

Semakin sempit pipa, maka akan semakin cepat laju aliran. Jika kecepatan 0, maka pressure drop akibat major losses akan 0 karena fluida tidak bergesekan dengan surface pipa. Oleh sebab itu semakin cepat kecepatan maka akan semakin besar pressure drop. Pressure disini adalah gaya yang bekerja pada dinding.

Jika kita memakai prinsip hukum konservasi massa dimana Q1 = Q2 jika diameter diperbesar, maka akan memperbesar area, sehinggal laju kecepatan akan mengecil. Jadi gaya yang bekerja di dinding pipa pun mengecil.

Dengan analogi menggesekan kedua tangan, semakin cepat menggesekan tangan maka akan semakin panas tangan. Nah panas ini yang kita asumsikan pressure drop. Atau energi tidak akan hilang tapi berubah bentuk. Begitupun dengan pipa jika kita perhatikan pipa fluidawkwkkwkw akan panas jika kecepatan tinggi fluida mengalir di pipa

Pak dai juga menjelaskan terkait dengan tata penulisan laporan tugas besar.

Dan berikut adalah jawaban yang telah dibenarkan.

1. Konservasi momentum Aliran yg berada di tengah pipa adalah aliran yg tdak terganggu sehingga kecepatannya adalah yg paling cepat, aliran ini akan mentransferkan momentumnya dari lapisan tepat di bawahnya hingga ke dasar dinding secara radial. Momentum yg ditransferkan akan hilang sebagian karena efek viskositas.

Konservasi Energi Transfer momentum merupakan transfer energi kinetik. Itu artinya dengan transfer momentum yg terjadi pada pipa ini adalah transfer energi kinetik. Energi kinetik yg disalurkan dari aliran yg berada di tengah kepada lapisan yg ada di dasar dinding akan berubah menjadi energi panas akibat adanya gesekan dan energi kinetik akan sepenuhnya hilang di dasar dinding/momentumnya=0.

Konservasi massa Massa aliran yg masuk kadalam pipa bisa disebut sebagai debit. Jika dua pipa dengan diameter berbeda namun debitnya sama, maka kecepatan rata2 untuk pipa yg berdiameter lebih kecil akan lebih besar. Sehingga arusnya untuk diameter kecil lebih kuat. Hal tersebut mengakibatkan gradien kecepatan di diameter besar lebih kecil dibandingkan dengan diameter kecil. Gradien kecepatan ini akan mempengaruhi tegangan geser yg juga mempengaruhi pressure drop

Pertemuan 13 : Selasa, 12 Mei 2020

Pada pertemuan ini pak dai menjelaskan terkait dengan eksternal flow. Pada hari ini pak dai menjelaskan tentang aliran pada plat datar. Plat datar terbagi menjadi 2 kasus. berikut soalnya.

Pada kasus ini kita dapat mengetahui bentuk profil dapat mempengaruhi gaya angkat dan drag.

kita mengetahui pada gaya lift pada kasus a lebih besar daripada b. Karena luas area normal y lebih besar kasus a daripada b. Sedangkan untuk drag, kasus b lebih besar karena luas area normal x lebih besar daripada a. Oleh sebab itu dengan lift dan drag dipengaruhi oleh luasan yang dilalui.

Mengapa kecepatan aliran pada airfoil bagian atas lebih tinggi dibandingkan bagian bawah?

Menurut saya jawabannya Penyebab di upper surface kecepatan lebih tinggi dibandingkan dengan lower surface, karena jika kita asumsikan ada batasan dimana h1 = h2 dan di paralelkan, maka pada bagian upper surface luasannya akan semakin mengecil. Semakin kecil luasan akan menyebabkan kecepatan semakin besar.

Sesuai dengan konsep konservasi masa dimana A1 v1 = A2 v2

Terus karena ada perbedaan kecepatan diantara upper surface dan lower surface maka adanya perbedaan energi kinetik. Nah transfer energi kinetik ini jika kita aplikasikan ke bernoulli nantinya akan ada perbedaan tekanan ( tekanan dibawah akan lebih besar daripada tekanan di atas sehingga terjadi gaya angkat).

AOA (angle of attack) atau sudut serang, adalah sudut yang terbentuk dari chord line dengan arah aliran udara. AOA ini dapat menyebabkan stall akibat adanya sepration flow. Separation flow terjadi karena fluida terlepas dari surface sehingga fluida yang terlepas ini menganggu aliran di sekitarnya akibatnya terjadi eddy atau vortex. Vortex ini dapat menyebabkan stall. Posisi separation flow akan dekat dengan bagian depan jika AOA semakin tinggi.

Pertemuan 14 : Rabu, 13 Mei 2020

Pada hariinipak daimenjelaskan ulang mengapa kecepatan upper surface lebih tinggi daripada lower surface.

Basicnya jika kita buat garis maya dengan jarak yang sama antara upper surfaces dan lower surfaces, karena camber upper surface lebih besar, maka luas area dari upper surface lebih kecil. Sesuai dengan hukum bernoulli bahwa aliran fluida akan mengalir lebih cepat pada luasan yang kecil.