Difference between revisions of "Ahmad Mohammad Fahmi"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
(→‎Pertemuan 9)
(→‎Sinopsi Tugas Besar : Pengaruh Bentuk Bola Rugby Terhadap Aliran Fluida di Sekitarnya)
 
(7 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 133: Line 133:
  
 
Selain diberikan materi, kami juga diajarkan juga menggunakan CFDSOF untuk mevisualisasikan contoh kasus yang diberikan serta diberi tahu tentang pengaruh jumlah mesh dan cara menggunakan kalkulator pada ParaView untuk mencari tekanan pada case yang kita buat.
 
Selain diberikan materi, kami juga diajarkan juga menggunakan CFDSOF untuk mevisualisasikan contoh kasus yang diberikan serta diberi tahu tentang pengaruh jumlah mesh dan cara menggunakan kalkulator pada ParaView untuk mencari tekanan pada case yang kita buat.
 +
 +
TUGAS
 +
----
 +
Kami diberikan tugas yang dikerjakan dengan software CFDSOF untuk mencari perubahan kecepatan pada entrance region.
 +
 +
[[File:Soal1 radit.jpeg]]
 +
 +
Data dari soal tersebut adalah:
 +
 +
[[File:Example 3 5 1.png]]
 +
 +
Dari data tersebut, buat calculator dengan memperhitungkan p static, p dynamic, dan p total sehingga didapatkan hasil:
 +
 +
1.A dengan μ = 4E-5; u = 0.01
 +
 +
[[File:Example 3 5 2.png]]
 +
 +
1.B dengan μ = 1E-5; u = 0.01
 +
 +
[[File:Example 3 5 3.png]]
 +
 +
2.A dengan μ = 4E-5; u = 0.01
 +
 +
[[File:Example 3 5 4.png]]
 +
 +
2.B dengan μ = 4E-5; u = 0.04
 +
 +
[[File:Example 3 5 5.png]]
  
 
== Pertemuan 3 ==
 
== Pertemuan 3 ==
Line 237: Line 265:
  
 
'''Minor Losses''' => merupakan loss yang diakibatkan oleh perubahan konfigurasi dari pipa, seperti valves, bends, tees, serta pipa divergen ataupun konvergen. Kita bisa menentukan berapa besarnya head loss(hl) dan pressure drop(Δp) dengan menghitung loss coefficient(Kl).
 
'''Minor Losses''' => merupakan loss yang diakibatkan oleh perubahan konfigurasi dari pipa, seperti valves, bends, tees, serta pipa divergen ataupun konvergen. Kita bisa menentukan berapa besarnya head loss(hl) dan pressure drop(Δp) dengan menghitung loss coefficient(Kl).
 +
 +
 +
TUGAS
 +
----
 +
Berikut adalah model pipa sepanjang 200 mm dengan diameter 1 30 mm dan diameter 2 20 mm:
 +
 +
[[File:Pipadiv 1.png]]
 +
 +
[[File:Pipadiv 2.png]]
 +
 +
Berikut adalah hasil simulasi pada inlet, dengan slice pada jarak 0.001 m
 +
 +
[[File:Pipadiv 4.png]]
 +
 +
Slice 2 dilakukan pada perbedaan diameter yaitu 0.1 m
 +
 +
[[File:Pipadiv 5.png]]
 +
 +
Slice 3 pada outlet, dengan slice pada jarak 0.199 m
 +
 +
[[File:Pipadiv 6.png]]
 +
 +
Berikut tekanan tiap slice:
 +
 +
[[File:Pipadiv 3.png]]
 +
 +
== Pertemuan 7 ==
 +
----
 +
Pada pertemuan ini, bang Agil M'16 mempresentasikan hasil risetnya mengenai perubahan energi air menjadi energi mekanik pada roda air.
  
 
== Pertemuan 8 ==
 
== Pertemuan 8 ==
Line 262: Line 319:
 
== Pertemuan 10 ==
 
== Pertemuan 10 ==
 
----
 
----
−
Pada pertemuan ini, Bang Edo menjelaskan tentang simulasi cfd pada aliran external menggunakan contoh kasus aliran udara yang melewati mobil.
+
Pada pertemuan ini pak Dai menjelaskan mengenai flow over immersed body. Contohnya yaitu aliran angin pada motor, mobil, dan bangunan. Contoh lainnya adalah pada airfoil pesawat. Pada airfoil pesawat, terdapat dua tegangan, yaitu:
 +
 
 +
- tegangan normal : aliran akan memberikan gaya karena distribusi tekanan dan menyebabkan lift pada pesawat.
 +
 
 +
- tegangan geser : dimana gaya tersebut akan menimbulkan hambatan bagi benda yang dilalui atau drag.
 +
 
 +
Kemudian bang Edo memberikan materi simulasi pada CFDSOF mengenai streamline pada external flow. Untuk simulasi kali ini, model yang digunakan adalah mobil. Pertama-tama masukkan model mobil tersebut ke dalam CFDSOF.
 +
 
 +
[[File:mobil_mobil_1.png]]
 +
 
 +
Kemudian buat mesh sehingga mobil berada di tengah mesh tersebut. Tentukan juga boundary nya. Pada x- yaitu inlet, x+ outlet, y- wall, y+ boundary, dan sumbu z empty karena kita simulasi pada 2 dimensi saja.
 +
 
 +
[[File:mobil_mobil_2.png]]
 +
 
 +
Buat box dengan refinment pada sekitar mobil. Refinement berfungsi untuk merapatkan mesh sehingga hasil simulasi yang didapatkan pada wilayah ini hasilnya lebih detail.
 +
 
 +
[[File:mobil_mobil_3.png]]
 +
 
 +
Setelah itu ubah fluid properties berdasarkan hasil perhitungan dari excel.
 +
 
 +
[[File:mobil_mobil_4.png]]
 +
 
 +
Jalankan simulasi di run solver dengan runtime 10 detik tiap 0,1 detik. Tunggu sampai selesai dan pindah ke paraview. Di paraview pilih surface LIC untuk melihat vortex di bagian belakang mobil.
 +
 
 +
[[File:mobil_mobil_5.png]]
 +
 
 +
[[File:mobil_mobil_6.png]]
 +
 
 +
Pada hasil streamline tersebut terlihat vortex yang dihasilkan. Besarnya vortex ini tergantung dari Reynolds Numbernya. Semakin besar reynolds numbernya semakin banyak pula vortex yang dihasilkan. Selain itu vortex juga dipengaruhi oleh bentuk modelnya.
  
 
== Sinopsi Tugas Besar : Pengaruh Bentuk Bola Rugby Terhadap Aliran Fluida di Sekitarnya ==
 
== Sinopsi Tugas Besar : Pengaruh Bentuk Bola Rugby Terhadap Aliran Fluida di Sekitarnya ==
 
----
 
----
 
'''Pengaruh Bentuk Bola Rugby Terhadap Aliran Fluida di Sekitarnya'''
 
'''Pengaruh Bentuk Bola Rugby Terhadap Aliran Fluida di Sekitarnya'''
 +
 +
Rugby merupakan sebuah olahraga yang cukup populer di dunia. Dalam permainan bola rugby, terdapat dua tim yang masing-masing beranggotakan 15 orang pemain yeng memiliki tujuan untuk mendapatkan poin sebanyak-banyaknya. Untuk mendapatkan poin, tiap tim diharuskan membawa bola melewati garis gawang lawan. Selama perrmainan berlangsung bola rugby boleh dilempar, ditendang, ataupun dibawa menggunakan tangan.
 +
 +
Ada sebuah hal unik pada permainan ini yang membedakannya dengan permainan bola lainnya. Pada permainan ini, bola yang digunakan tidak berbentuk bulat malainkan berbentuk oval atau elips. Hal ini ditujukan untuk memudahkan pemain memegang bola saat berlari serta untuk mengurangi drag pada bola saat dilempar. Selain itu, hal ini ditujukan untuk mempermudah bola untuk melambung tinggi karena akan meningkatkan gaya angkat atau lift.
 +
 +
Pengurangan drag dan penambahan gaya angkat diperlukan karena untuk mengoper bola pada permainan rugby, pemain harus melemparnya dengan tangan. Hal itu menyebabkan energi yang diberikan ke bola akan cenderung lebih lemah dibandingkan dengan mengopernya dengan menendang menggunakan kaki. Oleh karena itu, pengurangan drag dan penambahan gaya angkat diperlukan agar pemain dapat mengoper bola lebih jauh.
 +
 +
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk membuktikan pengurangan drag dan penambahan gaya angkat yang ditimbulkan akibat bentuk bola rugby serta membandingkannya dengan bola sepak.
 +
 +
 +
== Pekan 11 ==
 +
----
 +
Pada pertemuan ini, Pak Dai melanjutkan presentasi hasil belajar tiap mahasiswa, khususnya yang sebelumnya belum pernah presentasi. Pertama-tama, pak Dai memberikan prinsip penilaian dalam progress belajar, yaitu gradien belajar. Gradien belajar diantaranya:
 +
 +
1. Softskill: rajin, sungguh-sungguh, gigih. dilihat dari wikipage masing-masing dan presentasi
 +
 +
2. Understanding: memahami konsep. dilihat dari penjelasan masing-masing saat presentasi
 +
 +
3. Analytical skill: pemahaman rumus dan konsep dasar, bisa dilihat dari tugas besar.
 +
 +
Selanjutnya presentasi berdasarkan konsep tersebut.
 +
 +
 +
== Pekan 12 ==
 +
----
 +
Pada pertemuan ini pak Dai melanjutkan presentasi tiap mahasiswa terhadap kontribusi di wikipagenya. Lalu dilanjutkan dengan pembahasan mengenai "mengapa saat diameter membesar, pressure drop berkurang?" dengan konsep konservasi massa, momentum, dan energi.
 +
 +
 +
== Pekan 13 ==
 +
----
 +
Pada pertemuan ini, pak Dai membahas soal "Drag From Pressure and Shear Stress Distribution" di air.eng.ui.ac.id. Pak Dai menjelaskan bahwa Drag didapatkan dari total drag karena tekanan,drag gesekan, dan induced drag. Induced drag ini berasal dari secondary flow, yaitu vorteks.
 +
 +
Drag = Dp + Df + Di
 +
 +
Contoh dari induced drag adalah vorteks di ujung sayap pesawat (wing tip). Pada ujung sayap, aliran akan bersilkulasi dan menyebabkan pusaran. Pusaran ini akan menghambat aliran. Untuk itu, pada ujung sayap pesawat ditambahkan winglet, yaitu bagian yang sedikit ke atas untuk memecah vorteks tersebut. Walaupun winglet akan menambah drag, tetapi tidak sebesar drag yang dihasilkan oleh vorteks pada ujung sayap pesawat.
 +
 +
Selanjutnya, pak Dai menjelaskan mengenai konsep dari airfoil, penampang samping dari sayap pesawat. Pak Dai membuka diskusi mengenai "Mengapa daerah atas airfoil alirannya lebih cepat dan tekanannya lebih kecil dibandingkan daerah bawah?". Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita lihat lagi konsep dasar konservasi.
 +
 +
Bila pada bagian atas dan bawah airfoil tersebut diberikan batas, maka bisa dilihat bahwa luas permukaan bagian atas lebih kecil dibandingkan dengan bagian bawah. Dengan menggunakan konservasi massa, maka dapat disimpulkan bahwa kecepatan pada upper surface lebih besar dibandingkan dengan lower surface. Bila ditulis dalam rumus:
 +
 +
A1*V1=A2*V2
 +
 +
Dilanjutkan dengan konservasi energi, yaitu persamaan Bernoulli didapatkan bahwa semakin kecil kecepatannya, maka tekanan semakin besar karena tekanan berbading terbalik dengan kecepatan. Pada persamaan ini, karena kecepatan upper surface lebih besar dari pada lower surface, maka tekanannya lebih kecil. Begitu pula sebaliknya.
 +
 +
Aliran angin mengalir ke belakang sayap. Pada ujung belakang sayap, aliran mengarah ke bawah. Dalam konservasi momentum, aliran angin yang ke arah bawah akan dibalikkan dengan sayap ke ara atas sehingga menghasilkan lift.
 +
 +
 +
Selanjutnya, pak Dai kembali menjelaskan Drag pada airfoil. Pressure drag pada airfoil yaitu di titik stagnasi, adanya stagnasi dan perbedaan tekanan akan menghasilkan pressure drag (Dp). Selanjutnya, pada bagian atas airfoil ada boundary layer.
 +
 +
Pada boundary layer ini aliran udara dipengaruhi oleh tegangan geser yang ada di permukaan sayap. Integrasi tegangan geser seluruh permukaan atau dinding menyebabkan friction drag (Df).
 +
 +
Pada airfoil bagian atas, ada perbedaan tekanan karena perbedaan kecepatan. Ada titik di mana aliran tidak kuat lagi menahan tekanan, yaitu separation point. Pada titik ini, aliran akan terpisah dan mengalami dua arah yang berbeda, sehingga menimbulkan vorteks. Vorteks ini membentuk induced drag (Di).
 +
 +
 +
Untuk menghasilkan lift, sayap dibuat sedikit mengarah atas pada bagian depan untuk mengalirkan udara ke bawah. Sudut pada keadaan ini disebut sudut serang atau angle of attack. Jika sudut ini terlalu besar, maka akan terjadi separasi dan menimbulkan vorteks, keadaan ini disebut dengan stall. Pada keadaan ini, pesawat kehilangan keseimbangan. Ada dua cara untuk mengatasinya, yaitu pilot tidak boleh menambah angle of attack dan sayap pesawat diberi flap untuk mengurangi tekanan sehingga titik separasi bisa dimundurkan ke belakang.

Latest revision as of 11:09, 15 June 2020

Biodata Diri

Nama : Ahmad Mohammad Fahmi

NPM : 1806181836

Program studi : S1 Teknik Mesin Paralel

Pertemuan 1

Pada pertemuan pertama dilaksanakan dengan sistem pembelajaran jarak jauh (PJJ) melalui aplikasi Zoom. Kegiatan pada pertemuan pertama ini membahas tentang aliran viskos dan cara mensimulasikan analisis laminer flow menggunakan software CFDSOF.

Aliran Viskos pada Pipa

Aliran pada fluida dibagi menjadi dua macam, yaitu:

1. Aliran Invicid, merupakan aliran yang kekentalan fluidanya dianggap nol sehingga dikatakan sebagai aliran yang ideal.

2. Aliran Viscous, merupakan aliran yang dipengaruhi oleh kekentalan fluida atau dikatakan sebagai aliran yang real.


Viskositas

Viskositas menjelaskan ketahanan internal fluida untuk mengalir dan mungkin dapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Seluruh fluida (kecuali superfluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karena itu disebut kental, tetapi fluida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan disebut fluide ideal.


Reynolds Number

Reynold number atau bilangan reynold adalah perbandingan antara gaya inersia (Vsp) terhadap gaya viskositas (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Bilangan reynold pada pipa dapat dituliskan dengan persamaan:

Re = V.D.ρ/μ

Dimana :

Re = bilangan Reynold

V = Kecepatan rata-rata fluida yanga mengalir (m/s)

D = diameter dalam pipa (m)

ρ = massa jenis fluida (kg/m³)

μ = viskositas dinamik fluida (kg/m.s)

Pada aliran laminer, bilangan reynold (Re) < 2100. Sementara untuk aliran turbulen, bilangan reynold (Re) > 4000. Aliran dengan bilangan reynold diantara aliran laminer dan turbulen disebut sebagai aliran transisi.


Analisis Laminer Flow menggunakan CFDSOF

Langkah-langkah yang dilakukan untuk melakukan analisis laminer flow dengan CFDSOF:

1. Membuka software CFDSOF dan membuat case.

2. Buat base mesh yang akan dibuat. Terdapat dua pilihan, yaitu box dan cylinder (pada pertemuan ini menggunakan box).

3. Atur dimensi box mesh sebagai tempat fluida mengalir, serta atur jumlah grading agar grid pada kotak proporsional.

4. Atur grading pada mesh properties agar menghasilkan analisis yang lebih detail pada bagian tersebut.

5. Tentukan boundary condition pada box.

6. Generate mesh.

7. Check mesh dan pada report akan tertulis ""Mesh OK".

8. Pilih Simulation Model dan klik apply model jika sudah.

9. Atur fluida properties.

10. Pindah tab ke CFD Solve, kemudian ke Run solver dan Data control. Pada bagian itu ada dua pilihan, yaitu time step dan run time. Pilih salah satu. Untuk kondisi steady-state kita pilih runtime 1000 kali, sama dengan number of iterations.

11. Klik run solver.

12. Pindah tab ke CFD-Post, lalu klik post processing with Third Party Tools untuk pindah ke aplikasi paraview.

13. Dari aplikasi tersebut kita bisa melihat penyebaran tekanan dan kecepatan fluida tersebut. Merah menunjukkan angka yang paling besar sementara biru menunjukkan angka terkecil. Pada outlet terlihat tekanan kecil karena adanya pressure drop dan kecepatan pada dekat wall tidak konstan karena entrance region. Pada aplikasi ini juga bisa melihat kurva tekanan dan kecepatan.


Pertanyaan

1. Apa yang dimaksud dengan entrance region?

Entrance region adalah wilayah atau daerah yang berada didekat dengan tempat masuknya fluida ke pipa sebelum mencapai kondisi fully developed flow atau aliran yang berkembang sempurna.


2. Apa yang dimaksud dengan entrance length?

Entrance length adalah panjang suatu aliran dari awal masuk pipa hingga mencapai kondisi dimana fully developed flow atau aliran yang berkembang sempurna. Bisa dikatakan juga sebagai panjang dari entrance region.


3. Apa yang dimaksud dengan fully developed flow?

Fully developed flow adalah kondisi dimana profil kecepatan fluida akan menjadi tetap besarnya.


4. Apa pengaruh viskositas terhadap pressure drop?

Pressure drop adalah penurunan tekanan yang terjadi akibat 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. Apa rumus untuk menentukan pressure drop?

Pressure Drop Eq.png

Pertemuan 2

Pada pertemuan kedua kelas mekanika fluida, kami diajarkan tentang tiga hukum dasar dalam perhitungan mekanika fluida. Ketiga hukum dasara tersebut adalah:

1. Hukum Konservasi Energi

de/dt = W + Q

2. Hukum Konservasi Massa

dm/dt = 0

3. Hukum Konservasi Momentum

m dv/dt = ∑ F


Selain itu, kami juga diajarkan tentang:

1. Entrance region => Suatu jarak dari saluran masuk hingga profil aliran tidak berubah dalam suatu aliran fluida.

2. Fully developed flow => Suatu daerah setelah melewati entrance region, dimana kecepatan aliran konstan.

3. Entrance length => Suatu area yang mengikuti jalur masuk pipa dimana efek dari dinding interior berpengaruh pada aliran sebagai boundary layer yang semakin meluas.

4. Pressure Drop => Suatu perbedaan tekanan yang terjadi dalam aliran fluida saat memasuki entrance region.


Selain diberikan materi, kami juga diajarkan juga menggunakan CFDSOF untuk mevisualisasikan contoh kasus yang diberikan serta diberi tahu tentang pengaruh jumlah mesh dan cara menggunakan kalkulator pada ParaView untuk mencari tekanan pada case yang kita buat.

TUGAS

Kami diberikan tugas yang dikerjakan dengan software CFDSOF untuk mencari perubahan kecepatan pada entrance region.

Soal1 radit.jpeg

Data dari soal tersebut adalah:

Example 3 5 1.png

Dari data tersebut, buat calculator dengan memperhitungkan p static, p dynamic, dan p total sehingga didapatkan hasil:

1.A dengan μ = 4E-5; u = 0.01

Example 3 5 2.png

1.B dengan μ = 1E-5; u = 0.01

Example 3 5 3.png

2.A dengan μ = 4E-5; u = 0.01

Example 3 5 4.png

2.B dengan μ = 4E-5; u = 0.04

Example 3 5 5.png

Pertemuan 3

Pada pertemuan kali ini, Pak Dai menjelaskan tentang analytical solution for laminar flow, pembahasan soal, serta governing equation pada aliran fluida. Governing Equation merupakan sebuah persamaan batas yang digunakan untuk mengamati gerak laku fluida. Contoh dari Governing Equation pada fluida adalah:

δu/δt + u δu/δx + v δu/δy = -1 δp/ρδx + v δ^2p/δx^2 + νδ^2u/δy^2

Pada pertemuan ini juga diberikan hubungan atau pengaruh dari viskositas dan inersia terhadap fully developed flow dan entrance length, yaitu:

1. Semakin besar viskositas fluida, maka kondisi fully developed akan semakin cepat dan entrance lenght akan semakin pendek.

2. Semakin besar inersia, maka kondisi fully developed akan semakin lambat dan entrance length akan semakin panjang.

Diberikan soal pada Example 8.2 untuk dikerjakan dalam CFDSOF dan solusi analytic yang sudah disampaikan.

Munson example 8.2.png

Pertemuan 4

Pada pertemuan kali ini, Pak Dai menjelaskan tentang aliran serta pengaruh Reynolds number terhadap jenis aliran fluida. Pada reynolds number yang rendah (<2100), gerakan partikel fluida akan lebih teratur dan tidak saling bergesekan satu sama lain atau biasa disebut sebagai aliran laminer. Pada reynolds number sedang (2100-4000), gerakan fluida mulai berosilasi secara teratur dengan kecepatan berubah setiap waktunya atau biasa disebut sebagai aliran transisi. Pada bilangan reynolds yang tinggi (>4000), alirannya akan bergerak secara tidak terati serta terjadi perubahan kecepatannya akan berubah secara cepat atau biasa disebut sebagai aliran turbulen.

Pada pertemuan ini Pak Dai juga membahas soal example 8.4 tentang turbulent pipe flow properties.

Turbulent Pipe Flow Properties.png

Pertemuan 5

Pada pertemuan ini, Pak Dai memberikan quiz yaitu membuat artikel mengenai pembahasan dan diskusi pada [1] nomor 1 sampai 6

1. Governing Equation pada Fluida

Konsep mekanika fluida pada soal ini adalah tentang governing equation. Gover Equation adalah sebuah persamaan yang mengatur gerak laku dari fluida atau persamaan atur. Ada 3 governing equation pada fluida, yaitu:

Hukum Konservasi Energi (de/dt = W + Q) => energi yang masuk pada sistem akan sama dengan yang keluar, dengan energi yang keluar dapat berupa kerja atau panas.

Hukum Konservasi Massa (dm/dt = 0) => massa yang masuk pada sistem akan sama dengan massa yang keluar atau tidak adanya perubahan massa terhadap waktu.

Hukum Konservasi Momentum (m dv/dt = ∑ F) => jika pada sistem diberikan sebuah gaya, maka akan terjadi perubahan kecepatan partikelnya terhadap waktu atau dapat menimbulkan percepatan.

Aplikasinya ketiga rumus tersebut adalah, dapat dijadikan acuan dasar dalam perhitungan mekanika fluida.

2. 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.

3. Menentukan Jenis Aliran Fluida

Konsep mekanika fluida yang digunakan dalam soal ini adalah tentang jenis aliran fluida. Aliran pada fluida dibagi menjadi 3, yaitu:

Aliran Laminer => merupakan aliran yang setiap partikelnya bergerak secara teratur atau tidak saling bergesekan. Hal ini mengakibatkan tegangan yang dialaminya relatif kecil yang mana tegangan diakibatkan oleh viskositas fluida tersebut.

Aliran Transisi => merupakan aliran yang gerakan partikelnya semi teratur atau sebagian partikel fluidanya bergerak secara teratur dan sebagiannya lagi bergerak secara tidak teratur atau bergesekan. Hal ini menyebabkan tegangan pada aliran transisi lebih besar karena adanya tegangan akibat viskositas fluida serta tegangan dari sebagian partikel fluida yang bergesekan. Tegangan yang diakibatkan oleh gesekan antar partikel ini juga akan menimbulkan kerugian energi berupa panas serta dapat menimbulkan pressure drop.

Aliran Turbulen => merupakan aliran yang pergerakan seluruh partikelnya tidak teratur atau saling bergesekan. Hal ini menyebabkan tegangan pada aliran turbulen relatif besar karena tegangan ditimbulkan oleh voskositas dari fluida serta ditimbulkan oleh seluruh partikelnya yang saling bergesekan sehingga kerugian yang dialami juga akan semakin besar. Untuk menentukan jenis alira fluida, kita dapat menentukannya dengan mencari bilangan reynold terlebih dahulu dengan rumus: Re = V.D.ρ/μ atau Re = V.dv/v

Pada aliran laminer, nilai bilangan reynold <2100, aliran turbulen bernilai >4000, dan aliran transisi memiliki nilai diantara aliran laminer dan turbulen.

Aplikasi dari konsep ini adalah untuk mengurangi sifat turbulen pada aliran di pipa agar mengurangi kerusakan pipa akibat kerugian energi yang akan menimbulkan panas serta pressure drop yang lebih besar.

4. Pengaruh Kemiringan Pipa terhadap Pressure Drop pada Pipa

Konsep yang digunakan pada soal ini adalah tentang pengaruh kemiringan pipa terhadap pressure drop dalam aliran pada pipa. Pressure drop merupakan sebuah peristiwa turunnya tekanan pada aliran fluida dari satu titik ke titik yang lain akibat beberapa faktor. Tekanan pada aliran fluida sendiri dapat dibedakan menjadi 3, yaitu:

Tekanan Statik => tekanan yang diberikan oleh partikel fluida saat dalam kondisi diam atau statis ke segala arah.

Tekanan Dinamis => tekanan yang diakibatkan oleh pergerakan dari partikel fluida yang dipengaruhi oleh kecepatan dari partikel fluida itu sendiri.

Tekanan Hydrostatik => tekanan yang diakibatkan dari ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya.

Dari ketiga hal ini dapat kita simpulkan bahwa peristiwa pressure drop dapat diakibatkan dari penurunan kecepatan partikel fluida serta perubahan ketinggiannya. Penurunan kecepatan pada partikel fluida dapat diakibatkan oleh perlambatan akibat adanya tegangan-tegangan pada partikel dari fluida tersebut akibat viskositas dan turbulensinya. Perubahan ketinggian pada fluida dapat mempengaruhi nilai tekanan hidrostatik sehingga jika pipa aliran fluida diberikan kemiringan ke atas maka arah kecepatan partikel fluida akan melawan gravitasi sehingga terjadilah penurunan kecepatan yang akan menurunkan tekanan, sementara jika diberikan kemiringan ke bawah akan membuat kecepatan partikel searah dengan gravitasi sehingga kecepan akan bertambah dan akan menaikan tekanannya.

Aplikasi dari konsep ini adalah, dalam melakukan perancangan pada pipa kita dapat merekayasa pressure drop yang terjadi pada pipa dengan mengatur kemiringan dari pipa yang dapat menutupi energi yang hilang akibat tegangan pada fluida.

5. Pengaruh Sub-Layer Viskos Terhadap Aliran pada Pipa

Konsep mekanika fluida yang digunakan dalam soal ini adalah tentang sub-lapisan viskos. Sub-lapisan viskos sendiri merupakan sebuah lapisan tipis pada aliran yang lebih didominasi oleh tegangan laminer dibanding tegangan turbulen. Dari pernyataan tersebut dapat diasumsikan bahwa sub-lapisan viskos ini merupakan lapisan dengan tegangan turbulen sangat kecil yang mana tegangan turbulen nantinya akan menimbulkan panas dan pressure drop yang tingg yang bersifat merugikan.

Aplikasi dari konsep ini adalah pada saat mendesain pipa, kita dapat merekayasa ketebalan dari sub-layer viskos ini untuk mengurangi kerugian yang ditimbulkan oleh tegangan turbulen.

6. Pengaruh Aliran Laminer dan Turbulen terhadap Pressure Drop pada Aliran Fluida

Konsep yang digunakan pada soal ini adalah pengaruh dari aliran laminer dan turbulen terhadap pressure drop. Aliran laminer merupakan aliran teratur yang mana setiap partikel fluidanya tidak terjadi gesekan sehingga tegangan yang ditimbulkan hanya diakibatkan oleh viskositasnya. Sedangkan aliran turbulen merupakan aliran yang tidak teratur yang mana setiap partikel fluidanya saling bergesekan sehingga tegangan yang terjadi pada aliran ini ditimbulkan selain oleh viskositasnya, diakibatkan juga akibat gesekan antar partikelnya. Pada fluida sendiri terdapat 3 jenis tekanan, yaitu:

Tekanan Statik => tekanan yang diberikan oleh partikel fluida saat dalam kondisi diam atau statis ke segala arah.

Tekanan Dinamis => tekanan yang diakibatkan oleh pergerakan dari partikel fluida yang dipengaruhi oleh kecepatan dari partikel fluida itu sendiri.

Tekanan Hydrostatik => tekanan yang diakibatkan dari ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya.

Dari pernyataan-pernyataan di atas dapat kita simpulkan bahwa pressure drop pada aliran turbulen akan lebih besar dibandingkan dengan pada aliran laminer. Hal ini dapat kita lihat dari tegangan yang terjadi pada kedua aliran tersebut. Pada aliran laminer hanya terjadi tegangan viskos, sedangkan pada aliran turbulen terjadi tegangan viskos dan tegangan gesek partikel sehingga tegangan yang terjadi pada aliran turbulen akan lebih besar dibanding tegangan pada aliran laminer. Tegangan pada kedua aliran tersebut dapat menyebabkan penurunan kecepan dari partikelnya sehingga tekanan dinamis pada aliran fluidanya akan turun dam penurunan tekanan dinamis ini akan lebih besar terjadi pada aliran turbulen.

Aplikasi dari konsep ini adalah, dalam perancangan pemasangan pipa kita dapat merekayasa aliran dalan pipa tersebut dengan menurunkan tingkat turbulensinya sehingga pompa yang dibutuhkan dapat lebih murah.

Pertemuan 6

Pada pertemuan ini, Pak Dai menjelaskan tentang loss pada aliran pipa yang mana dibagi menjadi dua macam, yaitu:

Major Losses => merupakan loss yang umum terjadi pada pipa lurus maupun tidak yang diakibatkan oleh viskositas fluida terhadap dinding pipa yang menimbulkan hambatan pada aliran.

Minor Losses => merupakan loss yang diakibatkan oleh perubahan konfigurasi dari pipa, seperti valves, bends, tees, serta pipa divergen ataupun konvergen. Kita bisa menentukan berapa besarnya head loss(hl) dan pressure drop(Δp) dengan menghitung loss coefficient(Kl).


TUGAS

Berikut adalah model pipa sepanjang 200 mm dengan diameter 1 30 mm dan diameter 2 20 mm:

Pipadiv 1.png

Pipadiv 2.png

Berikut adalah hasil simulasi pada inlet, dengan slice pada jarak 0.001 m

Pipadiv 4.png

Slice 2 dilakukan pada perbedaan diameter yaitu 0.1 m

Pipadiv 5.png

Slice 3 pada outlet, dengan slice pada jarak 0.199 m

Pipadiv 6.png

Berikut tekanan tiap slice:

Pipadiv 3.png

Pertemuan 7

Pada pertemuan ini, bang Agil M'16 mempresentasikan hasil risetnya mengenai perubahan energi air menjadi energi mekanik pada roda air.

Pertemuan 8

Pada pertemuan ini, kami melakukan presentasi terkait materi yang paling kami pahami. Materi yang saya sampaikan adalah

Pengaruh Kemiringan Pipa terhadap Pressure Drop pada Pipa

Konsep yang digunakan pada soal ini adalah tentang pengaruh kemiringan pipa terhadap pressure drop dalam aliran pada pipa. Pressure drop merupakan sebuah peristiwa turunnya tekanan pada aliran fluida dari satu titik ke titik yang lain akibat beberapa faktor. Tekanan pada aliran fluida sendiri dapat dibedakan menjadi 3, yaitu:

Tekanan Statik => tekanan yang diberikan oleh partikel fluida saat dalam kondisi diam atau statis ke segala arah.

Tekanan Dinamis => tekanan yang diakibatkan oleh pergerakan dari partikel fluida yang dipengaruhi oleh kecepatan dari partikel fluida itu sendiri.

Tekanan Hydrostatik => tekanan yang diakibatkan dari ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya.

Dari ketiga hal ini dapat kita simpulkan bahwa peristiwa pressure drop dapat diakibatkan dari penurunan kecepatan partikel fluida serta perubahan ketinggiannya. Penurunan kecepatan pada partikel fluida dapat diakibatkan oleh perlambatan akibat adanya tegangan-tegangan pada partikel dari fluida tersebut akibat viskositas dan turbulensinya. Perubahan ketinggian pada fluida dapat mempengaruhi nilai tekanan hidrostatik sehingga jika pipa aliran fluida diberikan kemiringan ke atas maka arah kecepatan partikel fluida akan melawan gravitasi sehingga terjadilah penurunan kecepatan yang akan menurunkan tekanan, sementara jika diberikan kemiringan ke bawah akan membuat kecepatan partikel searah dengan gravitasi sehingga kecepan akan bertambah dan akan menaikan tekanannya.

Aplikasi dari konsep ini adalah, dalam melakukan perancangan pada pipa kita dapat merekayasa pressure drop yang terjadi pada pipa dengan mengatur kemiringan dari pipa yang dapat menutupi energi yang hilang akibat tegangan pada fluida.

Pertemuan 9

Pada pertemuan ini, kami melanjutkan presentasi materi dari pertemuan sebelumnya.

Pertemuan 10

Pada pertemuan ini pak Dai menjelaskan mengenai flow over immersed body. Contohnya yaitu aliran angin pada motor, mobil, dan bangunan. Contoh lainnya adalah pada airfoil pesawat. Pada airfoil pesawat, terdapat dua tegangan, yaitu:

- tegangan normal : aliran akan memberikan gaya karena distribusi tekanan dan menyebabkan lift pada pesawat.

- tegangan geser : dimana gaya tersebut akan menimbulkan hambatan bagi benda yang dilalui atau drag.

Kemudian bang Edo memberikan materi simulasi pada CFDSOF mengenai streamline pada external flow. Untuk simulasi kali ini, model yang digunakan adalah mobil. Pertama-tama masukkan model mobil tersebut ke dalam CFDSOF.

Mobil mobil 1.png

Kemudian buat mesh sehingga mobil berada di tengah mesh tersebut. Tentukan juga boundary nya. Pada x- yaitu inlet, x+ outlet, y- wall, y+ boundary, dan sumbu z empty karena kita simulasi pada 2 dimensi saja.

Mobil mobil 2.png

Buat box dengan refinment pada sekitar mobil. Refinement berfungsi untuk merapatkan mesh sehingga hasil simulasi yang didapatkan pada wilayah ini hasilnya lebih detail.

Mobil mobil 3.png

Setelah itu ubah fluid properties berdasarkan hasil perhitungan dari excel.

Mobil mobil 4.png

Jalankan simulasi di run solver dengan runtime 10 detik tiap 0,1 detik. Tunggu sampai selesai dan pindah ke paraview. Di paraview pilih surface LIC untuk melihat vortex di bagian belakang mobil.

Mobil mobil 5.png

Mobil mobil 6.png

Pada hasil streamline tersebut terlihat vortex yang dihasilkan. Besarnya vortex ini tergantung dari Reynolds Numbernya. Semakin besar reynolds numbernya semakin banyak pula vortex yang dihasilkan. Selain itu vortex juga dipengaruhi oleh bentuk modelnya.

Sinopsi Tugas Besar : Pengaruh Bentuk Bola Rugby Terhadap Aliran Fluida di Sekitarnya

Pengaruh Bentuk Bola Rugby Terhadap Aliran Fluida di Sekitarnya

Rugby merupakan sebuah olahraga yang cukup populer di dunia. Dalam permainan bola rugby, terdapat dua tim yang masing-masing beranggotakan 15 orang pemain yeng memiliki tujuan untuk mendapatkan poin sebanyak-banyaknya. Untuk mendapatkan poin, tiap tim diharuskan membawa bola melewati garis gawang lawan. Selama perrmainan berlangsung bola rugby boleh dilempar, ditendang, ataupun dibawa menggunakan tangan.

Ada sebuah hal unik pada permainan ini yang membedakannya dengan permainan bola lainnya. Pada permainan ini, bola yang digunakan tidak berbentuk bulat malainkan berbentuk oval atau elips. Hal ini ditujukan untuk memudahkan pemain memegang bola saat berlari serta untuk mengurangi drag pada bola saat dilempar. Selain itu, hal ini ditujukan untuk mempermudah bola untuk melambung tinggi karena akan meningkatkan gaya angkat atau lift.

Pengurangan drag dan penambahan gaya angkat diperlukan karena untuk mengoper bola pada permainan rugby, pemain harus melemparnya dengan tangan. Hal itu menyebabkan energi yang diberikan ke bola akan cenderung lebih lemah dibandingkan dengan mengopernya dengan menendang menggunakan kaki. Oleh karena itu, pengurangan drag dan penambahan gaya angkat diperlukan agar pemain dapat mengoper bola lebih jauh.

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk membuktikan pengurangan drag dan penambahan gaya angkat yang ditimbulkan akibat bentuk bola rugby serta membandingkannya dengan bola sepak.


Pekan 11

Pada pertemuan ini, Pak Dai melanjutkan presentasi hasil belajar tiap mahasiswa, khususnya yang sebelumnya belum pernah presentasi. Pertama-tama, pak Dai memberikan prinsip penilaian dalam progress belajar, yaitu gradien belajar. Gradien belajar diantaranya:

1. Softskill: rajin, sungguh-sungguh, gigih. dilihat dari wikipage masing-masing dan presentasi

2. Understanding: memahami konsep. dilihat dari penjelasan masing-masing saat presentasi

3. Analytical skill: pemahaman rumus dan konsep dasar, bisa dilihat dari tugas besar.

Selanjutnya presentasi berdasarkan konsep tersebut.


Pekan 12

Pada pertemuan ini pak Dai melanjutkan presentasi tiap mahasiswa terhadap kontribusi di wikipagenya. Lalu dilanjutkan dengan pembahasan mengenai "mengapa saat diameter membesar, pressure drop berkurang?" dengan konsep konservasi massa, momentum, dan energi.


Pekan 13

Pada pertemuan ini, pak Dai membahas soal "Drag From Pressure and Shear Stress Distribution" di air.eng.ui.ac.id. Pak Dai menjelaskan bahwa Drag didapatkan dari total drag karena tekanan,drag gesekan, dan induced drag. Induced drag ini berasal dari secondary flow, yaitu vorteks. 

Drag = Dp + Df + Di

Contoh dari induced drag adalah vorteks di ujung sayap pesawat (wing tip). Pada ujung sayap, aliran akan bersilkulasi dan menyebabkan pusaran. Pusaran ini akan menghambat aliran. Untuk itu, pada ujung sayap pesawat ditambahkan winglet, yaitu bagian yang sedikit ke atas untuk memecah vorteks tersebut. Walaupun winglet akan menambah drag, tetapi tidak sebesar drag yang dihasilkan oleh vorteks pada ujung sayap pesawat.

Selanjutnya, pak Dai menjelaskan mengenai konsep dari airfoil, penampang samping dari sayap pesawat. Pak Dai membuka diskusi mengenai "Mengapa daerah atas airfoil alirannya lebih cepat dan tekanannya lebih kecil dibandingkan daerah bawah?". Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita lihat lagi konsep dasar konservasi.

Bila pada bagian atas dan bawah airfoil tersebut diberikan batas, maka bisa dilihat bahwa luas permukaan bagian atas lebih kecil dibandingkan dengan bagian bawah. Dengan menggunakan konservasi massa, maka dapat disimpulkan bahwa kecepatan pada upper surface lebih besar dibandingkan dengan lower surface. Bila ditulis dalam rumus: 

A1*V1=A2*V2

Dilanjutkan dengan konservasi energi, yaitu persamaan Bernoulli didapatkan bahwa semakin kecil kecepatannya, maka tekanan semakin besar karena tekanan berbading terbalik dengan kecepatan. Pada persamaan ini, karena kecepatan upper surface lebih besar dari pada lower surface, maka tekanannya lebih kecil. Begitu pula sebaliknya.

Aliran angin mengalir ke belakang sayap. Pada ujung belakang sayap, aliran mengarah ke bawah. Dalam konservasi momentum, aliran angin yang ke arah bawah akan dibalikkan dengan sayap ke ara atas sehingga menghasilkan lift.


Selanjutnya, pak Dai kembali menjelaskan Drag pada airfoil. Pressure drag pada airfoil yaitu di titik stagnasi, adanya stagnasi dan perbedaan tekanan akan menghasilkan pressure drag (Dp). Selanjutnya, pada bagian atas airfoil ada boundary layer.

Pada boundary layer ini aliran udara dipengaruhi oleh tegangan geser yang ada di permukaan sayap. Integrasi tegangan geser seluruh permukaan atau dinding menyebabkan friction drag (Df).

Pada airfoil bagian atas, ada perbedaan tekanan karena perbedaan kecepatan. Ada titik di mana aliran tidak kuat lagi menahan tekanan, yaitu separation point. Pada titik ini, aliran akan terpisah dan mengalami dua arah yang berbeda, sehingga menimbulkan vorteks. Vorteks ini membentuk induced drag (Di).


Untuk menghasilkan lift, sayap dibuat sedikit mengarah atas pada bagian depan untuk mengalirkan udara ke bawah. Sudut pada keadaan ini disebut sudut serang atau angle of attack. Jika sudut ini terlalu besar, maka akan terjadi separasi dan menimbulkan vorteks, keadaan ini disebut dengan stall. Pada keadaan ini, pesawat kehilangan keseimbangan. Ada dua cara untuk mengatasinya, yaitu pilot tidak boleh menambah angle of attack dan sayap pesawat diberi flap untuk mengurangi tekanan sehingga titik separasi bisa dimundurkan ke belakang.

Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Ahmad_Mohammad_Fahmi&oldid=36482"