Christian Emanuel Kefi

BIODATA DIRI

Christian Emanuel Kefi.S1 Teknik Mesin Ekstensi 2019.Universitas Indonesia

Nama :Christian Emanuel Kefi

NPM  :1906435460

Pendidikan terakhir : Diploma III

Pertemuan 1 : Selasa, 31 maret 2020

Pertemuan pertama setelah UTS ini menggunakan software Zoom untuk melakukan proses pembelajaran. Proses pembelajaran ini dipandu oleh Bang Edo Syafei sebagai asisten dosen Mekanik Fluida.

Pertemuan pertama ini membahas tentang materi Aliran Viskos dalam pipa dan simulasi menggunakan CFD-SOF.

Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds, yaitu perbandingan antara gaya inersia fluida (gaya badan fluid) terhadap gaya viskosnya (gaya geseknya).

dengan rumus yang diberikan :

dimana,

v = kecepatan [m/s]

D = Diameter [m]

ρ = Density

µ = Viskositas dinamik

u = Viskositas kinematik

Bilangan Reynolds dapat menentukan jenis aliran fluida. Berikut ini adalah contoh aliran yang berada pada pipa. Ada 3 Jenis aliran fluida, yaitu :

1) Aliran Laminar = aliran yang memiliki bilangan Reynold (Re) kurang dari 2100. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu :

                                                      τ = µ du/dy

2) Aliran Transien = aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.Memiliki Re: 2100-4000

3) Aliran Transien = 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

Tutorial dalam menggunakan simulasi CFD-SOF sebagai berikut :

Simulasi CFD-SOF

Tahap pertama, membuat box pada sumbu x,y,z dan mengatur base mesh, generate mesh, check mesh, simulation model, fluid properties , dan boundary condition.

tahap selanjutnya adalah penentuan nilai p, dimana hasil menunjukan pada ujung inlet yang dekat dengan dinding menunjukan p aling tinggi dan pada bagian outlet menunjukan p paling rendah. seperti yang ditunjukan gambar berikut :

Grafik dari hasil simulasi dengan hubungan momentum residual vs waktu, dengan 65 iterasi yang dihasilkan. Run time dibuat dengan 1000 unit.

kemudian didapatkan hasil nilai U pada software paraview, hasil yang menunjukan nilai U merata sepanjang area

dan grafik ditunjukan sebagai berikut:

Pertanyaan:

1. Apa pengaruh viskositas dan pengaruh pressure drop dalam pipa?

Pressure drop adalah penurunan tekanan fluida akibat gesekan fluida pada dinding pipa. sementara viskositas berpengaruh pada gesekan pada pipa.

2. Apa yang dimaksud dengan entrance region?

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. Contohnya Furnace

3. Jelaskan apa yang dimaksud entrance length?

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

4. Apa itu fully developed flow?

kondisi dimana profil kecepatan fluida akan menjadi tetap besarnya.

Pertemuan 2 : Rabu, 1 April 2020

Pada pertemuan kedua membahas tentang teori yang harus dipahami dalam pengaplikasian mekanika fluida. yaitu : konservasi masa, konservasi energi, dan konservasi momentum.

kemudian dibahas juga tentang enterance region, fully developed flow, dan pressure drop yang merupakan penurunan tekanan karena adanya gaya gesek dari fluida.

kemudian diberikan soal latihan :

a.1) Pada point a bagian 1 berdasarkan data-data yang ada dengan inlet velocity adalah 0,01 m/s dengan viskositas dinamik 0,00004 kg/m.s diperoleh Reynold numbers sebesar 30 dan entrance length adalah 0,18 m. Kemudian titik searah sumbu x yang digunakan untuk mengetahui perubahan kecepatan yang diperoleh adalah 0,01 m, 0,18 m(entrance length), 0,5 m dan 0,9 m dan Berikut adalah hasil grafik kecepatan dan tekanan yang diperoleh :

a.2) Pada point a bagian 2 berdasarkan data-data yang ada dengan inlet velocity adalah 0,01 m/s dengan viskositas dinamik 0,00001 kg/m.s diperoleh Reynold numbers sebesar 120 dan entrance length adalah 0,72 m. Kemudian titik searah sumbu x yang digunakan untuk mengetahui perubahan kecepatan yang diperoleh adalah 0,01 m, 0,72 m(entrance length), dan 0,95 m Berikut adalah hasil grafik kecepatan dan tekanan yang diperoleh :

Dari hasil simulasi CFDSOF yang disupport oleh software paraview pada point a bagian 1 dan 2, perubahan kecepatan pada entrance region lebih besar jika dibandingkan dengan perubahan kecepatan setelah entrance region yang mana perubahan kecepatan jauh lebih kecil. Hal ini menguatkan teori bahwa perhitungan kecepatan pada daerah entrance region jauh lebih kompleks daripada perubahan kecepatan pada fully developed region yang mana perubahan kecepatan sangat kecil sehingga perhitungannya pun jauh lebih simpel.

Kemudian grafik tekanan dan kecepatan yang menggambarkan pengaruh viskositas pada suatu aliran fluida pada poin a adalah sebagai berikut :

b.1) untuk kasus ini sama dengan kasus pada a point 1

b.2) Pada point b bagian 2 berdasarkan data-data yang ada dengan inlet velocity adalah 0,04 m/s dengan viskositas dinamik 0,00004 kg/m.s diperoleh Reynold numbers sebesar 120 dan entrance length adalah 0,72 m. Kemudian titik searah sumbu x yang digunakan untuk mengetahui perubahan kecepatan yang diperoleh adalah 0,01 m, 0,72 m(entrance length), dan 0,95 m Berikut adalah hasil grafik kecepatan dan tekanan yang diperoleh :

Dari hasil simulasi CFDSOF yang disupport oleh software paraview pada point b bagian 1 dan 2, perubahan kecepatan pada entrance region lebih besar jika dibandingkan dengan perubahan kecepatan setelah entrance region yang mana perubahan kecepatan jauh lebih kecil. Hal ini menguatkan teori bahwa perhitungan kecepatan pada daerah entrance region jauh lebih kompleks daripada perubahan kecepatan pada fully developed region yang mana perubahan kecepatan sangat kecil sehingga perhitungannya pun jauh lebih simpel.

Kemudian grafik tekanan dan kecepatan yang menggambarkan pengaruh viskositas pada suatu aliran fluida pada poin b adalah sebagai berikut :

Pertemuan 4 : Rabu, 8 April 2020

Pada pertemuan kali ini membahas tentang pengaruh lapisan aliran fluida terhadap Reynold number. Jika menggunakan persamaan Re = inersia force/friction force, maka didapatkan bahwa semakin besar inersia maka semakin besar juga Rynold number yang didapatkan, sehingga semakin lama untuk mencapai keadaan fully development. Berkebalikan dengan itu, semakin besar viskositas maka semakin kecil bilangan Reynold dan semakin cepat mencapai keadaan aliran berkembang sempurna. dan hubungannya dengan jenis- jenis aliran adalah sebagai berikut :

-Laminar = Memiliki lapisan fluida berlapis-lapis yang tersusun secara parallel dan tidak bertabrakan satu sama lain (tidak terjadi perpotongan antar lapisan fluida).

-Transisi = Memiliki bentuk lapisan menyerupai osilasi dan terkadang terdapat perpotongan antar lapisan fluida akbat ketidakstabilan aliran. Aliran ini merupakan pembatas antara aliran laminar dan aliran turbolen.

-Turbolen = Terjadi ketidakteraturan pada aliran lapisan fluida yang mengakibatkan terjadi perpotongan antar lapisan.

grafik kecepatan turbolen terhadap waktu pada suatu titik

gambar disamping menunjukan bagaimana kondisi kecepatan aliran disuatu titik dalam satuan waktu pada aliran turbolen.