Khairul hasibullah

ASSALAMU'ALAIKUM WARAHMATULLAHI WABARAKATUH

Biodata Diri

Nama: Khairul Hasibullah

NPM  : 1806233335

Fakultas/ Jurusan : Teknik/ Teknik Mesin

Kelas Mekanika Fluida 02

Pertemuan 1 (31 Maret 2020)

Pertemuan pertama pada hari ini dimulai dengan pemberian materi oleh bang Edo. Materi tersebut berisi tentang penjelasan aliran viskos di dalam pipa, pressure lost, hubungan dari jenis aliran viskos dengan pressure lost dan simulasi aliran didalam pipa menggunakan software CFDSOF.

Aliran pada fluida dibagi menjadi dua macam aliran nvicid dan aliran viscous. Aliran invicid merupakan aliran yang kekentalan fluidanya dianggap nol sehingga dikatakan sebagai aliran yang ideal. Sedangkan aliran viscous, merupakan aliran yang dipengaruhi oleh kekentalan fluida atau dikatakan sebagai aliran yang real.

Pada pertemuan kali ini sudah menggunakan aliran viskos di mana kekentalan nya diperhitungkan. Jenis aliran viskos dalam pipa ditentukan dari bilangan Reynold nya. Bilangan reynold adalah rasio gaya inersia suatu fluida terhadap gaya viskos fluida tersebut.

Re = (ρ*v*D)/μ

dimana :

V = Kecepatan aliran

D = Diameter pipa

ρ = massa jenis

μ = viskositas dinamik

Nilai Re kurang dari 2100 maka aliran tersebut laminer dan jika Re nya lebih dari 4000 maka aliran tersebut turbulen. Diantara itu aliran disebut aliran transisi

Pada pertemuan ini bang Edo juga memberikan simulasi terkait penggunaan aplikasi CFD yang mana akan digunakan untuk mensimulasikan rangkaian aliran.Berikut hasil latihan dari penggunaan software CFDSOF

tampilan dalam software CFD-NG

Untuk pr

- entrace length adalah jarak yang ditempuh aliran setelah memasuki pipa sebelum aliran berkembang sepenuhnya.

- fully develope flow adalah mengimplikasikan bahwa profil kecepatan tidak berubah dalam arah aliran fluida maka momentum juga tidak berubah dalam arah aliran.

- entrance region adalah mengacu pada area pipa di mana fluida yang memasuki pipa mengembangkan profil kecepatan karena gaya viskos yang merambat dari dinding bagian dalam pipa. Wilayah ini dicirikan oleh aliran yang tidak seragam.

- Pressure drop terjadi akibat adanya gesekan pada fluida yang mengalir sehingga terjadi penurunan tekanan. Pressure drop akan semakin tinggi dan berbanding lurus dengan gesekan pada fluida, dan hasil gesekan itu akan dikonversikan ke energi panas akibat gesekan pada permukaan/wall plat. Sedangkan besarnya gesekan dipengaruhi oleh viskositas dari suatu fluida.

PERTEMUAN 2 (1 APRIL 2020)

Bismillahirrahmanirrahim

Pertemuan kedua kali ini dimulai dengan penjelasan oleh Pak Dai, bahwasanya dalam mempelajari fluida ini digunakan tiga dasar hukum fisika yang mengikuti kaidah alam yaitu

1.)Hukum konservasi massa konservasi massa merupakan perubahan massa terhadap waktu dalam sistem tertutup akan tetap sama/konstan walaupun di dalam sistem nya terjadi berbagai proses baik transfer energi atau adanya kerja.

  dm/dt = 0

2.)Hukum konservasi momentum Konservasi momentum dikatakan jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, maka momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan.

 m dV/dt = ΣF

3.)Hukum konservasi energi konservasi energi merupakan jumlah energi dari sebuah sistem tertutup tidak berubah hanya bisa berubah bentuk contohnya energi listrik menjadi panas pada setrika. Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Hukum ini dasar dari hukum Termodinamika I.

 dE/dt = W + Q

Pendekatan sistem dan control volume

1.pendekatan sistem mengevaluasi sebuah proses perubahan suatu zat dengan mengamati perubahan posisi partikel setiap perubahan waktu yang terjadi

2.pendekatan control volume mengevaluasi sebuah proses dengan menentukan sebuah area yang dibatasi oleh boundary layer dengan mengamati karakteristik sebuah partikel(fluida) yang melewati area tersebut setiap perubahan waktunya.

Dalam mengevaluasi karakteristik sebuah fluida dalam proses contohnya perpipaan menggunakan pendekatan control volume, namun terkadang kita juga pelu menggunakan pendekatan sistem pada kasus fluida. Contohnya pada PLTU, dimana perlu menngunakan pendekatan sistem untuk mendesain panjang dari cerobong asap agar polutant yang dihasilkan tidak mengenai kediaman warga sekitar.

Tambahan Pr

untuk menghitung pressure drop didapatkan dari selisih tekanan total udara masuk dengan tekanan total udara keluar.

ptot= ps + pd

ps= tekanan statik pd= 1/2 ρV^2

untuk menghitung pressure drop pada laminar:

ΔP = f l/2D ρV^2  

f= 64/Re

untuk menghitung pressure drop pada turbulen:

ΔP = λ l/2D ρV^2

f= 8𝜏/ρV^2

Dimana ΔP = pressure drop (Pa)

l = panjang pipa (m)

D = diameter pipa (m)

V = kecepatan aliran fluida (m/s^2)

Re = bilangan Reynolds

f = friction factors

Pr

soal untuk simulasi cfdsof

-Asumsi yang digunakan: aliran laminar, subsonic, steady state, dan incompressible -Melakukan perhitungan untuk mendapat nilai reynolds number dan entrance length

perhitungan le

-lalu menjalankan aplikasi cfdsof, masukan parameter ukuran mesh yang telah ditentukan oleh soal, dilakukan pengujian menggunakan run solver dimana solusi converged pada literasi ke 163

-setelah itu menjalankan aplikasi paraview untuk melihat perbedaan perubahan kecepatan dan tekanan saat masuk pipa dari masuk hingga ke LE dan mencapai fully develope

• jawaban 1a

plotoverline 1a

• jawaban 1 b

plotoverline 1b

• jawaban 2 a

plotoverline 2a

• jawaban 2 b

plotoverline 2b

Pertemuan 3 (7 April 2020)

Dalam pembahasan materi hari ini Pak Dai menjelaskan mengenai pengaruh dari viskositas dan kecepatan aliran terhadap perubahan nilai dari fully developed flow dan entrance length. Hari ini Pak Dai juga menjelaskan mengenai bilangan Reynold, adalah perbandingan antara inertia force dengan friction force dimana semakin tinggi nilai inersia maka semakin besar juga terjadinya perubahan jenis aliran dari laminar menjadi turbulen, serta bilangan Reynold mempengaruhi bentuk aliran, dimana bilangan Reynold yang kecil cenderung mengarah ke aliran laminar begitupun sebaliknya mengarah ke aliran turbulen. Disebutkan pula bahwa viskositas memiliki hubungan dengan tegangan geser. Semakin tinggi viskositas, entrance length yang terbentuk akan semakin pendek. Hal ini disebabkan karena, semakin viscous suatu fluida maka alirannya akan sulit untuk terjadi olakan pada alirannya

Pertemuan 4 (8 April 2020)

Pada pertemuan ini, Pak Dai memberikan materi mengenai aliran dan pengaruh Reynolds number terhadap jenis aliran, yaitu aliran laminer, transisi, dan turbulen. Pada reynolds number yang rendah, aliran teratur dan kecepatan tetap terhadap waktu. Aliran ini disebut aliran laminer. Ketika reynolds numbernya semakin tinggi, maka lapisan berosilasi tetapi masih teratur, kecepatan setiap waktu berubah. Aliran ini disebut aliran laminer. Saat reynolds numbernya tinggi, aliran tidak teratur dan kecepatan berubah secara cepat atau rapid. Pak Dai juga membahas soal pada example 8.4, mengenai turbulent pipe flow properties.

Pertemuan 5 (14 April 2020)

Artikel soal-jawab quiz 1

Analisis aliran laminar pada plat Aliran laminar adalah aliran dimana fluida yang bergerak memiliki alur yang sejajar dan membentuk garis-garis aliran dimana aliran tersebut jika dilihat secara kasat mata fluidanya tenang, tidak terjadi olakan. Konsep pada soal nomor 1 menyebutkan bahwa kecepatan aliran (u) hanya berubah terhadap jarak (x) dan tidak berubah terhadap waktu dimana menandakan menggunakan asumsi steady state. Aliran laminar yang steady mengalir pada pelat paralel dapat dihitung dengan persamaan Navier-Stokes. Apabila diketahui gradien tekanan, viskositas, dan spasi pelat, maka profil kecepatan dapat ditentukan. Profil kecepatan yang ditimbulkan biasanya membentuk kurva parabola. Persamaan yang dijelaskan melalui konsep ini dapat diaplikasikan pada industri gas. Transportasi pengiriman gas yang dibor dari lepas pantai harus dibawa ke daratan. Pada praktiknya insinyur di industri tersebut harus mampu menghitung kecepatan aliran awal agar suatu zat (minyak atau gas) dapat sampai hingga tujuan juga harus menghitung pressure drop yang terjadi pada aliran, dimana hal tersebut juga akan menghitung ketebalan pipa dan berujung pada ongkos yang dibutuhkan.

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

Pengaruh gaya Inersia terhadap aliran turbulen Gaya inersia pada aliran turbulen mendominasi dibandingkan dengan gaya viscous nya sehingga bilangan reynolds nya juga semakin besar. RE dari aliran turbulen sebesar >4200, gaya inersia yang besar dibandingkan dengan gaya viscous menyebabkan aliran fluida mengalami olakan disebabkan tidak adanya viscous yang tahan terhadap gaya inersia yang terjadi pada aliran. Gaya inersia yang lebih besar dibandingkan dengan gaya viscous nya menyebabkan entrance length lebih jauh dikarenakan gaya viscousnya lebih kecil dibanding gaya inersia. Jika diambil satu titik di dekat tempat masuknya pipa, akan terlihat perubahan profil kecepatan, pada satu titik tersebut katakanlah 0,1L dengan total panjang pipa L, maka pada titik itu aliran fluida akan cenderung ke gaya inersia dibanding gaya viscous, maka garis lapisan batas yang terbentuk lengkungannya akan lebih keci(lengkungan yang terjadi kecil) dan bagian dalam dari lapisan batas nya akan lebih luas, sehingga pertemuan antara dua garis lapisan batas tersebut akan semakin lama.

Pengaruh perbedaan ketinggian terhadap pressure drop pada aliran pipa Dari informasi soal-jawab ini terkait nilai dari pressure drop dapat dipengaruhi juga oleh adanya perbedaan ketinggian sepanjang posisi sumbu x. Hal ini dapat terjadi akibat dari perbedaan potensial dari masing2 posisi fluida sepanjang sumbu x, yang mana adanya perbedaan potensial inilah yang memberikan energi yang berasal dari gravitasi terhadap fluida berguna untuk menambal energi yang terdisipasi akibat gesekan antara fluida dan dinding.Untuk fluida yang bergerak ke atas, maka beban yang dibutuhkan untuk membuat fluida itu naik semakin besar, sehingga tekanan masukan tersebut digunakan untuk menaikkan fluida tersebut agar fluida naik sehingga terjadi pressure drop. Ketika fluida turun, maka fluida tersebut akan memberikan tekanan hidrostatiknya sebesar ro.g.h dimana semakin panjang h nya makan tekanan yang terjadi juga akan semakin besar. Untuk mengamati pressure drop yang terjadi antara bisa digunakan contoh pada pipa venturimeter tanpa manometer(walaupun asumsi yang digunakan pada ketinggian titik yang sama)

Pengaruh sub layer viscous terhadap aliran Viscous sublayer adalah lapisan tipis yang menempel pada dinding saluran dimana viscous sublayer ini menghasilkan gaya gesek(juga dipengaruhi oleh koefisien gesek dinding) dan pada kasus ini energi turbulen ini akan berubah menjadi energi panas dan juga adanya energi bunyi. Konsep mekanika fluida yang digunakan dalam soal ini adalah tentang sub lapisan viscous. Sub lapisan viscous sendiri merupakan sebuah lapisan tipis pada aliran dimana tegangan laminar lebih mendominasi dibanding tegangan turbulen. Dari pernyataan tersebut dapat diasumsikan bahwa sub lapisan viscous ini merupakan lapisan dengan tegangan turbulen sangat kecil yang mana tegangan turbulen nantinya akan menimbulkan panas dan pressure drop yang tinggi yang bersifat merugikan.

Pengaruh Gaya inersia terhadap pressure drop Pressure drop merupakan rugi tekanan yang diakibatkan adanya gesekan fluida dengan dinding-dinding pipa sehingga energi yang dihasilkan oleh tekanan masuk akan diserap oleh dinding pipa menjadi energi panas. Pada pressure drop ini erat kaitannya dengan gaya inersia. Bilangan reynold adalah perbandingan antara gaya inersia terhadap gaya viscous pada fluida, semakin besar gaya inersia yang dialami oleh fluida maka akan semakin besar bilangan reynold yang dihasilkan. Pada aliran laminar gaya inersia yang dialami lebih kecil dibandingkan pada aliran turbulen. Di sisi lain, adanya pressure drop adalah akibat dari gesekan antara fluida dengan dinding pipa yang menimbulkan gaya hambat/gaya inersia yang mengganggu keseragaman vektor kecepatan aliran. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa gaya inersia disini mengambil peranan penting terhadap rugi tekanan yang terjadi. Apabila bilangan reynold nya besar, gaya inersia nya besar, maka pressure drop yang dialami oleh aliran juga semakin besar diakibatkan gaya gesek fluida dengan dinding yang besar.

Pertemuan 6 (15 April 2020)

Pada pertemuan ini, pak Dai memberikan penjelasan mengenai loss antara inlet dan outlet. Ada dua losses yaitu major losses dan minor losses. Major losses disebabkan oleh gesekan wall dan viskositas. Energi berkurang akibat adanya disipasi energi. Major losses ini bisa dihitung dengan friction factor yang didapatkan dari Moody chart atau the Colebrook equation.

Berbeda dengan major losses yang terjadi pada pipa lurus, minor losses terjadi pada pipe flow yang diakibatkan oleh perubahan diameter dari pipeline ataupun karena adanya komponen tambahan seperti valve, bends, Tees, elbow dan semacamnya. Minor losses tersebut dinotasikan sebagai hL minor. Kita bisa menentukan berapa besarnya head loss(hl) pada minor losses dengan menggunakan :

h: head losses minor K: koefisien resistansi valve atau fitting berdasarkan bentuk dan ukuran v :kecepatan rata-rata aliran dalam pipa (m/s) g: percepatan gravitasi (m/s^2)

Pertemuan 7 (21 April 2020)

Pada Pertemuan kali ini Pak Dai memberikan kesempatan bagi bang Agil m'16 untuk menyampaikan materi dari skripsi beliau mengenai konversi energi air ke mekanikal energi. Konsep tersebut adalah gaya yang ditimbulkan oleh air menyebabkan gerakan blade turbin air akibat perubahan momentum. Dengan energi kinetik menyebabkan perubahan momentum dan energi potensial terjadi karena perbedaan ketinggian H.

Pertemuan 8 (22 April 2020)

Pada pertemuan ini masing-masing mahasiswa menjelaskan tentang hal yang paling dipahami selama belajar mekanika fluida. Kemudian Pak Dai memberikan tugas besar dengan deadline H-7 sebelum UAS untuk membuat makalah mengenai aliran fluida internal atau external flow.

Pertemuan 9 (28 April 2020)

Pada pertemuan hari ini seperti pertemuan sebelumnya, Mahasiswa yang telah mengikuti diskusi Soal Tanya-Jawab, kembali diminta mendiskusikan pendapat mereka masing-masing mengenai artikel yang telah di buat oleh setiap mahasiswa.

Pertemuan 10 (29 April 2020)

Pada pertemuan hari ini, Pak Dai memberikan penjelasan tentang eksternal flow, dimana digambarkan dalam aplikasi pada sayap pesawat terdapat dua tegangan yaitu: Tegangan Normal dimana mempengaruhi gaya angkat pada pesawat dan Tegangan Geser mempengaruhi laju pesawat akibat drag coefficient . Kemudian dilanjutkan dengan, Bang Edo juga memberikan simulasi pada CFD-SOF mengenai streamline pada eksternal flow dengan aplikasi pada mobil. Lalu, setelah itu dibuat mesh berbentuk box untuk menyelubungi bodi mobil, hal tersebut bertujuan dalam hasil simulasi streamline dari bagian area mobil yang dilewati aliran fluida berupa udara. Langkah selanjutnya menentukan fluid properties, dimana terdapat perubahan yaitu sifat aliran dari laminar menjadi Reynold Average Navier Stokes (RENS). Setelah itu dilakukan running pada tool CFD solve dan didapatkan grafik residual dan analisis aliran fluida pada geometri mobil di software Paraview, berikut hasil running tersebut. Hasil dari simulasi tersebut terlihat streamline mengalir disekeliling geometri mobil hingga melewati bagian belakang mobil. Dengan menghasilkan dua streamline dari aliran fluida tersebut setelah dilalui mobil.