Valve - Yoga Satrio Bramantyo Priambodo

PROFIL

---

Nama  : Yoga Satrio Bramantyo Priambodo

NPM  : 1806181722

Kelas  : Sistem Fluida-03

Pertemuan 1: Kamis, 12-11-2020

---

Pada pertemuan kali ini, materi yang dibahas adalah mengenai valve, sembari mereview materi tentang mekanika fluida terutama tentang aplikasi CFDSOF. Valve adalah suatu bagian pada pipa yang fungsu utamanya untuk mengatur, membuka, memulai dan menghentikan suatu aliran fluida.Adapun, CFDSOF itu sendiri berfungsi untuk memberikan suatu visualisai tentang aplikasi aliran fluida baik internal maupun eksternal. Tentunya banyak sekali kemudahan yang didapat dalam meggunakan aplikasi CFDSOF, diantaranya adalah: Mempermudah kalkulasi saat menghitung yang kaitanya dengan aliran fluida, karena menggunakan simulasi sehingga tidak perlu mengeluarkan biaya yang besar dalam mencoba suatu rancangan yang kaitannya dengan pengaliran fluida, dan banyak juga kelebihan lainnya.

Salah satu fungsi valve adalah

1. Tempat start/stop suatu aliran.
2. Tempat untuk meregulasi sebuah aliran.
3. Menghindari terjainya backflow.

Fokus pertemuan kali ini adadalah mengenai valve, oleh karena itu untuk dapat mempermudah memahami tentang valve dan tentang bagaimana cara valve itu sendiri bekerja. Saya menggunakan aplikasi CFDSOF. Pada simulasi menggunakan aplikasi CFDSOF ini, saya bertujuan untuk melihat bagaimana valve itu bekerja dengan mencari pressure drop yang terjadi pada valve tersebut. Adapun pressure drop itu sendiri didapat dari adanya perbedaan pressure atau tekanan antara pressure pada inlet dan pressure pada outlet. Sehingga delta pressure yang didapat menandakan besaran pressure drop yang terjadi.

Simulasi Pressure Drop pada Aliran Gate Valve

---

Berikut akan saya berikan step by step pada saat saya melakukam simulasi pada valve dengan menggunakan aplikasi dari CFDSOF. Dengan tujuan mencari pressure drop sesuai dengan deskripsi saya pada paragraf diatas.

Berikut adalah valve yang saya gunakan dalam melakukan simulasi ini:

1. Pertama, meng-import file mesh tersebut kedalam CFDSOF, kemudian menyesuaikan ukuran ataupun scale-nya. Karena pada mesh yang telah saya unduh sebelumnya ukuranyan sudah di set sesuai dengan yang ada pada video tutorial, sehingga scaling tidak perlu dilakukan.

2. Mengatur survace refinementnya menjadi 2, pada Geometry Mesh, kemudian meng-klik auotosize dimensions pada Box Mesh Dimension. Dengan demikian ukuran pada mesh akan ter-set sesuai dengan default, yang mana sudah sesuai dengan mesh pada video tutorial.

3. Menentukan box mesh boundary, sumbu-x positif sebagai outlet, x negatif adalah inlet, y positif adalah wall dan sumbu sisanya adalah boundary.

4. Mengatur Mesh Location sehingga posisinya terdapat di dalam cilinder pada valve, yang menandakan bahwa tempat tersebut dilalui oleh fluida. Kemudian klik opsi generate mesh pada menu paling bawah.

5. Setelah mesh sudah ter-generate, lakukan checking pada mesh dengan menggunakan menu pada check mesh sampai ada indikator 'mesh ok'. Hal tersebut menandakan bahwa mesh yang di check tidak terdapat masalah secara geometris dan siap untuk dilakukan simulasi aliran fluida.

6. Setelah mengatur geometri dan mesh, saya beralih ke model untuk menentukan jenis aliran fluida yang akan melalui valve tersebut. Pertema-tama saya menentukan simulation model terlebih dahulu dengan mengubah laminar menjadi RANS pada menu Turbulance, sehingga akan muncul menu Turbulance pada sidebar Model.

7. Langkah selanjutnya adalah mengubah turbulance model dari standart ke SST k-w pada menu Turbulance pada sidebar.

8. Kemudian mengatur boundary property, melalui menu Boundary Conditions. Dengan membuat inlet menjadi velocity inlet dengan velocity-nya sebesar 1 meter per second, kemudian membuat outlet menjadi outflow dengan boundaries lainnya dibuat default saja. Adapun velocity-nya dibuat menjadi 1 m/s menandakan bahawa adanya aliran fluida yang masuk melalui inlet dengan kecepatannya sebesar 1 m/s.

9. Setelah itu, kita dapat beranjak ke CFD-Solve untuk menjalankan simulasi kita pada valve seusai dengan parameter yang telah kita set (Model dll selain pada set penjelasan diatas dibuat menjadi default saja.). Pertama, yang saya lakukan pada menu CFD-solve adalah mengatur number of literationnya menjadi sebanyak 3000 literasi dan men-setting data writting control menjadi run time pada literasi ke-3000. Kemudian jalankan operasi run solver.

Selama menunggu literai mencapai titik konvergen, akan terdapat grafik residual yang akan muncul pada monitor.

10. Rupanya pada model yang saya simulasikan, literasi sudah mencapai konvergen pada literasi ke 967 dalam waktu kurang dari 1 menit. Setelah mencapai konvergen, barulah dapat dilakukan alisis aliran fluida pada valve melalui menu CFD-Post yang kemudian akan dialihkan ke aplikasi paraview.

11. Berikut ini adalah tampilan model valve setelah di alihkan pada aplikasi paraview.

12. Perlu diketahui pada aplikasi CFDSOF, besaran-besaran seperti kecepatan, tekanan dll sudah terset secara default sebagai besaran kinematik. Oleh sebab itu perlu dilakukan penurunan atau perhitungan menggunakan fitur kalkulator. Untuk mencari pressure drop diperlukan tekanan total pada inlet dan tekanan total pada outlet. Proses perhitungan untuk mencari pressure drop akan saya jabarkan satu per satu menggunakan aplikasi paraview ini. Step pertama yaitu mencari tekanan static (pstatic) terlebih dahulu dengan mengalikan pkinematik (p) dengan rho(p*).

13. Setelah mengetahui pstatic, kita perlu untuk mencari pdynamic dalam kaitannya untuk mencari pTotal pada valve. Namun dalam mencari pDynamic diperlukan kecepatan atau magnitude U (Rumus pDynamic : 0,5*rho*magU^2) oleh sebab itu terlebih dahulu saya mencari magU. dengan rumus: sqrt(U_X^2+U_Y^2+U_Z^2).

14. Setelah magU diketahui, sekarang dapat mencari pdynamic menggunakan rumus sebelumnya.

15. Tekanan total didapat dengan menjumlahkan pStatic dengan pDynamic

16. Setelah itu, untuk menghitung pressure drop, diperlukan nilai tekanan spesifik pada titik inlet dan outlet. Oleh karena itu, saya melakukan ekstrak blok melalui menu alphabetical, kemudian mengklik inlet untuk memunculkan render titik inlet.

17. Hal yang sama saya lakukan pada titik outlet.

18. Kemudian, saya lakukan integrate variable untuk mengetahui besaran-besaran yang ada spesifik pada suatu titik yaitu pada titik inlet dan outlet. Disana terdapat pTotal pada inlet dan outlet yang mana dibutuhkan untuk mencari pressure drop. Dimana jumlah pTotalinlet dan pTotaloutlet secara berturut adalah 0,0010025 dan 0,000286522.

19. Dengan menggunakan program excel untuk mengkalkulasi, didapatkan pressure drop yang terjadi pada valve adalah sebesar 0,000715978.

Tugas: Simulasi pada Valve dan Menentukan Pressure Drop

---

Pada kesempatan kali ini saya akan melakukan suatu simulasi terhadap suatu valve. Dengan menggunakan beberapa pendekatan dan asumsi yang sama dengan simulasi sebelumnya namun dengan menggunakan tipe valve yang berbeda. Berikut ini adalah simulasi yang saya lakukan terhadap suatu valve tersebut:

Berikut ini adalah valve yang akan saya pakai pada simulasi kali ini:

1. Pada dasarnya cara yang saya gunakan adalah sama dengan simulasi sebelumnya. Tentunya langkah pertama adalah mengimport dan menscale ukuran pada valve.

2. Langkah selanjutnya adalah menset boundary condition pada valve. Setelah itu barulah melakukan mesh check. Pada valve ini ternyata maximal pada 1x mesh refinement sehingga bentuk dari mesh terlihat kurang bagus. (saya telah mencoba mesh refinement 2x dan 3x mesh menjadi berantakan.)

3. Setelah mesh ok. kemudian saya menyusun boundery properties

4. Kemudian, melakukan run solver pada CFD-Solve dan mensetting run time sebanyak 3000 literasi.

5. Setelah itu kembali, dialihkan ke aplkasi paraview. Secara singkat, dengan menggunakan rumus yang sama berdasarkan simulasi sebelumnya didapati nilai pressure drop sebasar 0,00215165.

Pertemuan 2: Kamis, 19-11-2020

---

Pada pertemuan kali ini, Pak Dai membahas kembali tentang bagaimana pentingnya pembelajaran sistem fluida dan juga bagaimana kelebihan menggunakan aplikasi seperti CFDSOF dan Openmodelica untuk mempermudah dalam memahami pembelajaran sistem fluida ini. Pada pertemuan kali ini juga diberikan pemaparan oleh senior yang sudah pernah menjalani pembelajaran sistem fluida ini dan sekarang ini sedang menekuni pembelajaran tentang aplikasi CFD. Salah satu kelebihan dari pengguaan aplikasi CFDSOF adalah :

1. Dapat mensimulasikan aliran fluida baik internal maupun external secara realtime/dinamik.
2. Pengamatan tidak terbatas pada satu titik saja.
3. Kemudahan secara kuantitaf, mempermudah perhitungan terhadap suatu elemen pada aliran fluida. Seperti mencari tekanan, rpm dll.
4. Lebih menghemat effort dibandingkan dengan melakukan experimen secara langsung seperti penghematan biaya, waktu, tempat, dll.

Kemudian pada pertemuan kali ini juga, Pak Dai memaparkan tentang tiga metode analisa pada sistem fluida yaitu sebagai berikut:

1. Experimental
2. Theoritical
3. Numerical (CFD)

Dimana masing-masing metode memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Metode experimental sekiranya memiliki kelebihan yaitu lebih actual dan real karena dilakukan secara langsung atau practical. Namun hal yang perlu untuk di pertimbangkan adalah memerlukan effortnya besar seperti pengeluaran/biaya, tenaga, waktu dll sehingga terlebih dahulu diperlukan persiapan yang sangat matang. Kemudian metode theoritical merupakan suatu instrumen untuk memverivikasi keyakinan yang kita miliki. Dimana dapat kita gunakan sebagai pembanding dalam melakukan suatu eksperimen yang berisfat practical. Dalam hal ini kekurangannnya adalah hanya bersifat teoritis tidak actual sehingga terkadang tidak atau kurang sesuai dengan yang di kehidupan nyata. Yang terakhir adalah metode numerik (CFD), sekiranya posisinya berada di antara metode experimental dan theoritical. Hal tersebut dikarenakan kelebihannya adalah sekilas hampir sama dengan experimental namun tidak se actual metode experimental karena ada beberapa fungsi kerja yang tidak bisa di jalankan oleh komputasi (keterbatasan/memiliki batasan) disamping itu effort yang dibutuhkan juga tidak sebesar experimental karena dapat dilakukan dimana saja, terutama zaman sekarang berkat adanya aplkasi seperti CFDSOF dan openmodelica metode numeric (CFD) menjadi lebih practical. Sementara disisi lain juga cukup teoritis walau tidak seteoritis metode theoritical. Dikarenakan kekurangan dan kelebihan masing-masing metode. Keberadaan metode tersebut adalah untuk saling melengkapi bukan untuk saling menggantikan sehingga sekiranya tidak ada metode yang lebih superior.

Kemudian juga terdapat pemaparan materi berdasarkan simulasi yang dilakukan oleh senior, dalam melaksanakan pembelajaran aplikasi CFD. Adapun experimen tersebut adalah simulasi pergerakan turbin udara yang di jalankan melalui aplikasi CFDSOF. Sehingga dapat tervisualisasikan bagaimana laju aliran fluida (udara) pada saat sudu/impeller pada turbin berputar. Pada sekitar sudu dalam bentuk airfoil, terdapat komponen aliran fluida seperti laju kecepatan, pressure, olakan dll.

Kemudian ada beberapa pertanyaan mengenai simulasi aliran fluida yang saya tangkap, berikut pertanyaan tersebut diantaranya:

1. Mengapa terdapat tiga impeller pada turbin tersebut tidak lebih (3+) atau kurang (3-)?
2. Pada saat turbin bergerak terdapat suatu olakan spesifik pada impeller turbin dan olakan tersebut berubah-ubah besarannya, mengapa demikian?

Hal tersebut sekiranya di jawab dengan cukup baik oleh senior dan ditambahkan oleh Pak Dai juga, berikut adalah jawaban yang saya tangkap:

1. Jumlah impeller tersebut adalah berdasarkan efisiensi terbesar. Tentunya telah dilakukan analisa terlebih dahulu tentang bagaimana jika diberikan n impeller pada suatu turbin dan didapati penggunaan banyak impeller yang paling ideal dengan efisiensi terbaik adalah pada saat menggunakan tiga impeller. Jadi pertimbangan banyaknya impeller adalah pada efisiensi turbin itu sendiri dengan mempertimbangkan adanya komponen-komponen seperti drag force, olakan dll. Sehingga didapati standar seperti banyaknya impeller pada pompa biasanya adalah 5 buah, impeller pada turbin angin ada 3 dan conoth lainnya.
2. Olakan teresbut terjadi dikarenakan adanya angel of attack dan terjadi karena adanaya separasi pada permukaan air foil/impeller. Separasi tersebut tidak lain adalah perbedaan layer atas dan bawah pada suatu airfoil atau impeller. Dengan demikian aliran fluida menjadi terhambat dan menimbulkan munculnya olakan yang berubah bergantung pada posisi dari airfoil. Diamana semakin besar angle of attack maka semakin besar juga olakan yang terjadi. Adapun olakantersebut sekiranya dapat diperkecil dengan mengindulce turbulen flow pada airfoil atau impeller.

Simulasi Empty Tank menggunakan Openmodelica

---

Pada pertemuan ini, Pak Dai memberikan suatu simulasi aliran fluida menggunakan salah satu fitur pada aplikasi dari Openmodelica. Adaoun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks

Kemudian kita dapat melihat ataupun menentukan dimensi dari tanki dan pipa yang kita kehedendaki, berikut ini adalah dimensi dari kedua tanki yaitu tank satu dan dua yang sekiranya cross area dan tingginya sama.

Berikut ini adalah dimensi dari pipa yang menghubungkan kedua tank.

Setelah menentukan dimensi dari kedua tank dan menentukan pula dimensi pada pipa yang diinginkan, barulah kita dapat memulai mensimulasikan aliran fluida yang terjadi. Dimana secara skema, air dari tanki satu akan bergerak menuju tanki dua melalui perantara pipa. Pada kasus kali ini diasumsikan tanki dua terdapat lebih rendah daripada pipa satu posisinya sehingga alir akan mengalir dari posisi yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah.

Setelah simulasi berhasil, kita akan mendapatkan grafik. Kemudian untuk mendapatkan pengetahuan bagaimana kondisi pipa, dapat di check bagaimana volume pada tank satu dan dua melalui kolom pada pojok kanan. Sehingga didapatilah grafik seperti dibawah ini dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3.

Tugas: Simulasi menggunakan Openmodelica

---

Pada kesempatan ini saya melakukan beberapa simulasi menggunakan software modelica. Adapun simulasi yang saya lakukan ini adalah berkaitan dengan aplikasi dari materi sistem fluida. Berikut ini adalah tahapan dari simulasi yang saya lakukan.

A. Simulasi menggunakan 3 buah tangki

Pada simulasi kali ini,kemudian fitur fluid -> examples -> tanks -> three tanks. Dimana pada lembar utama openmodelica akan terdapat 3 buah tanki air beserta pipa yang telah tersusun seperti pada gambar berikut ini. Dimana bila diamati pada sistem tangki tersebut dihubungkan oleh garis penghubung menuju pipa. Dengan menggunakan asumsi adanya gravitasi positif kebawah pada pojok kanan sistem.

Dabat diamati bahwa sekiranya letak tangki satu dan tangki dua sejajar dengan tangki tiga sedikit lebih kebawah. Hal tersebut dikarenakan penempatan pipa pada settingan default menyatakan bahwa letak pipa tiga berada -1 pada koordinat sehingga membuat letaknya menjadi lebih kebawah dimana pipa satu dan dua terletak +2 terhadap koordinat pusat (0,0).

Kemudian, kita juga dapat melihat bagaimaan dimensi tank beserta pipanya yang sudah di set secara default. berikut ini adalah dimensi tangki yang sekiranya sama antara tangki satu, dua dan tiga.

Berikut ini adalah dimensi pipa, beserta lokasinya terhadap koordinat pusat (y=0) dimana pipa satu dan dua adalah sama (y=2) dengan pipa tiga yang berbeda sendiri karena letaknya adalah (y=-1) dari koordinat pusat.

Kemudian saya lakuan simulasi berdasarkan data diatas dengan start time = 100 dan stop time sebanyak 200. Intervals saya set sebanyak 500x dengan metode dassl yang memiliki toleransi sebanyak 10^-6. Berikut adalah hasil simulasi dengan grafik perubahan volume pada ketiga tangki diatas.

Dari grafik diatas dapat terlihat bahwa tank satu mengalami penurunan sementara pada tank tiga mengalami kenaikan seiring berkurangknya tank satu hingga mencapai di titik puncak pada volume sebesar 6,5 m^2. Dimana pipa dua juga mengalami sedikit penurunan sampai akhirnya naik lagi setelah diisi oleh aliran air dari tank satu.

Pertemuan 3: Kamis, 26-11-2020

---

Pada pertemuan kali ini, kami melakukan simulasi pemodelan sistem fluida bersama asisten Pak DAI yaitu Pak Hariyotejo Pujowidodo

Sebelum itu dibahas terlebih dahulu mengenai apa itu definisi dan pengertian dari pemodelan sistem fluida itu sendiri. Ada beberapa pendapat dari teman-teman mengenai apa itu pemodelan sistem fluida diantaranya:

Pemodelan sistem fluida adalah suatu media agar kita dapat memahami kinerja sistem fluida sebelum dipraktikan ke dunia kerja. Tentang bagaimana kita mensimulasikan kasus yang ada di lapangan untuk diperhitungkan secara numerik degan 
menerapkan fenomena-fenomena yang ada di alam menggunakan simulasi dengan mengunakan metode numerik.

Pemodelan sistem fluida adalah suatu prosespemodelan yang hampir sama atau dibuat menyerupaicdengan situasi/keadaan real untuk memvalidasi antara model dengan kasus sesungguhnya (Nyata).

Pemodelan sistem fluida adalah untuk mendapatkan visual berdasarkan teori2 dan konsep-konsep yang ada bagaimana fluida itu bekerja untuk nantinya sebelum dapat di implementasikan di dunia nyata.

Pak Dai menjelaskan tentang pengertian dari pemodelan sistem fluida yaitu: Pemodelan itu sendiri adalah sebuah usaha untuk mempelajari sebuah sistem aktual. melalui sebuah sistem yang telah di simplifikasi. Dimana sebuah model sendiri ini adalah sebuah sistem yang disederhanakan untuk mrerpresentasikan suau sistem yang sebenarnya. Terutama pada sistem sebenarnya yang berukuran besar dan kommpleks pasti akan ada kesulitan dikarenakan banyak faktor salah satunya ke kompleksan dan kerigidan dari sistem itu sendiri. Contoh sistem yang besar tersebut adalah PLTU, PLTA, pembangkit listrik lainnya, dll.

Jadi untuk mempelajari sistem secara aktual dalam kaitanya untuk menganalisa secara keseluruhan, sekiranya tidak memungkinkan. Oleh karnea itu kita membuat suatu sistem yang disederhanakan secara variabel, geometri dengan tidak mengurangi keakuratan. Pemodelan itu adalah usaha untuk membuat sutau replika atau model sebenrnya. Karena demikian, model tidak akan pernah sama dengan bentuk yang sebenarnya (100% akurat) namun dari situ kita dapat mempelajari melalui variabel-variabelnya yang telah dibuat dengan sedemikian semirip mungkin.

Model tersebut skiranya bisa jadi model fisik seperti perpompaan, aerodinamika dll.

Engineer biasanya melakukan pemodelan secara komputasi. Komputasi memerlukan sistem fisika yang didapat dari ilmu dasar prinsip-prinsip ilmu fluida dimana sebelum digunakan atau di simulasikan kita harus mempunyai cofidence dalam kaitanya pemahaman-pemahan ilmu dan teori fisika terutama fluida. Core poimt-nya adalah akankah bijaknya bila kita hendak melakukan simulasi yang berkaitan dengan aliran fluida, didahului oleh pemahaman ilmuu-ilmu dan penguasaan teori-teori yang berkaitan dengan ilmu fluida dan fisika.

Pada dasarnya sebuah sistem fisik berusaha untuk mentransformasuikan dalam sebuah model. Yang nantinya model itu harus dapat dijelaskan dan dijabarkan tentang bagaimana hubungan antara variabel satu dengan yang lain. maka dari itu dilakukan analisis berdasaran prinsip2 fisikanya.

Berikut ini adalah beberapa pendekatan yang dilakukan dalam membuat pemodelan sistem fluida adalah:

1. Pendekatan hk fisika (Law derived model), dimana pendekatan yang dilakukan berdasarjab hukum-hukum fisika seperti hukum bernoulli, hukum newton, asas continuitas dll. 
2. Pendekatan data (derived model) adalah pendekatan berdasarkan sistem akumulasi data (AI) atau dari data-data yang tersedia yang diakumulasikan untuk dapat merumuska pola hubungan sutau variabel.

Pemodelan Sistem Fluida menggunakan Openmodelica

---

Two Tanks Simulation

Pada kesempatan ini, Pak Hariyo menjelaskan dengan cukup mendetail tentang bagaimana teknis pengoprasian Openmodelica atau bagaimana cara melakukan pemodelan sistem fluida menggunakan fitur-fitur yang terdapat pada aplikasi Openmodelica. Yang pertama adalah simulasi menggunakan dua tangki, tangki satu dan tangki dua.

Yang pertama, buka fitur TwoTanks melalui Libraries, Modelica -> Thermal -> Examples -> TwoTanks. Kemudian diadapati gambar secara default sistem seperti berikut ini:

Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.

Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.

Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.

Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.

Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.

Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m

Empty Tanks

Pada simulasi kedua ini, Pak Hariyo mencoba menggunakan fitur empty tanks yang dapat diakses dari libraries, yaitu: Modelica -> FLuid -> Examples -> Tanks -> Empty Tanks. Pada fitur ini dapat kita lihat pada default settingsnya terdapat dua tank yang dihubungkan oleh suatu pipa. Adapun fitur tersebut adalah empty tanks dimana pada simulasi ini terdapat dua tanki yang dihubungkan oleh satu pipa antara satu dengan lainnya. Berikut ini adalah penampang gambar fitur empty tanks:

Berikut ini adalah pemodelan dari dua buah tank (tank satu dan tank dua) yang dihubungkan melalui suatu pipa beserta asumsi gravitasional pada pojok kanan atas.

Berikut ini adalah bentuk coding dari pemodelan empty tanks.

Kemudian apabila kita mengklik pada tank maka akanterdapat settingan untuk mengatur parameter tank tersebut. Pada pemodelan ini cross section dan tinggi tank satu dan dua adalah sama (Volume sama juga). Namun yang membedakan adalah tinggi ataupun volume dari fluida yang terdapat di dalam tank. dimana pada tank satu sebesar 1 m^3 dan tank dua sebesar 10^-6 m^3.

Berikut ini adalah gambar parameter dari pipa yang menghubungkan tank satu dan dua.

Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan terlebih dahulu setup simulasi dengan menentukan time start/stop. Pada simulasi ini time terset selama 50 detik. Setelah itu dapat mengklik 'Ok' untuk memulai simulasi.

Setelah dilakukan simulasi akan muncul fitur plotting secara otomatis pada layar. Dengan mencentang parameter volume pada tank satu dan dua, kita dapat melihat grafik perubahan volume pada pipa satu dan dua. Dimana volume pada tank satu berkurang sementara volume pada tank dua menunjukan kenaikan seiring terjadinya aliran fluida dari tank satu menuju tank dua melalui pipa. Sampai pada posisi pipa satu kosong dan pipa dua terisi sebanyak volume pipa satu yaitu sebanyak 1 m^3

Simple Cooling

Pada simulasi yang terakhir ini, Pak Hariyo menggunakan fitur simple cooling yang dapat diakses melalui libraries, Modelica -> Thermal -> Examples -> Simple Cooling. Pada fitur ini dapat dilihat suatu sistem yang cukup rumit tentang bagaimana mekanisme perpindahan panas ataupun pendinginan yang sederhana.

Berdasarkan informasi pada pemodelan diatas, yang dapat dilihat pada kolom samping kanan. Bahwasannya apada sistem tersebut sumber panas yang telah ditentukan, menghilangkan panasnya melalui sebuah konduktor termal dengan menggunakan aliran pendingin. Aliran pendingin tersebut diambil dari ambien dan digerakkan oleh pompa dengan aliran massa yang telah ditentukan. kemudian juga terdapat suatu tabel hasil yang menjelaskan tentang output dan bagaimana formula yang digunakan, serta nilai dari steady-state atau suhunya.

Berikut adalah tampilan coding dari sistem pemodelan diatas.

Tugas: Analisa Pemodelan Sistem dengan Tools Openmodelica

---

1. THREE TANKS

---

Libraries: Modelica.Fluid.Examples.Tanks.ThreeTanks

1. Deskripsi :

Pada lembar utama openmodelica terdapat fitur three tanks dimana terdapat 3 buah tanki air beserta pipa yang telah tersusun seperti pada gambar diatas. Apabila diamati pada sistem tangki tersebut dihubungkan oleh garis penghubung menuju pipa. Dan juga terdapat asumsi adanya gravitasi positif kebawah pada pojok kanan sistem. Fluida yang berada pada tank, akan bergerak mengisi tank lainnya apabila terdapat perbedaan ketinggian air pada tank dan ketinggian letak tank melalui pipa yang saling menghubungkan ketiga tank, sampai akhirnya pergerakan aliran fluida menjadi terhenti ketika fluida sudah mencapai titik equilibrium.

Beberapa komponen pada fitur ini adalah:

- Tank satu, yang tersambung dengan 
- Pipa satu.
- Tank dua, yang tersambung dengan
- Pipa dua.
- Tank tiga, yang tersambung dengan
- Pipa tiga.

2. Prosedur Analisa Pemodelan:

1. Pertama saat sudah membuka open modelica, kemudian langsung membuka Modelica -> Fluid -> Examples -> Tanks -> ThreeTanks.
2. Menentukan properties pada tank, pada kasus ini cross section dari ketiga tank saya samakan dengan ketinggian air pada tank yang berbeda-beda. 
3. Menentukan properties pada pipa, pada kasus ini posisi pipa satu dan pipa dua adalah sama/sejajar namun pipa tiga terletak -1 dari koordinat titik pusat (y=0). Sehingga posisi pipa tiga menjadi lebih kebawah ketimbang pipa satu dan dua.
4. Melakukan checking pada model. Setelah model ter check barulah dapat melakukan simulasi.
5. Sebelum di simulasikan, terlbih dahulu kita menentukan teknis dari simulasi sehingga mendapatkan hasil yang kita inginkan. Seperti pada simulasi ini saya menggunakan waktu selama 200s sehingga didapati grafik.
6. Jalankan simulasi dan akan didapatkan suatu plotting grafik.

3. Analisa dan hasil interprestasi hasil pemodelan:

Pada simulasi yang saya lakukan secara default. Dimana initial condition, ukuran dan ketinggian ketiga tank adalah sama, namun yang membedakan adalah ketinggian fluida dimana ketinggian secara berturut-turut adalah 8,3,3 pada tank 1, tank 2 dan tank 3. Kemudian dimensin pada ketiga pipa juga sama, namun yang membedakan antara pipa 1, pipa 2 dengan pipa 3 adalah letak pipa 3 yang berada lebih rendah daripada pipa 1 dan 2. Sementara letak pipa satu dan dua adalah sejajar. Sehingga fluida sejatinya akan bergerak dari tank 1 dan 2 menuju tank 3 karena perbedaan ketinggian. Kemudian seraya tank 3 mulai terisi, tank 2 pun berhenti mengalirkan fluida dan akan terisi oleh fluida dari tank 1 hingga tidak ada pergerakan dari aliran fluida atau mencapai titik equilibrium. Pada dasarnya aliran fluida tidak akan terjadi apabila tidak ada perbedaan ketinggian antara tank satu dengan lainnya, juga apabila tidak terdapat perbedaan volume fluida yang mengisi pada ketiga tank tersebut.

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan:

Konsep yang diterapkan pada fitur tersebut adalah menggunakan prinsip fluida dinamis, dimana salah satu komponen pengisinya adalah debit(Q) dan juga hukum Bernoulli.

karena fluida yang mengalir termasuk incompressible flow, maka persamaan berikut pun dapat berlaku:

5. Hasil-hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh: Berikut ini adlaah hasil yang saya dapati yang di visualisasikan dalam plotting grafik antara volume dengan waktu.

2. HEATING SYSTEM

---

Libraries: Modelica.Fluid.Examples.HeatingSystem

1. Deskripsi :

Fitur ini membantu kita dalam mengerti dan memahami suatu sistem pemanas dengan aliran terturup bekerja dengan visualisai dengan model seperti pada gambar diatas. Pertama, air akan mengalir keluar dari tank berkat adanya pompa yang mana di hubungkan oleh pipa-pipa. Kemudian pipa akan mengalir melalui pipa dan akan melewati suatu sensor pertama yang akan mengukur laju dari aliran fluida yang melewati pipa tersebut. Kemudian aliran fluida akan dipanaskan saat melalui pipa burner atau heater. Disana terdapat dua hukum fisika yang berlaku yaitu perpindahan panas secara konduksi dalam kaitannya perpindahan panas dari batangan pemanas dan perpindahan panas secara konveksi saat aliran fluida yang bergerak terpapar oleh temperature yang tinggi pada heater. Kemudian aliran fluida dibiarkan berjalan dan terakumulasi sampai valve. Dimana, sesuai informasi table, valve akan terbuka pada saat mencapai waktu 2000 s. Valve akan terbuka, dan aliran air akan bergerak menuju output. Pada saat melwati valve, aliran fluida dihadapkan oleh adanya radiator yang berfungsi untuk mendinginkan suhu lingukngan. Dalam hal ini fluida panas yang terakumulasi kini berubah atau mengalami perpindahan menjadi temperature yang lebih rendah. Barulah sebelum mencapai output. Sekiranya terdapat suatu sensor suhu kembali unutk menetapkan preubahan pada prosedur kegiatan simulasi..

2. Prosedur Analisa Pemodelan:

Pada dasarnya prosedur yang dilakukan pada fitur ini adalah mirip dengan fitur sebelumnya: three tanks. Namun lebih kompleks lagi karena komponen-komponen pengisi fitur heating system ini jauh lebih banyak dan lebih kompleks
1. Pertama saat sudah membuka open modelica, kemudian langsung membuka Modelica -> Fluid -> Examples -> Heating System (19s)
2. Menentukan properties pada tank, pada kasus ini hanya terdapat satu unit tank. yang kemudian akan dihubungkan olhe pompa air melalui pipe. 
3. Tentunya menu pada popma juga dapat dirubah-rubah sesuai dengan keperluan analisis kita. Baru setelah itu dapat mengakses sensor pada sensor m_flow.
4. Selanjurnya kita dapat mengatur heater tentang berapa panas yang diberikan, kemudan dapat juga mengatur asumsi pada tenperature sensor yang awal. 
5. Sekiranya dapat di ubah-ubah juga baik dimensi maupun posisi dari burner pipe tersebut.
5. Sesuai dengan instruksi pada laman pojok kanan, bahwasannya aliran tersebut (Yang telah dipanaskan) akan tertahan pada valve hingga akhirnya terakumulai banyak aliran fluida yang hangat/panas. Barulah setelah waktu literasi ke 200, gate valce pun akan terbuka dan aliran fluida pun juga dapat kembali ke forest.
6. Baru setelah itu, aliran fluida akan melewati radiator untuk didinginkan sehingga outpun yang terbaca pada sensor termometer pada ujung (close to output.)
7. Melakukan checking pada model. Setelah model ter check barulah dapat melakukan simulasi.
8. Sebelum di simulasikan, terlbih dahulu kita menentukan teknis dari simulasi sehingga mendapatkan hasil yang kita inginkan. Seperti pada simulasi ini saya menggunakan waktu selama 200s sehingga didapati grafik. 
9. Jalankan simulasi dan akan didapatkan suatu plotting grafik.

10. Sayangnya pada step ke-9, fitur yang ingin saya coba ini tidak terjadi apa-apa atau tidak mengalami rendering. Hal tersebut juga terbaca penjelasannya pada kolom deskripsi bahwa terjadi error saat mencoba dalam menjalankan simulasi pada system tersebut.

4. Analisa dan hasil interprestasi hasil pemodelan:

Analisa pada model sekiranya tidak bisa saya lakukan, karena setiap saat saya mencoba untuk mensimulasikan model selalu gagal. Walaupun saya juga sudah mencoba beberapa cara dengan mengubah parameter atau komponen pada system. Adapun yang saya coba untuk tangkap adalah konsentrasi aliran panas akan terjadi hingga waktu 200s. Dimana pada sensor suhu pertama akan selalu terbaca tinggi. Sampai akhirnya melewati waktu 200s sehingga aliran fluida panas tadi menjadi bergerak dan konsentrasinya mulai atau menjadi teracak. Sampai akhirnya aliran fluida itu melewati valva dan melalui radiator. Adanya radiator disini adalah untuk mendinginkan aliran fluida panas tadi, yang telah melalui valve. Sehingga pada sensor termometer di akhir system adalah selalu terbaca rendah

5. Konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan:

Yang pertama adalah penggunaan pump pada aliran fluida menggunakan konsep Bernoulli, kemudian ada mass flow rate yang terbaca melalui sensor pertama dan tentunya perpindahan panas secara konduksi dan konveksi pada heater dan radiator.

Pertemuan 4: Kamis, 03-12-2020

---

---

Pada pertemuan kali ini, kami kembali melanjutkan simulasi menggunakan Openmodelica. Yang pertama adalah membandingkan antara model default dengan model yang part nya menentukan sendiri dengan kondisi parameter yang telah disamakan. Hal tersebut diperuntukan melihat seberapa besar akurasi ataupun deviasi dari hasil simulasi pada dua keadaan tersebut.

Simulasi Two Tanks

---

Pada deskripsi pada kolom di samping kanan. Terdapat penjelasan atau deskripsi singkat mengenai sistem example tersebut. Dikatakan bahwa terdapat dua pipa dengan ketinggian fluida pada tank satu dan dua berturut-turut adalah 0.9 dan 0.2 m beserta temperaturenya. Kemudain juga tertulis bahwa aliran akan mengalami titik equilibrium pada waktu 1.5 s dimana setelah itu tidak akan ada perubahan volume atau ketinggian air relative terhadap waktu. Dalam mencapai waktu 1.5 maka air akan mengalami perubahan yaitu penurunan volume pada tank 1 dan kenaikan pada tank 2 seiring terjadi perpindahan fluida dari tank 1 menuju tank 2 sampai tidak terjadi aliran kembali pada saat ketinggian fluida pada tank mencapa 0.5 m.

Berikut ini adalah laman coding dari pemodelan yang hendak disimulasikan.

Nomor 1 adalah maximum waktu dimana simulasi akan berhenti secara otomatis pada waktu 1.5 dan klik ok untuk melaksanakan simulasi.

Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada tank. Baik tank satu dan dua memiliki area yang sama namun yang membedakan adalah ketinggian fluida pada masing-masing tangki.

Foto berikut adalah parameter atau dimensi pada pipa. Tentunya untuk dimensi dapat kita atur atau setting sedemikian rupa sesuai dengan kehendak dan kebutuhan kita dalam mensimulasikan suatu aliran fluida.

Jadi skema yang saya pikirkan adalah: Karena terdapat perbedaan ketinggian fluida pada tank satu dan dua sehingga sesuai dengan hukum aliran fluida, air akan mengalir dari daerah yang lebih tinggi menuju reservoir atau posisi yang lebih rendah. Maka pada simulasi ini tank 1 akan mengalami pengurangan volume dan tank dua akan mengalami kenaikan seiring adanya aliran fluida melalui pipa sampa pada titik equilibrium pada waktu 1.5 s dan ketinggian kedua tank adalah 0.5 m

Tugas 4: Pemodelan OpenModelica

---

Pada tugas kali ini, Dilakukan pengamatan mengenai pemodelan Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant). Sebelum kami melakukan simulasi terhadap pemodelan tersebut pada hari Kamis, 10 Desember 2020.

Berikut ini adalah pemodelan atau visualisai dari Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) pada openmodelica.

1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.

Pada Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) diatas, model yang digunakan untuk mensimulasikan beban reduksi langkah power generator dari 100% menjadi 50% dalam jangka waktu 2500 detik. Dengan simulasi secara default. Pada pemodelan diatas terdapat dua sistem yang bekerja yaitu sistem gas turbine dan steam turbine. 

a. Gas Turbine System 
Pada dasarnysa sistem ini bekerja berdasarkan persamaan siklus bryton, dimana pada sistem ini terdapat tiga buah komponen yaitu; combution chamber, turbine dan compressor. Dimana combusition chamber berfungsi sebagai tempat udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric, kemudian udara panas hasil ruang bakar diteruskan ke turbine compressor bekerja untuk meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber pada suatu proses isentropic-adiabatik

b. Steam Turbine System
Pada sistem ini sejatinya dalam bekerja berdasarkan persamaan siklus rankie. Dimana komponen utama dari sistem ini adalah Heat recovery steam generator. Dimana Heat recovery steam generator sadalah suatu komponen yang digunakan untuk menggunakan panas dari turbin gas panas yang digunakan untuk memutarkan turbin multi stage. Panas turbin masuk HRSG dan dipanaskan kembali diteruskan ke turbin multi stage turbin dan memutarkan turbin. Semua turbin yang memutarkan shaft di searahkan di alternater agar menyelaraskan Gerakan shaft untuk memutarkan generator dan menghasilkan listrik. Pada LP turbine uap panas dimasukan ke condenser. Uap panas diubah menjadi liquid di condenser. Liquid dipompa kan lagi ke LP drum untuk di siklus ulang di Heat recovery steam generator.

2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.

A. Gas Turbine System

1. Combustion Chamber.

File:Ysbp Sisflu W4 REALComchambA.jpgg

600px

2. Turbine.

3. Compressor.

B. Steam Turbine System

1. Generator.

2. Heat Exchanger

3. Drum.

4. Condenser.

5. Pipe

6. Pump.

7. Water mixer.

8. Valve

9. Steam turbine

10. Water splitter

3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.

Medium fluida kerja yang terjadi dan bekerja dalam proses tersebut daiantaranya, yaitu:

Turbin Gas (Menghasilkan kerja)
Turbin Uap (Menghasilkan kerja)
Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja)
Kompresor (Membutuhkan kerja)

Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor,pompa,turbin dan HRSG mengalami proses adiabatic,yang dimana proses adiabatic adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada Proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.

4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut.

- Biru  : Alur fluida tekanan rendah dan temperature rendah. Terdapat pada kondenser yang akan mengirimkan fluida ke drum pada HRSG 
- Merah : Alur fluida yang memiliki tekanan tinggi dan temperature tinggi. Biasanya buangan dari gas turbine dan aliran fluida di HRSG.
- Hitam : Mentransfer kerja atau energi ke generator. Sedangkan garis hitam tebal merupakan jalur buangan gas yang ujungnya gas akan dilepas ke lingkungan dengan temperature rendah.

Pertemuan 5: Kamis, 17-12-2020

---

Pada pertemuan hari ini, materi diisi oleh tamu ataupun sumber dari luar yaitu dari Pak Harun Al Rasyid dari PT PLN.

Beliau membawakan materi sistem fluida berdasarkan bidang kerja beliau yang merupakan penerapan dari ilmu sistem fluida.

Tugas Besar : Sinopsis

---

Latar Belakang:

Pada kesempatan kali ini saya akan membuat suatu sinopsis dari simulasi yang akan saya lakukan menggunakan aplikasi openmodelica untuk memenuhi nilai tugas besar mata kuliah sistem fluida. Sekianya pada simulasi yang akan saya lakukan, terdapat suatu sistem fluida, dimana aliran fluida yang terjadi tersebut bergerak melalui suatu valve. Keberadaan valve tersebut membuat terjadinya perubahan dari aliran fluida tersebut (perubahan kecepatan, perubahan tekanan, dll.) dimana kondisi valve juga dapat disesuaikan berapa lebar atau luas yang hendak dibuka untuk fluida dapat mengalir, begitu juga kondisi dari pipa seperti lebar, ketinggian dan sebagainya. Dengan menggunakan aplikasi openmodelica, saya hendak membandingkan perubahan-perubahan yang terjadi pada valve pada saat diberikan variasi pada beberapa bagian pada sistem fluida tersebut. Seperti perubahan luas/celah valve, lebar dan ketinggian pipa dan kecepatan aliran fluida. 

Tujuan:

-  Mampu untuk menganalisa aliran fluida pada setiap lokasi atau titik pada suatu sistem fluida
-  Mampu untuk mansimulasikan suatu aliran fluida melalui sebuah sistem dan mendapatkan hasil seusai dengan output yang diinginkan

Metodologi

Pada simulasi ini, setelah mendapatkan hasil simulasi, aakan saya lakukan dengan mengadopsi dua metode yaitu verifikasi dan validasi. 

Dimana hasil yang didapat setelah simulasi akan dicocokan dengan data berdasarkan literatur, referensi dan sumber info lainnya yang sudah ada sebelumnya. Sehingga didapati hubungan dan keterkaitan antara hasil komputasi (berdasarkan simulasi yang telah saya lakukan) dengan konsep dan teori yang ada pada data original, maupun sumber-sumber lainnya. Namun apabila data original dan sumber tidak ada. Makan akan saya laukuan validasi dengan melakukan perhitungan secara matematis terhadap model tersebut. Sehingga akan ada hubungan dan keterkaitan antara hasil komputasi (berdasarkan simulasi yang telah saya lakukan) dengan hasil perhitungan yang bersifat matematis. Dengan demikian keakuratan hasil simulasi menggunakan openmodelica ini dapat didefinisikan.

Perencanaan Waktu:

Tugas besar ini akan diselesaikan paling lambat hari Kamis, tanggal 7 Januari 2021. Sesuai dengan tenggat waktu yang telah diberikan.

Progress sementara:

Saya telah mencoba untuk mencari dari beberapa sumber berkaitan dengan suatu sistem maupun skema aliran fluida untuk dapat saya simulasikan pada aplikasi openmodelica. Namun sejauh ini saya belum menemukan suatu sistem yang cukup baik dan simple untuk dapat saya buat simulasinya. Sekiranya terdapat beberapa skema ataupun sistem yang ingin saya simulasikan namun masih sedang dalam kajian.
Pada hari Rabu, tanggal 6 Januari 2021. Saya telah melaksanakan asistensi untuk memahami kembali secara betul apa saja poin-poin penting maupun objektif yang hendak dicapai dalam mengerjakan tugas besar ini. Adapun, Oleh Pak Haryo kembali diberikan penjelasan mengenai tugas besar ini, dan juga dipaparkan kembali apasaja parameter-paramater penting serta inti/kunci penting dari pengerjaan tugas besar ini.

Visit :

Yoga Satrio Bramantyo Priambodo