Favian Adyatma

Biodata

Nama: Favian Adyatma

NPM: 1806181773

Tempat, tanggal lahir: Jakarta, 17 Juni 2000

Saya adalah Teknik Mesin Universitas Indonesia yang berdomisili di Jakarta Selatan. Saya tengah menjalani kuliah semester empat atau tahun kedua hingga kini. Harapan saya semoga dapat lulus tepat waktu atau delapan semester di dunia perkuliahan ini. Dengan tekad dan usaha yang masih terus berjalan saya berharap cita-cita tersebut dapat terwujud untuk mewujudkan cita-cita selanjutnya. Selain itu, saya harap Departemen Teknik Mesin tetap menjadi tempat yang tepat untuk mewadahi usaha perwujudan cita-cita saya.

Pertemuan 1 (31/3/2020) : Penggambaran dan Analisis Fluid Flow dengan Aplikasi CFDSOF

Kuliah online mengenai mekanika fluida kali ini membahas tentang fluida itu sendiri yang dibagi menjadi aliran laminar dan turbulen. Kali ini dibahas tentang penggambaran aliran fluida ini, terutama saat dipengaruhi dinding pipa, digambarkan pada aplikasi, CFDSOF. Pelaksanaan kuliah berjalan lancar serta dijelaskan dengan jelas oleh Bang Hilman Syafei. Saya menjalani arahan hingga dapat membuat gambaran aliran fluida pada aplikasi CFDSOF.

Berikut Gambar Pengoperasian Aplikasi

Tampak samping aliran fluida

Penampang inlet aliran fluida

Distribusi tekanan sepanjang aliran

Distribusi tekanan sepanjang aliran 2

Pengayaan Tambahan

Pada akhir pertemuan, asisten dosen, Bang Edo, memberikan pertanyaan berkaitan tentang materi yakni: apa itu entrance region dan kaitannya dengan yang dipraktekkan, serta perngertian dari entrance length.

Entrance region sendiri didefinisikan sebagai wilayah dari aliran yang berdekatan dengan inlet (tempat masuknya aliran). Profil kecepatan masih belum menjadi berkembang penuh (fully developed flow), dimana itu disebut dengan entrance length. Kemudian aliran fully developed flow sendiri adalah kondisi saat aliran fluida sudah mendapatkan profil kecepatan yang stabil.

Pertemuan 2 (7/4/2020): Menjawab Soal dengan Simulasi Flow melalui Aplikasi CFDSOF

Pada pertemuan kedua, kami mendapatkan tugas berupa pertanyaan yang dijawab dengan penggambaran melalui aplikasi CFDSOF-NG. Pertanyaan yang diberikan adalah sebagai berikut.

Given Question

Jawaban dari persoalan diatas adalah sebagai berikut.

Hasil grafik pada inlet (biru) dan setelah entrance length (oranye) dengan kondisi velocity inlet 0.01 m/s dan dynamic viscosities 4x10^-5 kg.m/s

Hasil grafik pada inlet (biru) dan setelah entrance length (oranye) dengan kondisi velocity inlet 0.01 m/s dan dynamic viscosities 10^-5 kg.m/s

Hasil grafik pada inlet (biru) dan setelah entrance length (oranye) dengan kondisi velocity inlet 0.04 m/s dan dynamic viscosities 10^-5 kg.m/s

Pertemuan 3

Pertemuan 3 membahas tentang aliran laminar (Re<2100) pada sebuah pipa, dimana di sini pipanya berupa pipa datar. Kemudian pressure drop (tekanan jatuh) akan terjadi karena bentangan pipa itu sendiri, disimbolkan dengan delta p (p2-p1). Lebih jelasnya didefinisikan oleh rumus berikut.

dapat dilihat bagaimana viskositas, panjang pipa, diameter pipa, dan debit mempengaruhi pressure drop yang terjadi pada pipa tempat fluida mengalir. Melalui konsep yang sama pula, kita dapat berapa sudut yang dapat dibentuk agar fluida tetap mengalir dengan p1=p1 (tanpa pressure drop).

Lalu melalui solusi dari soal di atas, kita mempelajari bahwa tekanan pada tengah panjang pipa adalah 0.1kPa, erbeda dengan hasil perhitungan pada soal yaitu 200kPa.

Pertemuan 5: Kuis

Pertemuan kelima merupakan agenda untuk melakukan kuis. Kuis yang diberikan oleh Pak Ahmad Indra ini membahas ulang tentang soal yang sudah tersedia sebelumnya pada situs pembelajaran mekanika fluida dan dikerjakan berkelompok. Setelah hasil diskusi dengan kelompok masing-masing dikumpulkan, Pak Indra meminta hasil tersebut diunggah ke laman wikipage ini.

1. Analisis aliran laminar melalui pelat parallel

Jawab:

Aliran laminar (Re<2100) adalah aliran dimana fluida yang bergerak memiliki alur yang sejajar dan membentuk garis-garis aliran. Steady adalah sifat yang menunjukkan bahwa di seluruh aliran air debitnya tidak berubah terhadap waktu. Konsep pada soal nomor 1 menyebutkan bahwa kecepatan aliran (u) hanya berubah terhadap jarak (x) dan tidak berubah terhadap waktu yang mana memenuhi syarat untuk aliran steady. 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 minyak dan gas. Transportasi pengiriman gas dan minyak yang dibor dari lepas pantai harus dibawa ke daratan untuk memasuki proses downstream. Pada praktiknya insinyur di industri tersebut harus mampu menghitung kecepatan aliran awal agar suatu zat (minyak atau gas) dapat sampai hingga tujuan, dimana hal tersebut juga akan menghitung ketebalan pipa dan berujung pada ongkos yang dibutuhkan.

2. Aliran laminar pelat paralel – Simulasi CFD

Jawab:

Aplikasi CFDSOF membantu kita untuk mensimulasikan sebuah aliran apabila diterapkan pada sebuah pipa dan dampak terhadapnya. Data-data yang ada, seperti massa jenis, viskositas dinamik, identitas pipanya, kecepatan aliran, dan lain-lain dimasukkan ke dalam aplikasi tersebut, kemudian operator dapat melakukan running solver. Hasil akan muncul pada tampilan layar, kemudian dibuka pada aplikasi Paraview untuk dapat dilihat distribusinya melalui grafik. Sebelum melakukan simulasi, kita dapat menghitung di luar aplikasi kaitannya dengan Reynolds number untuk memastikan bahwa aliran yang ingin diaplikasikan adalah aliran laminar. Kita harus teliti dalam melakukan pemasukkan data di aplikasi CFD karena akan memengaruhi hasil laporan. Pada aplikasi paraview pun kita masih harus menentukan posisi dimana aliran dalam pipa tersebut akan diukur, mengingat grafik distribusi akan berbeda jika diukur dekat inlet dan di dekat outflow. Lapisan batas pada aliran fluida terjadi karena adanya interaksi antara dinding dengan partikel fluida menyebabkan timbulnya gaya yang menahan aliran. Lapisan batas merupakan sebuah tebal dari titik 0 pada dinding sampai dengan kecepatan pada lapisannya menyamai kecepatan aliran diluar. Daerah dari titik 0 hingga lapisan atas dan lapisan bawah bertemu disebut entrance region. Viskositas dan kecepatan fluida memiliki pengaruh terhadap fully developed flow (aliran terkembang penuh). Fluida yang memiliki viskositas rendah menyebabkan aliran berkembang penuh akan terjadi lebih lambat. Sebaliknya, pada fluida yang lebih viskos maka berkembang penuh akan terjadi lebih cepat dan mendekati hulu.

3. Aliran turbulen pelat paralel – Simulasi CFD

Jawab:

= Pertemuan 6: Simulasi Minor Losses

Pertemuan ke 6 menjelaskan tetang Minor Losses atau kerugian kecil pada suatu aliran. Menurut video paparan dari Bang Edo, dijelaskan bahwa pipa datar memiliki tiga tekanan, yaitu tekanan statis, tekanan dinamis, dan tekanan stagnasi. Ketika dijumlahkan maka akan menjadi tekanan total, dimana tekanan tersebut akan berubah atau mengalami penurunan dari suatu titik di dekat inlet dan titik di dekat outlet, itulah yang disebut dengan head loss. Head loss ini dibagi menjadi major head loss dan minor head loss.

Major head loss sendiri disebabkan oleh viskositas (kekentalan) fluida yang mengalir, sedangkan minor head loss terjadi karena bentuk pipa pengalir itu sendiri. Bentuk pipa dapat beragam, seperti tercantum pada gambar berikut.

Keadaan-keadaan di atas tentu memiliki dampak, yakni minor losses, terhadap aliran yang mengalir pada pipa. Oleh karena itu, mekanika fluida membahas terkait minor losses tersebut.

Simulasi juga dilakukan agar teori yang kami dapatkan melalui pembelajaran di kelas lebih tergambar lebih nyata. Simulasi dilakukan seperti biasa melalui aplikasi CFDSOF-NG, berikut hasilnya.

Proses simulasi diawali dengan membuat model pipa di Solidworks atau Inventor. Kemudian benda yang sudah dikerjakan melalui software tersebut dimasukkan (di-import) ke dalam aplikasi CFDSOF lalu dilakukan proses seperti biasanya dan meng-input kecepatan aliran pada awal memasuki inlet. Setelah dilakukan proses pada CFDSOF, maka tahap berikutnya adalah melakukan proses simulasi di paraview.

Kondisi saat pipa sudah disimulasikan ke dalam paraview

Posisi dari dua titik yang diukur untuk mencari pressure drop

Tahap berikutnya adalah mengukur pressure saat aliran baru masuk ke dalam pipa.

Pressure yang ada pada saat inlet

Kemudian akan dilakukan pengukuran tekanan sesaat setelah pengecilan aliran terjadi. Dari kedua tekanan tersebut, maka head loss akan dapat dihitung melalui selisih antara keduanya.