Muhammad Ridhwan Sunandar
Contents
PENDAHULUAN
بِسْمِ اللهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ
السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ
Perkenalkan, saya Muhammad Ridhwan Sunandar dengan NPM 1806181861. Merupakan salah satu mahasiswa S1 Paralel Teknik Mesin Universitas Indonesia angkatan 2018. Di halaman ini saya cantumkan biodata saya beserta tugas ataupun ringkasan sesuai dengan dosen dari mata kuliah yang dicantumkan. Semoga apa yang saya tulis disini bisa berkah dan bermanfaat bagi kita semua.
BIODATA DIRI
NAMA : Muhammad Ridhwan Sunandar
NPM : 1806181861
JURUSAN : Teknik Mesin
ANGKATAN : 2018
Mekanika Fluida: Selasa, 31 Maret 2020 (PJJ Pertemuan ke-1)
Assalamuálaikum wr.wb. Pada pertemuan hari ini, Alhamdulillah kelas online berlangsung dengan lancar. Kelas online dilaksanakan di aplikasi Zoom dan dipandu oleh Asisten Dosen mata kuliah Mekanika FLuida, yaitu Bang Muhammad Hilman Gumelar Syafei yang mempunyai nama panggilan Bang Edo. Bang Edo merupakan salah satu alumni Teknik Mesin 2014 dan sekarang sedang mengambil S2 atas bimbingan Pak Dai.
Secara garis besar, Bang Edo memberikan 2 materi yang berbeda yaitu Viskositas Fluida atau Kekentalan Fluida dengan penjelasan awal berupa materi dengan presentasi dan dilanjutkan dengan pengenalan aplikasi CFD-SOF.
Bang Edo mengawali penjelasan materi ini dengan membahas Aliran Laminar dan Turbulent serta membahas Reynolds Number dan memberikan beberapa pertanyaan yang dijadikan Pekerjaan Rumah yang saya cantumkan di bagian bawah pada Summary pembelajaran hari ini.
Setelah penjelasan materi dengan presentasi sudah selesai, Bang Edo melanjutkan dengan pengenalan Aplikasi CFD-SOF. Dari yang sudah dijelaskan, saya mendapatkan kesimpulan yaitu Aplikasi CFD-SOF merupakan aplikasi yang berguna untuk melakukan simulasi fluida.
Bang Edo menjelaskan penggunaan aplikasi CFD-SOF ini dari awal dengan mencontohkan suatu kasus yaitu simulasi aliran laminar 2D dengan mengaplikasikan aliran viscous.
Bang Edo memberikan materi dan pengenalan terhadap Aplikasi CFD-SOF ini secara efektif dan jelas. Fungsi Share Screen yang merupakan salah satu fasilitas di aplikasi Zoom pun dimanfaatkan dengan baik sehingga saya bisa mengikuti arahan Bang Edo dengan baik, seperti salah satu contohnya pada gambar berikut :
Di pertemuan awal pengenalan CFDSOF ini, Bang Edo mengajarkan pembuatan simulasi yang diawali dengan penentuan wall, inflow, outflow pada tampilan bidang xyz. Dilanjutkan dengan penentuan mesh pada bidang xyz, boundary dan di akhir simulasi menekan tombol pada solver.
Dari proses simulasi tersebut, didapatkan hasil simulasi sebagai berikut :
Berikut adalah beberapa pertanyaan yang dijadikan PR, yaitu :
1. Apa itu entrance region/aliran masuk?
2. Apa itu aliran berkembang sempurna?
3. Apa pengaruh viskositas dan pengaruh pressure drop dalam pipa?
4. Bagaimana cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen?
5. Apa itu entrance length?
Jawaban untuk PR tersebut adalah :
1. Entrance region/aliran masuk adalah area pintu masuk saluran fluida sesuai pada gambar yang diberikan. Bagian saluran di mana kecepatan dan/atau suhu tidak sepenuhnya berkembang.Hal ini hanya bergantung pada kondisi awal atau kondisi masuknya fluida ke dalam pipa dimana lapisan batas meningkat hingga mengisi seluruh bagian melintang pipa.
2. Aliran berkembang sempurna adalah aliran pada suatu daerah setelah Entrance region flow. Dimana pada aliran ini, fluida sudah keluar dari boundary layer dan sudah tidak dipengaruhi oleh efek viskositas. Hal ini terjadi ketika fluida berjalan melalui pipa yang penampangnya lurus. Kecepatan fluida untuk aliran berkembang ini titik tercepatnya adalah di garis tengah pipa tersebut.
3. Pengaruh viskositas dan pengaruh pressure drop dalam pipa adalah sebagai berikut :
Viskositas dapat diartikan sebagai kepekatan fluida yang dapat menjelaskan besar kecil sentuhan dalam fluida. Di dalam sebuah pipa jika semakin besar viskositas semakin sulit fluida dalam pipa tersebut untuk bergerak. Salah satu contohnya adalahjika fluida berupa air dan oli dialirkan dalam suatu pipa, maka air tersebut akan lebih cepat mengalir yang disebabkan viskositas air lebih kecil dari oli dan molekul air yang bersentuhan dengan area pipa tersebut lebih cepat mengalir. Lalu, Pressure drop dideskripsikan penurunan tekanan dari satu titik dalam sistem salah satu contohnya adalah pipa ke titik lain yang memiliki tekanan lebih rendah. Aplikasi pada pipa pressure drop meningkat sebanding dengan gesekan dalam jaringan pipa, hal ini pun berlaku untuk sebaliknya.
4. Cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen adalah sebagai berikut :
ΔP = f.1/2.l/D.ρ.V^2
f = 64/Re
Dengan keterangan sebagai berikut :
Keterangan :
ΔP = Pressure drop (perbedaan tekanan) (Pa)
l = Panjang pipa pengukuran tekanan (m)
D = diameter pipa (m)
ρ = Densitas fluida (kg/m^3)
V = Kecepatan aliran fluida (m/s)
Re = Bilangan Reynold : Laminar (<2100) Turbulen (>2100)
5. Entrance length adalah panjang dari suatu entrance region. Hal ini dipengaruhi oleh jenis aliran yaitu laminar atau turbulence. Ataupun dapat diartikan dengan suatu jarak yang ditempuh suatu aliran fluida setelah memasuki pipa tepat sebelum aliran tersebut berkembang sepenuhnya. Disini, jenis-jenis aliran tersebut bergantung pada reynold number (Re) yang dapat dirumuskan dengan:
Untuk Aliran Laminar : le/D = 0,06 Re
Untuk aliran turbulance : le/D = 4,4 (Re)^1/6
Mekanika Fluida: Rabu, 1 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-2)
Alhamdulillah pertemuan ke-2 berjaan dengan lancar dan dilaksanakan melalui aplikasi zoom. Pertemuan ini diisi oleh Pak Ahmad Indra Siswanto dan juga dilanjutkan oleh Pak Muhammad Hilman Gumelar Syafei sebagai asisten dosen Pak Ahmad Indra Siswanto. Pertemuan 2 ini diawali dengan pemaparan materi dimana Pak DAI membahas tentang Hukum Konservasi yang dibagi menjadi tiga, yaitu Hukum Konservasi Massa, Konservasi Momentum dan Konservasi Energi seperti berikut:
1. Konservasi massa
Apabila dalam suatu sistem massa total mengalami perubahan secara total artinya berubah terhadap jarak/ruang dan waktu, maka perubahan tersebut dapat diimplementasikan atau diasumsikan sama dengan 0
dm/dt = 0
2. Konservasi Momentum
Apabila dalam suatu sistem kecepatan dan momentum berubah terhadap jarak/ruang dan waktu, maka perubahan tersebut dapat diimplementasikan dengan sigma F atau total gaya yang terjadi.
M. dV/dt = sigma
3. Konservasi Energi
Apabila dalam suatu sistem energi total mengalami perubahan secara total artinya berubah terhadap jarak/ruang dan waktu, maka perubahan energi tersebut dapat diimplementasikan sebagai W atau kerja dan energi panas atau Q.
dE/dt = W+Q
Dengan catatan:
d = differensial total
dho = differensial parsial
Lalu, Pak Dai bertanya bahwa pada mata kuliah Mekanika Fluida concern yang ada adalah menganalisis gerakan fluida terhadap benda atau sebaliknya gerakan benda terhadap fluida?
Pertanyaan tersebut dapat dijawab sebagai berikut:
Perhitungan Benda terhadap Fluida :
Contoh Peritungan Benda terhadap Fluida adalah aerodinamika, kemudian muncul concern apa akibat yang terjadi jika mobil melewati angin?. Jawab, yang terjadi adalah pada akhirnya terjadi hambatan oleh angin yang menghambat laju dari mobil. Disini, yang kita amati adalah fluida di sekitar mobil yaitu (volume control disekitar mobil).
Perhitungan Fluida terhadap Benda :
Contoh Perhitungan Fluida terhadap Benda adalah kipas angin yang menggerakan fluida disekitarnya, kemudian muncul concern berapa daya yg diperlukan kipas angin untuk menggerakan fluida tersebut? Daya yang diperlukan kipas angin terjadi di dalam kipas angin tersebut dimana kipas angin merupakan suatu sistem.
Kemudian, Pak DAI menegaskan disitulah kenapa kita melakukan pendekatan volume bukan sistem.
Materi berikutnya yang disampaikan adalah penjelasan dari pertanyaan materi pada pertemuan 1 yaitu Entrance Region, Fully Developed Flow, dan Entrance lenght dimana penjelasan tentang istilah-istilah tersebut sudah saya paparkan pada jawaban di pertemuan 1.
Setelah penjelasan materi oleh pak Dai, ada soal latihan Cfdsof dari bang edo untuk dikerjakan dan disimulasikan. soal dapat dilihat seperti berikut
Mekanika Fluida: Selasa, 7 April 2020 (PJJ Pertemuan ke-3)
Pertemuan ke 3 ini Alhamdulillah berjalan dengan lancar. Pak Dai memberikan materi tentang persamaan matematis aliran fluida (governing equation) yang berisi tentang bagaimana mengatur suatu aliran fluida.
Lalu, dilanjutkan dengan simulasi yang diarahkan oleh Bang Edo. Governing Equation lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :
Pak Dai juga menjelaskan tentang hubungan gaya inersia dengan bilangan Reynold. Dimana bilangan Reynold merupakan perbandingan antara Inertia force dengan Friction Force.
Sehingga didapatkan Rumus Bilangan Reynolds sebagai berikut :
Re = Inertia Force/Friction Force (Viskositas)
Setelah itu, Pak Dai menjelaskan pengaruh viskositas flida pada Entrance Region dan Fully Developed Flow. Dijelaskan bahwa semakin kental Fluida, maka Fluida akan mencapai Fully Developed Flow lebih cepat dan pembentukan Entrance Regionnya pun lebih cepat.
Lalu, Pak Dai memberikan soal untuk didiskusikan bersama, berikut adalah soal nya :
Di pertemuan ketiga ini, Bang Edo juga mencontohkan atau mensimulasikannya dengan membuat pipa 3D pada software Inventor ataupun Solidworks dan memisahkan antara outlet, inlet, dan wall. Lalu disimpan dengan format .STL agar bisa di import ke CFDSOF.
