Kevan Jeremy Igorio

BIODATA DIRI

Foto Diri

Nama : Kevan Jeremy Igorio

NPM : 1806233266

Program Studi : S1 Teknik Mesin Pararel Universitas Indonesia

Pertemuan 1 (31 Maret 2020)

Pada pertemuan Mekanika Fluida pertama, Kelas dipimpin oleh Bpk. Muhammad Hilman selaku asisten dari Bpk. Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara. Pertemuan pertama kali ini membahas mengenai konsep dasar dari aliran viscous dan simulasi analisis laminar flow menggunakan software CFDSOF.

Konsep Dasar

Aliran Fluida berdsarkan kekentalannya dapat diabgi menjadi dua jenis yaitu Aliran Inviscid dan Aliran Viscous.

- Aliran Inviscid adalah aliran yang fluidanya tidak mengalami perubahan viskositas. Jika fluida mengalir dalam pipa maka tangential stress atau shear stress pada fluida sama dengan nol. Aliran fluida ini sering disebut juga dengan fluida ideal. Namun dalam kenyataan kondisi ini tidak dapat ditemukan dalam fluida apapun.

- Aliran viscous adalah aliran yang memiliki shear stress atau tegangan geser.Hal ini disebabkan karena pada aliran viscous, Viskositas aliran tidak diabaikan sehingga aliran ini disebut juga sebagai aliran real.

Aliran Viscous

Aliran viscous dapat dibedakan menjadi tiga macam yaitu Aliran Laminer, Aliran Turbulen, dan Aliran Transisi.Pada pertemuan kali ini fokus pembelajaran akan lebih fokus kepada aliran laminer atau laminar flow. Secara sederhana, ketiga aliran tersebut dibedakan oleh besarnya nilai Reynolds Number dari tiap aliran. Berikut pengertian dan perbedaan dari Aliran Laminar dan Aliran Turbulen.

- Aliran Laminar adalah aliran fluida yang bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan yang membentuk garis-garis alir dan tidak berpotongan satu sama lain. Alirannya relatief mempunyai kecepatan rendah dan fluida mengalir dengan bentuk garis lurus dan sejajar. Aliran laminer mempunyai Reynold Number lebih kecil dari 2300.aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu : τ = µ dy/du.

- Aliran Turbulen adalah aliran fluida yang partikel-partikelnya bergerak secara acak dan tidak stabil. Akibat dari hal tersebut garis alir antar partikel fluidanya saling berpotongan. Aliran turbulen mempunyai bilangan reynold yang lebih besar dari 4000.

-Aliran transisi adalah aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Reynold Number dari aliran transisi berkisar antar 2300 - 4000

Bilangan Reynolds

bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vsρ) terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar , turbulen atau transisi. Rumus bilangan Reynolds umumnya adalah sebagai berikut:

Re = (μvd) / U = Gaya Inersia / viskositas

Dimana:

Re–bilangan renolds

U – kecepatan fluida,

d – diameter pipa,

μ – viskositas absolut fluida dinamis,

ν – viskositas kinematik fluida: ν = μ / ρ,

ρ – kerapatan (densitas) fluida.

Analisis Laminar Flow Menggunakan Software CFDSOF

Pertama, Menentukan kecepatan fluida agar didapat aliran yang laminar. Kecepatan diubah sedemikian rupa hingga Reynolds Number dibawah 2100 atau yang berarti aliran tersebut merupakan aliran laminar. Pada simulasi kali ini kecepatan fluida (U) diasumsikan sebesar o,01 m/s. Pada kecepatan tersebut Reynolds Number yang didapat sebesar 68,056.

Kedua, Membuat Domain Fluida

Ketiga, Mengatur jumlah meshing (grid) dan Box Mesh Boundaries

Keempat, Membuat Titik acuan lalu Generate Mash

Kelima, Check Mesh

Keenam, Melakukan Simulation Model

Ketujuh, Masuk ke pilihan Fluid Properties.

Kedelapan, Tentukan Boundary Condition

Kesembilan, Run Solver

Kesepuluh, Post Processing with Third Party Tools

Gambar diatas menampilkan distribusi tekanan. Warna merah mewakili tekanan tinggi dan warna biru mewakili tekanan rendah. Tekanan semakin rendah menuju outlet karena ada pressure drop yang menyebabkan tekanan loss (kerugian tekanan).

Kesebelas, Mengubah tekanan menjadi kecepatan (p menjadi U)

Daerah outlet profil kecepatan relative konstan sedangkan daerah di dekat inlet relatif tidak konstan. Hal ini berkaitan dengan entrance region.

Keduabelas, Klik Plot Over Line dalam arah Y. Plot setelah fully develop yaitu setelah melewati entrance length.

Ketigabelas, Klik Apply dan akan muncul grafik parabola.

Grafik menunjukkan bahwa kecepatan di dekat dinding adalah 0.

Pertanyaan

1. Apa itu entrance region/aliran masuk?

Entrance region adalah daerah atau bagian pada pipa yang dilalui oleh aliran sampai aliran tersebut mencapai kondisi aliran berkembang sempurna atau Fully develop flow.

2. Apa itu fully developed flow/aliran berkembang sempurna?

Fully developed flow adalah kondisi ketika profil kecepatan aliran akan menjadi tetap besarnya.

3. Apa itu entrance length?

Entrance length adalah jarak yang dilalui aliran setelah memasuki pipa sampai aliran mencapai kondisi aliran berkembang sempurna atau Fully develop flow.

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

Penurunan tekanan (pressure drop) adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik dalam pipa ke hilir titik. Penurunan tekanan merupakan hasil dari gaya gesek pada fluida ketika mengalir melalui pipa yang disebabkan oleh resistensi terhadap aliran. Semakin besar gaya gesek pada fluida maka akan menghsilkan penurunan tekanan (pressure drop) yang besar juga. Salah satu penentu utama resistensi terhadap aliran fluida adalah viskositas fluida.

5. Bagaimana cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen?