Ikhsanul fikri fakhrurrozi
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT dan sholawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW, Perkenalkan nama saya Fikri, informasi singkat saya dapat dilihat sebagai berikut :
Nama : Ikhsanul Fikri Fakhrurrozi
Pendidikan Terakhir : Diploma III
Email : ifikrifakhrurrozi97@gmail.com
No. Handphone : 085293357755
Contents
Pertemuan Pasca UTS
Pertemuan Pertama
Hari, Tanggal : Selasa 31 Maret 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra dan Bang Edo
Pada pertemuan pertama pasca UTS bang Edo mereview materi mekanika fluida yang telah dipelajari sebelum UTS dan menambahkan sedikit pengetahuan, diantaranya adalah mengenai Reynold's number (Re) yang mana adalah perbandingan rasio gaya inersia suatu fluida terhadap gaya viskos fluida tersebut. Bang Edo juga menyinggung tentang pressure drop yang mana adalah rugi/loss yang terjadi pada suatu aliran. Rugi-rugi/loss sendiri adalah berkurangnya massa, volume atau kecepatan yang disebabkan antara lain karena adanya gesekan fluida dengan dinding seperti adanya elbow, katup, perubahan penampang dan sebagainya.
Pada pertemuan ini bang Edo juga memberikan simulasi terkait penggunaan aplikasi CFD yang mana akan digunakan untuk mensimulasikan aliran fluida secara 2D dengan aliran vicous diawali dengan penentuan inflow, outflow dan wall pada tampilan bidang x,y,z dengan inflow berada pada datum.
Kemudian di akhir pertemuan, bang Edo memberikan tugas kepada mahasiswa untuk memahami lebih detail tentang entrance region dan fully developed region. Penjelasan singkatnya adalah sebagai berikut :
Daerah aliran dekat fluida masuk ke dalam suatu pipa adalah daerah masuk atau biasa disebut entrance region. Fluida biasanya masuk ke dalam pipa dengan kecepatan yang hampir seragam dengan efek viskos yang menyebabkan fluida mengalir menempel pada dinding-dinding pipa atau biasa disebut kondisi lapisan anti-slip bersamaan dengan perubahan kecepatan sepanjang jarak searah sumbu x. Keadaan ini berlangsung hingga fluida mendekati akhir daerah masuk. Perhitungan kecepatan dan tekanan pada entrance region sangat rumit hingga fluida tersebut mendekati akhir dari entrance region dikarenakan aliran akan lebih mudah digambarkan karena pada daerah ini kecepatan adalah fungsi jarak dari sumbu x pipa. Keadaan ini bertahan hingga suatu fluida mengalami perubahan sifat karena adanya belokan, katup, perubahan diameter, dll. aliran setelah melewati entrance region hingga perubahan sifat fluida karena adanya perubahan-perubahan tersebut adalah daerah aliran berkembang penuh.
Pertemuan kedua
Hari, Tanggal : Rabu 1 April 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra dan Bang Edo
Pada pertemuan kali ini Pak Dai memberikan review materi terkait 3 rumusan dasar mekanika fluida, yaitu konservasi energi, konservasi massa dan konservasi momentum.
Kemudian Pak Dai juga membahas tentang entrance region, fully developed flow, pressure drop dam tekanan-tekanan. Entrance region adalah jarak masuk fluida dari saluran masuk hingga profil aliran tidak berubah. Fully developed flow adalah daerah setelah aliran masuk saat kecepatannya tetap. Kemudian pressure drop sendiri adalah perbedaan tekanan (dalam hal ini tekanan dinamik). tekanan sendiri pada dasarnya adalah energi, sedangkan energi tidak dapat hilang atau dibentuk, dalam artian pressure drop sendiri bukanlah perbedaan tekanan yang hilang, namun energi dalam bentuk tekanan tersebut berubah menjadi energi panas dikarenakan gesekan dengan dinding aliran.
Kemudian setelah pak Dai memberikan materi, bang Edo memberikan simulasi CFD terkait fungsi grid yang mana akan berpengaruh pada grafik yang ditampilkan. Semakin kecil grid maka grafik yang ditampilkan akan semakin halus (berbentuk parabola) dan sudut-sudut yang ada ketika menggunakan grid yang besar bisa diminimalisir.
Pada pertemuan ini pak Dai memberikan PR yang dikerjakan dengan software CFDSOF untuk mencari perubahan kecepatan pada entrance region. Berikut adalah Persoalan dan data-data yang diperoleh :
Pada umumnya bentuk vektor kecepatan searah sumbu x yang terjadi pada persoalan diatas adalah sebagai berikut:
Pada point a bagian 1 berdasarkan data-data yang ada dengan inlet velocity adalah 0,01 m/s dengan viskositas dinamik 0,00004 kg/m.s diperoleh Reynold numbers sebesar 30 dan entrance length adalah 0,18 m. Kemudian titik searah sumbu x yang digunakan untuk mengetahui perubahan kecepatan yang diperoleh adalah 0,01 m, 0,18 m(entrance length), 0,5 m dan 0,9 m adalah sebagai berikut :
Pada poin a bagian 2 berdasarkan data-data yang ada dengan inlet velocity adalah 0,01 m/s dengan viskositas dinamik 0,00001 kg/m.s diperoleh Reynold numbers sebesar 120 dan entrance length adalah 0,72 m. Kemudian titik searah sumbu x yang digunakan untuk mengetahui perubahan kecepatan yang diperoleh adalah 0,01 m, 0,72 m(entrance length), 0,8 m dan 0,99 m adalah sebagai berikut :
Dari hasil simulasi CFDSOF yang disupport oleh software paraview pada point a bagian 1 dan 2, perubahan kecepatan pada entrance region lebih besar jika dibandingkan dengan perubahan kecepatan setelah entrance region yang mana perubahan kecepatan jauh lebih kecil. Hal ini menguatkan teori bahwa perhitungan kecepatan pada daerah entrance region jauh lebih kompleks daripada perubahan kecepatan pada fully developed region yang mana perubahan kecepatan sangat kecil sehingga perhitungannya pun jauh lebih simpel.
Kemudian grafik kecepatan yang menggambarkan pengaruh viskositas pada suatu aliran fluida pada poin a adalah sebagai berikut :
Perbedaan viskositas fluida sangat mempengaruhi terbentuknya entrance region dan fully developed region. Semakin tinggi nilai viskositas suatu fluida maka semakin pendek entrance region sebagai gantinya fully developed region semakin cepat terbentuk, sebaliknya jika nilai viskositas semakin rendah maka semakin panjang entrance region namun fully developed region semakin lama terbentuk.
Pada point b bagian 1 berdasarkan data-data yang ada dengan inlet velocity adalah 0,01 m/s dengan viskositas dinamik 0,00004 kg/m.s diperoleh Reynold numbers sebesar 30 dan entrance length adalah 0,18 m. Kemudian titik searah sumbu x yang digunakan untuk mengetahui perubahan kecepatan yang diperoleh adalah 0,01 m, 0,18 m(entrance length), 0,5 m dan 0,9 m adalah sebagai berikut :
Pada poin b bagian 2 berdasarkan data-data yang ada dengan inlet velocity adalah 0,04 m/s dengan viskositas dinamik 0,00004 kg/m.s diperoleh Reynold numbers sebesar 120 dan entrance length adalah 0,72 m. Kemudian titik searah sumbu x yang digunakan untuk mengetahui perubahan kecepatan yang diperoleh adalah 0,01 m, 0,72 m(entrance length) dan 0,9 m adalah sebagai berikut :
Dari hasil simulasi CFDSOF yang disupport oleh software paraview pada point b bagian 1 dan 2, perubahan kecepatan pada entrance region lebih besar jika dibandingkan dengan perubahan kecepatan setelah entrance region yang mana perubahan kecepatan jauh lebih kecil. Hal ini menguatkan teori bahwa perhitungan kecepatan pada daerah entrance region jauh lebih kompleks daripada perubahan kecepatan pada fully developed region yang mana perubahan kecepatan sangat kecil sehingga perhitungannya pun jauh lebih simpel.
Kemudian grafik dan kecepatan yang menggambarkan pengaruh kecepatan pada suatu aliran fluida pada poin b adalah sebagai berikut :
Perbedaan kecepatan fluida sangat mempengaruhi terbentuknya entrance region dan fully developed region. Semakin rendah nilai kecepatan suatu fluida maka semakin pendek entrance region sebagai gantinya fully developed region semakin cepat terbentuk, sebaliknya jika nilai kecepatan fluida semakin tinggi maka semakin panjang entrance region namun fully developed region semakin lama terbentuk.
Pada poin a dan b, seiring dengan perubahan kecepatan pada entrance region, parameter lain yang berubah adalah tekanan dinamik dikarenakan hubungan tekanan dinamik dan kecepatan adalah sebagai berikut :
Dengan myu dan V berturut-turut adalah viskositas dinamik dan kecepatan. Hal ini menyebabkan tekanan dinamik cenderung lebih konstan ketika berada pada fully developed region dikarenakan perubahan kecepatan pada daerah tersebut sangat kecil, namun sebaliknya tekanan dinamik cenderung mengalami perubahan yang cukup besar ketika berada pada entrance region.
Pertemuan ketiga
Hari, Tanggal : Selasa 7 April 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra dan Bang Edo
Pada pertemuan ini pak Dai memberikan penjelasan tentang Reynolds number dan pembahasan PR minggu lalu. Reynolds number menjelaskan tentang bagaimana peranan gaya inersia terhadap gaya lain (dalam hal ini gaya viskos). Semakin tinggi Reynolds number maka gaya inersia semakin lebih dominan dibandingkan gaya viskosnya dan semakin rendah nilai Reynolds number maka efek viskos semakin lebih dominan dibandingkan gaya inersianya. Sehingga perbedaan nilai viskositas fluida akan mempengaruhi Reynolds numbernya.
Kemudian pak Dai juga menjelaskan tentang apa itu lapisan batas. Lapisan batas adalah lapisan dimana mulai adanya kontak antara fluida dengan dinding. Ketika lapisan batas atas dan bawah mulai berkembang bertemu pada suatu titik maka dapat disimpulkan fluida tersebut telah memasuki fully developed region sehingga kecepatannya cenderung lebih stabil dibandingkan dengan sebelum memasuki fully developed region.
Kemudian pak Dai juga memberikan tentang pengaruh viskositas dan kecepatan fluida terhadap pembentukan entrance region dan fully developed region. Semakin tinggi nilai viskositas maka pembentukan fully developed region akan semakin cepat sebagai gantinya entrance region lebih cenderung kearah hulu sehingga terlihat lebih pendek dan sebaliknya jika Semakin rendah nilai viskositas maka pembentukan fully developed region akan semakin lambat dan entrance region lebih cenderung kearah hilir sehingga terlihat lebih panjang. Kemudian semakin tinggi kecepatan fluida tersebut maka pembentukan fully developed region akan semakin lambat dan lebih cenderung kearah hilir sehingga terlihat lebih pendek, sebaliknya jika semakin rendah nilai kecepatan fluida maka pembentukan fully developed region akan semakin cepat dan lebih cenderung kearah hulu sehingga terlihat lebih panjang.
Setelah materi disampaikan, bang Edo memberikan simulasi terkait PR yang akan dikerjakan dengan software solidworks, CFDSOF dan paraview.
Pertemuan keempat
Hari, Tanggal : Rabu 8 April 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra dan Bang Edo
Pada pertemuan ini pak Dai menyampaikan materi tentang macam-macam aliran fluida berdasarkan nilai Reynolds numbernya dan lebih banyak membahas tentang aliran turbulen. Pada dasarnya aliran adalah sebuah fenomena dimana suatu fluida mengalami deformasi secara terus menerus. Dalam menentukan jenis aliran fluida kita bisa menggunakan Reynolds Number. Reynolds number adalah perbandingan dari gaya inersia suatu fluida terhadap gaya viskos fluida tersebut. Nilai Reynolds number yang kecil (Re<2200) menggambarkan tentang garis-garis aliran yang bergerak secara ideal dan sangat teratur. Jenis aliran ini adalah aliran laminer. Nilai Reynolds number lebih dari 2200 namun kurang dari 4000, menggambarkan aliran mulai berfluktuasi (bergelombang) secara teratur. Jenis aliran ini adalah aliran transisi. Nilai Reynolds number yang lebih besar dari aliran transisi menggambarkan garis-garis aliran yang berfluktuasi hingga terjadinya tumbukan antar garisnya atau biasa disebut dengan rapid fluctuation. Jenis aliran ini adalah aliran turbulen.
Pada aliran turbulen persoalan yang terjadi adalah bagaimana kita memperkirakan kecepatan lokal pada medan kecepatan untuk mengetahui pergeseran karena gesekan yang disebabkan oleh aliran turbulen tersebut. Kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan statistik untuk memperkirakan kecepatan lokal di suatu titik (misalnya titik A). Kemudian dibuatlah fluktuasi pada kecepatan yang disebut dengan kecepatan rata-rata. Pada dasarnya kecepatan rata-rata tidak menggambarkan kecepatan aliran turbulen, namun kecepatan rata-rata tersebut digunakan untuk mencari kecepatan aliran turbulen yang riil. Rumus kecepatan turbulen adalah kecepatan rata-rata ditambah dengan kecepatan fluktuasi pada aliran tersebut. Kecepatan fluktuasi adalah selisih kecepatan rata-rata dengan kecepatan sesaatnya.
Pada soal di buku Munson nomor 8.4 bagian a menyinggung tentang viskos sub-layer. Viskos sub-layer adalah suatu lapisan tipis dekat dinding aliran turbulen yang memiliki gaya turbulen kecil yang nantinya energi turbulen tersebut diubah menjadi energi panas.
Kemudian bang Edo memberikan tentang gambaran profil kecepatan antara aliran laminer dan aliran turbulen sebagai berikut:
Grafik tersebut sudah dilakukan normalisasi dengan cara membagi masing-masing kecepatan pada setiap titik dengan kecepatan aliran masuk agar grafik aliran laminer terlihat lebih jelas dikarenakan selisih nilai kecepatan aliran laminer dan turbulen terlampau sangat jauh. Maka dari itu agar kita dapat melihat dengan jelas profil kecepatan masing-masing aliran dilakukan normalisasi pada kecepatan aliran-aliran tersebut pada setiap titik.
