Laminar Parallel Plate Flow - CFD Simulation

Studi kasus dan Terjemahan

Artikel 1 hasil diskusi : Hubungan Kecepatan Masuk dan Viskositas Fluida pada Aliran Pipa

Konsep mekanika fluida pada soal ini adalah dimana jika kecepatan masuk dinaikan maka, aliran pada pipa akan cenderung lebih turbulen yang mengakibatkan panjang entrance region lebih panjang. Sebaliknya, jika viskositas fluida yang dinaikan maka aliran akan cenderung lebih laminar sehingga entrance region lebih pendek. Hal ini berhubungan dengan bilangan reynold, yaitu:

Re = V.D.ρ/μ

Hal ini juga berhubungan dengan kerugian energi serta pressure drop pada aliran yang mana jika aliran lebih turbulen maka kerugian energi dan pressure drop juga semakin besar.

Aplikasinya adalah pada pemasangan pompa, kita dapat mengatur kerugian energi serta pressure drop akibat gesekan antar fluida dengan mengatur besarnya viskositas fluida maupun kecepatan masuk.

Ahmad Mohammad Fahmi (1806181836)

Artikel 2 : Pengaruh Entrance Length dan Reynold Number Terhadap Profil Kecepatan Fluida pada Aliran Laminar

Definisi

Entrance Region adalah suatu wilayah atau daerah yang berada didekat dengan tempat masuknya fluida ke pipa. Atau bagian awal dari suatu empat aliran yang masuk dari suatu sumber.

Entrance Length adalah panjang suatu aliran dari awal masuk pipa hingga mencapai kondisi dimana fully developed flow atau aliran yang berkembang sempurna. Le = 0.06x xRe x Diameter Pipa ini adalah rumus Le pada aliran laminar.

Fully Develeoped Flow adalah kondisi dimana profil kecepatan fluida akan menjadi tetap besarnya.

Bilangan Reynolds adalah bilangan yang tak berdimensi yang merupakan perbandingan antara inersia fluida terhadap viskositas suatu fluida.

Bilangan Reynold memiliki peran dalam menentukan entrance length. Dan pada bilangan reynold bisa disebu sebagai gaya gesek dimana semakin besar viskositas maka gesekan akan semakin besar sehingga akan menyebabkan bilangan reynold semakin kecil sehingga tendensi membentuk aliran laminar menjadi besar. Sedangkan jika kecepatan fluida semakin besar maka bilangan reynold akan semakin besar juga sehingga tendensi fluida menjadi turbulen akan semakin besar. Seperti Pada penjelasan diatas bahwa untuk mencari LE = 0.06 x Re x Diameter sehingga semakin besar Reynold number dan Diameter makan LE akan semakin menjauh dari inlet sehingga sesuai dengan definisi Length Entrance semakin jauh entrance length fluida akan semakin jauh juga untuk mencapai fully develop flow. Sehingga profil kecepatan untuk mencapai kondisi stabil pun akan semakin jauh. Berikut adalah contoh aliran profil kecepatan pada aliran laminar saat di lihat observasi ketika sebelum, saat dan setelah entrance Length.

Pada kasus A, LE = 1,5 H dilihat dari grafiknya profil kecepatan yang berada pada x < Le mengalami perubahan geometri yang sangat signifikan. Sedangkan saat x > Le profil kecepatan cenderung serupa karena aliran sudah mulai steady. Begitupun dikasus B dengan Le = 6H, Perubahan geometri profil kecepatan sebelum mencapai Le cenderung berubah dan profil setelah entrance length cenderung sama. Disini dapat dibuktikan bahwa reynold number mempengaruhi panjanganya Le.

Gandes Satria Pratama

1906435492

Artikel 3 hasil diskusi : Pengaruh Viskositas dan Kecepatan Inlet pada Entrance Length Aliran Laminer

Pada kasus ini dapat dilihat setelah dilakukan perhitungan bahwa, baik untuk kasus A dimana kecepatan inlet dipertahankan dan viskositas diubah (ada dua jenis), maupun kasus B dimana viskositas dipertahankan dan kecepatan inlet diubah (ada dua jenis), keduanya akan memberikan dua hasil entrance length yang sama dan secara tidak langsung, memberikan Reynold’s number yang sama (maksudnya, hanya akan ada dua nilai LE berbeda untuk empat kondisi ini).

Hal ini disebabkan karena, LE sebanding dengan Re. Maka perubahan yang terjadi pada Re akan menyebabkan perubahan secara proporsional pada LE. Kasus dengan Re dan LE ini juga berpengaruh terhadap velocity profile nya.

Pada bagian A, kasus pertama, dimana kecepatan inlet adalah 0.01 m/s dan viskositas dinamik = 4 x 10-5 kg/m.s memiliki profil kecepatan yang berbeda saat viskositas dinamiknya diubah menjadi 10-5 kg/m.s

Hal ini disebabkan karena pada saat kedua kondisi tersebut diberikan gaya inersia yang sama, fluida dengan viskositas dinamik yang lebih tinggi akan memberikan gaya friksi yang lebih besar, sehingga menghasilkan momentum fluida. Mengakibatkan terbentuknya kondisi fully developed dengan lebih cepat.

Mengapa? Karena, aliran fluida lebih pelan dan stabil jika dibanidngkan dengan fluida yang memiliki viskositas dinamik lebih kecil (yang akan memiliki LE lebih panjang).

Untuk bagian B, hal serupa terjadi. Yang menjadi perhatian adalah bagaimana fluida dengan viskositas dinamik yang sama namun memiliki kecepatan inlet berbeda, akan memberikan hasil yang serupa dengan kasus A (dimana kecepatan inlet sama dan viskositas dinamik berbeda).

Ini dapat dijelaskan dengan menggunakan persamaan Navier-Stokes untuk aliran dua dimensi ; Inersia = -pressure + friksi

Yang mana, gaya inersia sebanding dengan gaya friksi (dan gaya inersia sebanding dengan kecepatan).

Aplikasi untuk kasus ini akan berguna untuk membuat simulasi mengenai berapa pressure drop serta sejauh apa fluida baru akan stabil dalam beberapa kondisi tertentu.

-Elita Kabayeva, 1906435486-