Yoga Satrio Bramantyo Priambodo

Profil

Nama  : Yoga Satrio Bramantyo Priambodo

NPM  : 1806181722

Jurusan  : S1 Teknik Mesin

kelas  : Mekanika Fluida 02

Rangkuman Pertemuan 1, Tanggal 31 Maret 2020

Dalam pertemuan kali ini, kami mempelajari bab-8 tentang Viscous Flow in Pipes. Dimana kami pertama-tama deberikan beberapa pengertian tentang beberapa istilah yang tentunya berkaitan dengan bab ini, diantaranya adalah pengertian viscous dan Reynold number sebagai berikut ini :

  - Viscous adalah suatu gaya yang timbul akibat adanya gaya gesekan antara suatu partikel fluida dengan permukaan penampang atau wadah. Viskositas ini merupakan suatu sifat alami suatu fluida dan biasanya berhubungan dengan hambatan dan kekentalan.

  - Reynold number atau bilangan Reynold adalah rasio antara gaya inersia terhadap gaya viscous. atau dapat juga dinotasikan dalam rumus berikut :
                                                                              Re = (V x D x p)/u atau Re = (V x dv)/v
     keterangan :
           Re = Reynold number/bilangan Reynold
            V = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)
            D = Diamater pipa
            p = Massa jenis suatu fluida (kg/s2)
            u = Viskositas dinamik suatu fluida (kg/m.s)
     Dari hasil perhitungan tersebut, kita dapat menentukan aliran tersebut termasuk aliran yang laminar maupun turbulen dimana Re > 4000 merupakan aliran turbulen dan Re < 2100. Sedangkan aliran yang berada di tengah keduanya merupakan aliran transisi.

Adapun untuk memudahkan kami dalam mempelajari bab ini, kami juga diajarkan mensimulasikan aliran fluida melalui software CFD. Dengan demikian diharapkan kami mendapatkan visualisasi ataupun gambaran tentang medan aliran fluida dalam sebuah pipa dan tentunya memperkuat juga memperdalam pemahaman konsep mekanika fluida. Berikut akan di lamipirkan tatacara dan screenshot dalam pembuatan model aliran fluida menggunakan program CFDSOF.

Tata cara :

  1. Buka program CFDSOF pada komputer atau laptop.
  2. Buatlah nama file atau project , kemudia create case.
  3. Pada menu base mesh, kita akan menentukan dimensi, properties dan batasan (boundaries) pada model yang hendak kita buat. Pada pertemuan kali ini, model yang hendak kami buat berupa pipa 2D sehingga ruang z bisa sedikit kita abaikan. 
  4. Masih pada menu base mesh, kita akan menentukan grading pada grid model yang akan kita buat untuk memudahkan analisa kita nanti. Hal tersebut dapat diatur pada box mesh properties.
  5. Setelah itu barulah kita menentukan batasan-batasan atau boundaries pada mesh/model yang kita buat. menggunakan box mesh boundaries, kita dapat menentukan suatu bidang adalah merupakan wall, empty, inlet maupun outlet. Inlet merupakan tampat aliran masuk fluida, outlet adalah tempat keluarnya fluida, wall adalah batas atau biasanya penampang atau wadah pipa.
  6. Pada menu generate mesh, kita dapat menentukan posisi atau keberadaan mesh dengan fitur mesh position. Pada pertemuan kali ini, kami menentukan posisi mesh berada pada tengah-tengah pipa.
  7. Masih pada menu generate mesh, setelah menentukan posisi mesh, kita akan melakukan generate mesh untuk memvisualisasikan model dengan perbedaan warna yang ada menunjukan perbedaan boundaries pada model.
  8. Pada menu chech mesh, kita akan menguji apakah model yang kita buat sudah proporsial atau tidak. setelah sudah ada kata ok dalam kolom command, itu artinya model yang kita buat telah proporsional.
  9. Baru setelahnya ke menu simulation model. Disana akan terdapat berbagai macam fitur seperti time, flow compressibility, flow regime, turbulence dll yang disusaikan bersarkan keperluan analisis. Setelah sudah terisi dengan sesuai barulah meng-apply model.
  10. Setelah itu berpindahlah ke menu CFD-Solve. Pada menu numerical schemes terdapat beberapa fitur seperti time terms, space terms dan convective terms. Untuk memilih kondisi pemodelan yang akan digunakan.
  11. Pada menu run solver, kita diharuskan mengatur time control dan number of literation karena kita menggunakan pendekatan numerik. kemudian mengatur pula data control dengan mengubah write control dan berapa jumlahnya yang kita sesuaikan dengan hasil analisa yang diharapkan.
  12. Klik run solver untuk melakukan perhitungan dan pengujian pada model hingga didapat hasil yang konvergen. Pada saat perhitungan, kami mendapatkan angka konvergen di 65.
  13. Setelah mendapatkan hasil perhitungan hasil. Pindah tab ke menu CFD-Post. disana akan ada fitur post processing with third party tools untuk menunjukan analisa komputer berdasarkan model yang telah kita buat. Adapun untuk menlihat hasil perhitungan kita akan dialihkan ke aplikasi paraview. 
  14. Pada para aplikasi para view ini, kita dapat mengetahui kecepatan dan tekanan yang terjadi pada model yang telah kita lihat. Adapun terdapat indikator warna yang memudahkan kita dalam menentukan perbedaan tekanan yang ada. semakin besar angkanya maka akan semakin berwarna merah, sementara semakin kecil angka yang didapat maka akan semakin biru warnanya. Pada outlet akan terlihat warna biru yang diakibatkan karena terjadinya pressure drop dan kecepatan pada wall tidak konstan karena entrance region.
  15. Kemudain kita juga dapat melihat grafik dengan menganalisa alir yang mengalir pada tempat tertentu.   

Hasil Screenshots :

 1. 
  

 2. 
  

 3. 
  

 4. 
  

 5. 
  

Berikut ini adalah beberapa hal yang perlu dipelajari setelah menerima materi pembelajaran :

 1. Apa yang dimaksud dengan entrance region?
    Entrance region atau aliran masuk adalah suatu wilayah yang dialiri fluida setelah memasuki pipa sebelum mencapai kondisi fully developed atau mengembang sempurna.
 2. Apa yang dimaksud dengan fully developed flow?
    Fully developed flow atau aliran berkembang sempurna adalah kondisi fluida saat profil kecepatan tidak berubah lagi.
 3. Apa yang dimaksud dengan entrance length?
    Entrance length adalah jarak antara entrance region atau aliran masuk dengan fully developed flow atau aliran mengembang sempurna.
 4. Apa pengaruh viscositas dan pressure drop pada suatu aliran fluida dalam sebuah pipa?
    Pressure drop adalh suatu kondisi penurunan tekanan yang diakibatkan oleh gesekan pada fluida yang mengalir. Pressure drop ini akan menjadi semakin besar apabila viskositas suatu fluida juga tinggi nilainya.
 5. Bagaimana cara menghitung pressure drop pada suatu aliran laminar atau turbulen?
    Ptot = Ps + Pd
    keterangan : 
    Ptot : Tekanan total
    Ps   : Tekanan statis
    Pd   : Tekanan dinamik  --> Pd = 1/2 x p x V^2

A. Pressure drop

  ΔP = P tot in - Ptot out

keterangan :

- P tot in  : Tekanan total masuk

- P tot out : Tekanan total keluar

B. Pressure Drop dalam Aliran Laminer

  ΔP = f l/2D ρV^2

keterangan :

- f  : 64/Re

C. Pressure Drop dalam Aliran Turbulen

  ΔP = λ l/2D ρV^2

Keterangan :

- ΔP = pressure drop (Pa)

-l = panjang pipa (m)

-D = diameter pipa (m)

-V = kecepatan aliran fluida (m/s^2)

-Re = bilangan Reynolds

-f = friction factors

---

Rangkuman Pertemuan 2, Tanggal 1 April 2020

Pada pertemuan kedua kelas Mekanika Fluida, mula-mula kami diajarkan mengenai tiga hukum dasar yang biasa digunakan dalam pembelajaran mekanika fluida. ketiga hukum tersebut adalah :

    - Hukum Konservasi Energi
         : de/dt = W + Q

    - Hukum konservasi Massa
         : dm/dt = 0

    - Hukum konservasi Momentum
         : m dv/dt = ∑ F

Setelah itu, kami juga dijelaskan kembali mengenai entrance region, entrance length dan fully developed flow. Adapun pengertian dari konsep tersebut adalah :

    - Entrance region 
         : Suatu jarak dari saluran masuk hingga profil aliran tidak berubah dalam suatu aliran fluida

    - Fully developed flow
         : Suatu daerah setelah melewati entrance region, dimana kecepatan aliran konstan

    - Entrance length 
         : Suatu area yang mengikuti jalur masuk pipa dimana efek dari dinding interior berpengaruh pada aliran sebagai boundary layer yang semakin meluas

    - Pressure Drop
         : Suatu perbedaan tekanan yang terjadi dalam aliran fluida saat memasuki entrance region

Setelah menjabarkan mengenai konsep tersebut, kami kembali diajarkan mensimulasikan suatu problem dengan menggunakan software CFDSOF. Denan demikian, kami dapat menvisualisasikan dan mendapatkan gambaran mengenai aliran tersebut berdasarkan studi kasus yang diberikan.

---

Tugas besar: Analisa Eksternal Flow yang Terjadi pada Kapal Selam Kelas Kilo

Sekilas info tentang kapal selam kelas kilo : Kapal selam kelas kilo adalah kapal selam bertenaga diesel yang dibuat di Rubin Central Design Bureau for Marine Engineering, Russia. Di produksi pada tahun 1980 sampai tahun 1998 (Total 72 kapal), Kapal selam ini masih aktif digunakan oleh angkatan laut di beberapa negara seperti Russia, China, Polandia, India dll (Total 61 kapal). Kapal ini memiliki bobot 2.300 ton saat posisi mengapung dan 4.000 ton saat posisi menyelam. Dengan panjang 70-74 m dan lebar 9,9m kapal ini mampu bergerak dengan kecapatan 17-25 knot saat menyelam dan 10-12 knott saat mengapung. Kapal ini sanggup untuk menampung maksimal 52 awak kapal. Kapal selam kelas kilo ini dilengkapi dengan 18 torpedo, 24 ranjau dan 8 roket permukaan. Dalam keadaan menyelam dengan kecepatan 3 knot, kapal ini mampu mengarungi samudra sejauh 740 km atau bertahan selama 45 hari sebelum mengisi ulang bahan bakar. Kapal selam ini juga mampu untuk menyelam sejauh 300 m kedalam permukaan laut.

Pada kesempatan kali ini, saya akan mensimulasikan aliran eksternal flow yang terjadi pada kapal selam kelas kilo pada saat posisi menyelam dengan menggunakan aplikasi untuk memudahkan analisa.