Muhammad Rizza Fachri Nugraha

Muhammad Rizza Fachri Nugraha

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

segala puji bagi Allah SWT dan sholawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW

BIODATA

Nama  : Muhammad Rizza Fachri Nugraha

NPM  : 1906435536

Agama  : Islam

Status  : Belum Menikah

e-mail  : mrizzafachri@gmail.com

Pendidikan Terakhir : Diploma

Pertemuan Ke-1 Kelas Mekanika Fluida 02 (31 Maret 2020)

Pada pertemuan kali ini membahas mengenai aliran viskositas pada pipa oleh Bang Edo Syafei, ada beberapa hal yang dibahas pada pertemuan kali ini yaitu :

1. Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds, yaitu perbandingan antara gaya inersia fluida (gaya badan fluid) terhadap gaya viskosnya (gaya geseknya).

dengan rumus yang diberikan :

Re = v.D.ρ/μ = v.ρ/u

dimana,

v = kecepatan [m/s]

D = Diameter [m]

ρ = Density

μ = Viskositas dinamik

u = Viskositas kinematik

2. Pressure Drop

Pressure drop adalah rugi/loss yang terjadi pada suatu aliran. 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.

3. Simulasi CFDSOF

Tugas yang diberikan

1. Apa yang dimaksud dengan aliran berkembang sempurna?

profil aliran fluide yang seragam.

2. Apa yang dimaksud dengan entrance region?

bagian pada pipa dimana aliran fluida masuk hingga profil aliran tidak berubah.

3. Apa pengaruh viskositas terhadap aliran fluida?

4. Apa saja yang mempengaruhi pressure drop?

5. Bagaimana hubungan entrance region dengan aliran berkembang sempurna?

Pertemuan Ke-2 Kelas Mekanika Fluida 02 (1 April 2020)

Pada pertemuan kali ini membahas mengenai 3 prinsip dasar yang digunakan pada mekanika fluida, yaitu :

1. Konservasi massa

dM/dt = 0

2. Konservasi momentum

m.(dv/dt) = 0

3. Konservasi energi

dE/dt = W + Q

Selain itu membahas mengenai entrance region, fully developed flow, pressure drop dam penjelasan tekanan.

1. Entrance region adalah bagian pada pipa dimana aliran fluida masuk hingga profil aliran tidak berubah.

2. Fully developed flow adalah bagian pada pipa setelah aliran masuk saat kecepatannya konstan.

3. Pressure drop adalah terjadinya 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.

Berikut skema penjelasan diatas :

Tugas yang diberikan :

Didapat dari soal yaitu ukuran channel flow dan fluid properties yang diberikan, umum nya akan menghasilkan vektor kecepatan sebagai berikut :

Vektor kecepatan pada inlet pipa

Vektor kecepatan pada center pipa

Vektor kecepatan pada outflow pipa

Menghitung bilangan reynold dan entrance length yang nantinya akan di input kedalam CFDSOF melalui fitur slice. Hal ini dilakukan untuk melakukan pembuktian benar atau tidak nya lokasi entrance length jika di analisa menggunakan software. Benar tidak nya entrance length akan diketahui melalui data kecepatan di beberapa titik.

Hasil perhitungan :

Pada soal a bagian 1 berdasarkan data-data yang diketahui dengan

u1 = 0,01 m/s

μ = 0,00004 kg/m.s

diperoleh

Re = 30 dan Le1 = 0,18 m

Kemudian diambil sampel beberapa 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.

Perubahan kecepatan nya dapat dilihat sebagai berikut :

Pada soal a bagian 2 berdasarkan data-data yang diketahui dengan

u1 = 0,01 m/s

μ = 0,00001 kg/m.s

diperoleh

Re = 120 dan Le2 = 0,72 m

Kemudian diambil sampel beberapa 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.

Perubahan kecepatan nya dapat dilihat sebagai berikut :

Pada soal b bagian 1 menghasilkan hasil yang sama dengan soal a bagian 1

Pada soal b bagian 2 berdasarkan data-data yang diketahui dengan

u2 = 0,04 m/s

μ = 0,00004 kg/m.s

diperoleh

Re = 120 dan Le2 = 0,72 m

Kemudian diambil sampel beberapa 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.

Perubahan kecepatan nya dapat dilihat sebagai berikut :

Pertemuan Ke-3 Kelas Mekanika Fluida 02 (7 April 2020)

Pada pertemuan ini membahas mengenai Reynolds number terhadap gaya inersia dan viskos, lapisan batas dan pengaruh viskositas dan kecepatan fluida terhadap pembentukan enterance region dan fully developed region.

1. Pengaruh Reynolds number terhadap gaya inersia dan 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 number.

2. 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

3. 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 dan entrance region terlihat lebih pendek dan berlaku sebaliknya. Kemudian semakin tinggi kecepatan fluida tersebut maka pembentukan fully developed region akan semakin lambat dan terlihat lebih pendek, dan berlaku sebaliknya.

Pertemuan Ke-4 Kelas Mekanika Fluida 02 (8 April 2020)

Pada pertemuan kali ini membahas mengenai jenis-jenis aliran fluidab dari nilai Reynolds numbernya, serta pembahasan mendalam mengenai aliran turbulen.

1. Mengetahui sebuah aliran dari Reynolds Number.

Reynold Number adalah perbdandingan antara gaya inersia fluida (gaya badan fluid) terhadap gaya viskosnya (gaya geseknya).

Apabila Re < 2200 maka aliran dikatan laminar, dan apabila 2200 < Re < 4000 maka aliran turbulen.

2. 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.

Pertemuan Ke-5 Kelas Mekanika Fluida 02 (14 April 2020)

Quiz (menggunaakan kata-kata sendiri)

Nomor 1

Persamaan yang digunakan dalam menganalisa aliran laminar yang melalui plat parallel menggunakan persamaan Navier-Stokes untuk fluida incompressible.

Nomor 2

Aliran laminar mempunyai garis alir yang stabil dari aliran turbulen, dengan Re < 2300 karena Re kecil fully develop akan cepat terjadi, selain itu Enterance region pada aliran laminar bergantung pada Re sesuai dengan persamaan Le=Re.0,06.D.

Nomor 3

Aliran turbulen mempunyai garis aliran yang tidak stabil seperti aliran laminar, dengan profil kecepatan lebih datar dengan gradien kemiringan yang curam disebelah kanan/kiri. Mempunyai Bilangan Reynold tinggi. Aliran turbulen memiliki Re > 4000.

Nomor 4

Data yang diberikan

μ=0.4 [Ns/m^2 ]

ρ=900 [kg/m^3 ]

D=0.02 [m]

soal dan penyelesaian

a. )Berapa tekanan yang dibutuhkan untuk menghasilkan laju aliran sebesar Q=2.0 x 10^(-5) [m/s] jika pipanya horizontal dengan jarak x_1-x_2=10 [m]-0=10 [m]?

Bila bilangan Reynolds kurang dari 2100 maka alirannya adalah laminar. Kita harus tau ni aliran pada kasus ini laminar atau turbulen, caranya dengan Re=ρVD⁄μ, karena data V tidak ada maka dicari dengan V= Q⁄A. Setelah mendapat Re bandingkan dengan 2100, karena di soal dapetnya kurang dari 2100 maka aliran yang terjadi laminar.

Karena laminar perhitungan pressure drop menggunakan ∆p= p1-p2= 128μlQ/πD^4

b. )Berapa derajat kemiringannya ketika p1= p2?

Karena p1=p2 makas p1-p2= 0 , untuk mencari sudut menggunakan sinθ= -128μQ/(πρgD^4 )

Pada persoalan didapat sinθ = -1.15 , karena sinθ tidak ada yang kurang dari -1 maka dalam keadaan real tidak dapat diaplikasikan oleh karenanya penambahan diameter dibutuhkan dalam memanipulasi hasil tersebut.

c. )Untuk kondisi (b), jika p1=200kPa berapa tekanan pada x3=5 [m]?

Cara mengerjakan sama dengan poin a, hanya mengganti tekanan dan jarak sesuai data baru yang diberikan. Kesimpulan Semakin besar μ/Panjang pipa maka semakin besar pressure drop, dan sebaliknya. Dan apabila D semakin besar maka pressure drop semakin kecil, dan sebaliknya.

Nomor 5

Pada aliran turbulen, tebal tipisnya dan kehalusan permukaan sub layer mempengaruhi gaya gesek yang terjadi, semakin tipis dan halus akan semakin kecil gaya geseknya. Sublayer yang tipis menyebabkan pressure drop yang kecil.

Nomor 6

Setiap aliran mempunyai bilangan Reynold masing-masing karena bergantung pada ρ,V,D,μ (tidak semua kasus nilainya konstan). Bilangan Reynold berpengaruh pada pressure drop semakin besar nilai Re maka semakin besar juga viskosnya, dan juga sebaliknya. Terjadinya fully develop dipengaruhi oleh viskosnya semakin besar maka akan semakin cepat, dan sebaliknya. Fully develop juga mempengaruhi besar kecilnya preassure drop.

Pertemuan Ke-6 Kelas Mekanika Fluida 02 (15 April 2020)

Pada pertemuan kali ini membahas mengenai tekanan dan minor losses.

‘’’Tekanan’’’, energi per satuan volume, apabila kita ingin mengurangi pressure drop maka volume harus dikecilkan.

‘’’minor losses’’’, kerugian yang terjadi pada internal flow akibat profil-profil yang ada pada pipa, seperti elbow, siku, yang dapat menggangu aliran fluida.

dan terdapat tugas berupa membahas secondary flow di fittings menggunakan simulasi CFDSOF. berikut hasil simulasi saya agar mengetahui perbedaan tekanan dengan membagi menjadi 3 potongan.

Pertemuan Ke-7 Kelas Mekanika Fluida 02 (21 April 2020)

Pada pertemuan kali ini Bang Agil mempresentasikan hasil skripsi mengenai mengubah energi dalam aliran fluida (pada sungai) menjadi energi gerak pada kincir air, pada penjelasan Bapak Dai menjelaskan bahwa kincir air bergerak karena aliran fluida yang menabrak sudu kincir air yang menyebabkan air tertahan dan terjadi [perbedaan ketinggian, karena terdapat perbedaan ketinggian menyebabkan gaya hidrostatik yang menyebabkan sudu terdorong.

Pertemuan Ke-8 Kelas Mekanika Fluida 02 (22 April 2020)

Pada pertemuan kali ini, Pak DAI meminta agar masing-masing mahasiswa dapat mereview kontribusi dan mempresentasikan satu artikel yang telah ditulis oleh mahasiswa tersebut. saya menjelaskan mengenai "presssure drop", dimana "pressure drop" adalah istilah dalam penurunan tekanan pada pipa yang dipengaruhi beberapa faktor seperti geometri pipa, gesekan pada dinding pipa, bilangan reynolds serta fitting.

pada dasarnya tekanan sendiri pada adalah energi, yang tidak dapat dihilangkan namun dapat dapat berubah bentuk, dalam artian pressure drop sendiri tekanan tidak hilang namun berubah menjadi energi panas pada dinding. ini disebabkan pada aliran pipa terjadi tegangan geser antara garis-garis aliran fluida, karena antara garis aliran antara fluida masi dapat bergerak menyebabkan terjadinya momentum sedangkan pada dinding karena dinding tidak bergerak menyababkan berubahnya energi menjadi energi panas pada dinding.

Tugas Besar - Analisa kecepatan dan jenis aliran pada profil bibir velocity stack yang berbeda

Dalam dunia balap dibutuhkan motor dengan performa yang mumpuni agar dapat bersaing dengan team balap lainnya. Oleh karenanya dibutuhkan suatu metode agar meningkatkan performa motor tersebut.

Terdapat berbagai metode seperti

- pengurangan berat total (motor + pembalap)

- penambahan debit bahan bakar

Namun karena terpentok regulasi dari penyelenggara balapan, metode yang paling umum digunakan adalah penambahan bahan bakar, baik dengan cara bore up, penggantian ECU, penggantian throttle body, porting intake manifold, dll menyesuaikan regulasi yang berlaku. Tetapi apabila tidak diimbangi dengan debit udara yang masuk akan menyebabkan AFR (Air Fuel Ratio) tidak tepat sehingga performa dapat menjadi buruk. Oleh karenanya perlu diimbangi dengan debit udara yang besar agar AFR yang didapat sesuai dengan yang dinginkan.

Salah satu metode yang paling umum digunakan adalah dengan menggunakan velocity stack, Velocity stack ini ditempatkan pada bibir throttle body (Fuel Injection) atau karburator yang berfungsi dalam mengambil udara bebas agar masuk ke ruang cylinder dengan volume udara yang lebih besar dan lebih cepat dari part standar bawaan pabrik (Original Equipment Manufactur).

Karena velocity stack yang dijual dipasaran hanya bervariasi dalam panjang, lebar dan diameter bukan pada profil intake. Oleh karenanya saya ingin menganalisa kecepatan aliran udara dan jenis aliran yang terjadi pada perbedaan profil bibir velocity stack berprofil TIRUS dan MEMBULAT dengan diameter dan panjang yang sama.

velocity stack profil tirus

velocity stack profil bibir membulat

dengan analisa tersebut diharapkan dapat membuat velocity stack yang mampu bersaing dengan produk-produk lainnya.

Pertemuan Ke-9 Kelas Mekanika Fluida 02 (28 April 2020)

Pada pertemuan kali ini bapak Dai memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk mempresentasikan konstribusinya pada wikipage. Dari beberapa materi yang disampaikan teman-teman saya tertarik mengenai apakah aliran turbulen itu selalu merugikan, sedangkan pada suatu aliran, semakin tinggi kecepatan aliran tersebut maka semakin tinggi pula Reynolds numbernya sehingga semakin aliran tersebut menuju turbulen dan semakin tinggi kecepatan aliran tersebut maka headloss yang dihasilkan juga semakin besar.

Namun faktanya, kebanyakan aplikasi mekanika fluida dalam dunia engineering adalah menggunakan jenis aliran turbulen. Salah satu aplikasi aliran turbulen yang sering kita lihat adalah pada piston yang mana partikel-partikel didalam combustion engine akan saling bertumbukkan sehingga menghasilkan energi yang cukup untuk menggerakkan mesin.

selain itu ada pembahasan external flow, aplikasinya sendiri banyak terjadi pada kehidupan sehari-hari seperti motor balap yang dipacu pada lintasan dimana pada body motor tersebut terjadi gesekan dengan udara sekitar yang nanti menyebabkan boundary layer.

Pertemuan Ke-10 Kelas Mekanika Fluida 02 (29 April 2020)

Lanjutan external flow, contoh external flow dimana gedung yang diam kemudian disekitarnya dilalui udara dengan suatu kecepatan yang disebut dengan upstream velocity.

kemudian bang edo melakukan simulasi mengenai external flow dengan desain berbentuk mobil dengan software CFDSOF.

Pertemuan Ke-11 Kelas Mekanika Fluida 02 (6 Mei 2020)

Pada pertemuan kali ini saya mempresentasikan konstribusi saya dan menjelaskan teori mengenai pressure drop sekaligus menanyakan mengapa jika diameter semakin besar pressure drop yang dihasilkan justru semakin kecil mengacu pada rumus?

Pressure drop itu terjadi karena adanya tegangan geser yang disebabkan oleh aliran fluida yang bersentuhan dengan dinding pipa. Kenapa tegangan geser?karena arah gaya aliran fluida berlawanan dengan gaya pada dinding pipa. Pressure drop ini sebanding dengan tegangan geser, karena semakin besar hambatan (aliran fluida dengan dinding) yang terjadi maka semakin besar pressure dropnya.

Menurut saya semakin besar diameter pipa maka pressure drop akan semakin kecil, karena tegangan gesernya juga makin kecil, kok bisa?coba kita balik lagi ke teganan geser dimana rumusnya gaya/luas penampang, karena dalam kasus ini gaya (aliran fluida) tetap dan luas penampang (dinding) berubah menjadi semakin besar. Luas penampang disini diameter dikali Panjang pipa ya. Nah, otomatis tegangan geser akan kecil karena terjadi perubahan diameter yang lebih besar, sehingga menyebabkan pressure drop juga semakin kecil.

Pertemuan Ke-12 Kelas Mekanika Fluida 02 (7 Mei 2020)

Pada pertemuann kali ini pak Dai memberikan tugas untuk menjawab pertanyaan saya dan menkaitkan dengan konsep konservasi massa, momentum dan energi.

menurut hukum konservasi massa dimana massa yang masuk dan massa keluar harus sama, disini berarti debit fluida. Sehingga besar diameter akan mempengaruhi besarnya kecepatan fluida.

Pada bagian tengah aliran fluida memiliki kecepatan yang paling tinggi karena terjadi tegangan geser yang menyebabkan terjadinya perbedaan kecepatan antara aliran-aliran fluida, pada bagian dinding karena dinding tidak bergerak energi kinetik pada aliran fluida dirubah menjadi energi panas, hal ini yang mempengaruhi besar kecilnya pressure drop.

Pertemuan Ke-13 Kelas Mekanika Fluida 02 (12 Mei 2020)

Pada pertemuan kali ini bapak Dai memberikan materi tentang external flo" pada airfoil.

Mengapa kecepatan aliran pada bagian atas airfoil lebih tinggi daripada bagian bawah?

Karena apabila kita bentuk batas imaginer dengan ketinggian/jarak yang sama dari garis tengah airfoil akan terlihat perbedaan luas penampang pada bagian atas, pada bagian bawah perbedaan luas penampang tidak terlalu jauh seperti bagian atas.

Sehingga fluida yang bergerak dari upstream ke downstream, pada bagian atas airfoil akan melalui luas penampang yang berbeda-beda. Menurut hukum konservasi keseimbangan massa dimana massa yang masuk = massa yang keluar, jadi v1.A1=v2.A2=v3.A3 sampai ujung. Ketika fluida bergerak dari titik 1 ke titik 2, karena A2 < A1 maka terjadi percepatan karena v2 > v1.

Mengacu pada rumus Bernoulli dimana P1+Ek1+Ep1=P2+Ek2+Ep2, dimana Ek=1/2.m.v^2. Karena ketinggian sama maka menjadi P1+Ek1=P2+Ek2. Pada bagian atas airfoil terjadi percepatan (v2 > v1) maka menyebabkan penurunan tekanan (P2 < P1). Sedangkan pada bagian bawah airfoil mempunyai luas penampang yang relatif tetap, sehingga kecepatannya juga tetap yang menyebabkan tekanan juga tetap.

Menurut hukum konservasi keseimbangan energi, apabila pada suatu titik energi kinetiknya bertambah maka tekanaannya harus berkurang, dan sebaliknya. Karena terjadi perbedaan tekanan pada bagian atas dan bawah, menyebabkan lift terjadi. Jadi bentuk airfoil itu sendiri yang menyebabkan lift.