Valve-Ahmad Mohammad Fahmi

From ccitonlinewiki
Revision as of 20:54, 2 December 2020 by Ahmad Mohammad Fahmi (talk | contribs) (→‎Pertemuan 3)
Jump to: navigation, search

BIODATA

Ahmad Mohammad Fahmi

Nama  : Ahmad Mohammad Fahmi

NPM  : 1806181836

Kelas : Sistem Fluida - 03

PERTEMUAN 1

Pada pertemuan ini, kami diajarkan tentang karakteristik aliran pada valve dan menghitung pressure drop yang terjadi.

Fungsi dari valve sendiri antara lain adalah untuk:

1. Membuka atau menutup aliran

2. Mengatur jumlah aliran

3. Menghindari backflow

Sebuah valve harus memiliki pressure drop seminim mungkin.

Setelah menyampaikan materi terkait valve, kami diberikan cara melakukan simulasi untuk menghitung nilai pressure drop menggunakan software CFD. CFD atau Computational Fluid Dynamics sendiri merupakan sebuah software yang dapat digunakan untuk mensimulasikan sebuah aliran fluida dengan menggunakan perhitungan analisis numerik.

Setelah diberikan pengetahuan dasar tentang software CFD, kami diberikan tutorial untuk mensimulasikan aluran pada valve yang terbuka penuh. Tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui presure drop yang terjadi pada valve tersebut. Berikut adlah tahap-tahap yang kami lakukan untuk mesimulasikan aliran pada valve:


Simulasi Pressure Drop pada Gate Valve

Proses simulasi dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahap Set Up menggunakan software CFDSOF untuk menentukan geometri yang digunakan serta data-data fluida yang mengalir dan selanjutnya adalah tahap Post Processing menggunakan software Paraview untuk melakukan perhitungan pada hasil simulasi simulasi CFDSOF. Berikut adalah proses yang dilakukan pada masing-masing tahap:

TAHAP SET UP

  1. Pertama, buka aplikasi CFDSOF dan buat case baru.
    SISFLU FAHMI1.PNG
  2. Kemudian masukkan bentuk geometri valve yang telah dibuat dalam format .stl.
    SISFLU FAHMI2.png
  3. Cek ukuran geometri apakah sudah sesuai atau belum, ubah skala pada geometri jika ukurannya terlalu besar atau terlalu kecil.
    SISFLU FAHMI3.png
  4. Pada bagian base mesh, tentukan boundary condition pada box mesh boundaries. Terdapat beberapa pilihan yaitu inlet, outlet, wall, symmetry, dan empty. Inlet dan outlet untuk sisi masuk dan keluar fluida, wall untuk permukaan kotak, dan empty jika tidak ingin dianalisis.
    SISFLU FAHMI4.png
  5. Pada generate mesh, pastikan titik mesh location berada di dalam saluran valve tersebut, karena kita akan menganalisis aliran internal.
    SISFLU FAHMI5.png
  6. Kemudian masuk ke geometry mesh dan ubah surface refinement menjadi 3. Fungsinya agar mesh yang dibuat lebih banyak dan hasil simulasi lebih akurat.
    SISFLU FAHMI6.png
  7. Klik generate mesh dan pastikan mesh sudah baik.
    SISFLU FAHMI7.PNG
    SISFLU FAHMI8.png
  8. Pada simulation model, pilih turbulance-RANS dan apply model.
    SISFLU FAHMI9.png
  9. Kemudian muncul tab turbulance. Pada tab itu pilih turbulance model sst-kω.
    SISFLU FAHMI10.PNG
  10. Atur fluid properties.
    SISFLU FAHMI11.PNG
  11. Pada boundary condition, inlet dengan tipe velocity inlet sebesar 1 m/s, outlet dengan tipe outflow, dan yang lain stationary wall.
    SISFLU FAHMI12.PNG
    SISFLU FAHMI13.PNG
  12. Pada tab CFD-solve, run dengan 3000 iterasi/perhitungan.
    SISFLU FAHMI14.PNG
  13. Tunggu hingga konvergen dan selesai.


POST PROCESSING

  1. Pada tab post-processing, masuk ke software paraview.
    SISFLU FAHMI15.PNG
  2. Apply model sehingga terlihat valvenya. Pastikan ada variabel tekanan, kecepatan, dan turbulen.
    SISFLU FAHMI16.PNG
  3. Kecepatan pada paraview merupakan kecepatan kinematik, yaitu kecepatan statik dibagi rho. Kita harus menghitung tekanan statik melalui kalkulator. pstatic=p.1.225.
    SISFLU FAHMI17.PNG
  4. Buka kalkulator lagi untuk menghitung magnitude kecepatan untuk mencari p dinamik. magU=sqrt(U_X^2+U_Y^2+U_Z^2).
    SISFLU FAHMI18.PNG
  5. Hitung p dinamik. pdynamic=0.5*1.225*magU^2
    SISFLU FAHMI19.PNG
  6. Kemudian hitung p total dan klik apply. ptotal=pstatic+pdynamic
    SISFLU FAHMI20.PNG
  7. Lalu kita ekstrak surface yang diinginkan, yaitu inlet dan outlet dengan cara filters->alphabetical->extract block->pilih inlet1 dan outlet1
    SISFLU FAHMI21.PNG
  8. Kita lihat p total inlet dan outlet dengan integrate variable
    SISFLU FAHMI22.PNG
  9. Terakhir, kita menghitung pressure drop dengan cara dp = ptotal inlet- ptotal outlet dengan satuan Pascal.
    SISFLU FAHMI23.PNG


PERTEMUAN 2

Pada pertemuan ini, Pak Dai menjelaskan tentang segitiga kecepatan yang terdapat pada sebuah sistem fluida. Segitiga kecepatan pada sebuah sistem fluida merupakan sebuah segitiga yang menunjukkan arah dari komponen vektor-vektor kecepatan yang terdapat pada sebuah sistem fluida. Kemudian Pak Dai menjelaskan tentang pengertian dari sistem fluida. Sistem fluida sendiri merupakan sebuah perpaduan atau gabungan dari komponen-komponen atau sub-sistem fluida yang saling bekerja sama untuk mencapai sebuah tujuan yang sama.

Setelah memahami tentang sistem fluida, kami diberikan penjelasan oleh bang Edo mengenai apa gunanya CFD dalam membantu kita untuk mempelajari ataupun menyelesaikan masalah yang berhubungan dengan fluida. Guna CFD adalah untuk memvalidasi dan mengevaluasi hasil perhitungan secara teoritis, terutama untuk perhitungan2 yang kompleks. Selain itu, CFD ini juga dapat mempermudah kita untuk memvisualisasikan bagaimana bentuk aliran yang terjadi dalam sebuah sistem.

Setelah itu, Pak Dai menjelaskan 3 metode analisa sistem fluida:

  1. Eksperimen=> hasilnya aktual, tapi memerlukan banyak resources.
  2. Teori=> untuk memverifikasi data perhitungan dalam kondisi ideal, karena eksperimen ada kesalahan data.
  3. Numerik atau CFD => alternatif untuk perhitungan sistem yang kompleks dapat dilakukan dengan CFD.

Ketiga metode tersebut saling melengkapi, maka dari itu kita harus mengenal ketiga metode ini untuk menyelesaikan masalah terkait sistem fluida.

Pak Dai juga menjelaskan perbedaan antara turbin impuls dan turbin reaksi yang mana, turbin impuls mengubah energi fluida dalam bentuk tekanan dengan mengubah arah aliran fluida ketika terkena bilah rotor. Turbin ini memanfaatkan head yang tinggi, dedesain berbentuk mangkuk agar terjadi perubahan momentum. Sedangkan turbin reaksi mengubah energi fluida dengan reaksi pada bilah rotor, ketika fluida mengalami perubahan momentum. Tekanan di bagian atas kecil sementara tekanan bagian bawah besar sehingga ada gaya lengan atau torsi.

Kemudian, Pak Dai menjelaskan bahwa selain menggunakan sofware CFD, kita juga dapat menggunakan sofware modelica untuk mempermudah proses perhitungan dan belajar sistem fluida. Pak Dai memberikan salah satu contoh simulasi perhitungan yang ada di modelica, yaitu simulasi empty tank. Simulasi ini menunjukkan perubahan volume tangki 1 dan 2 karena perbedaan ketinggian tangki. Pada hasil simulasi grafik volume pada tangki 1 menunjukkan penurunan, sementara grafik volume tangki 2 menunjukkan kenaikan.

Fsisflu1.png
Fsisflu.png


TUGAS 2

Pada tugas ini, saya coba mempelajari simulasi pada contoh sistem three tanks seperti gambar di bawah.

Fsisflu3.png

Blok system menunjukkan kondisi lingkungan pada sistem ini, tank menunjukkan tangki air, dan pipe sebagai pipa.

Berikut adalah parameter dari masing-masing bagian:

  • Tank 1:
Fsisflu4.png
Fsisflu5.png


  • Tank 2:
Fsisflu6.png
Fsisflu7.png


  • Tank 3:
Fsisflu8.png
Fsisflu9.png


  • Pipe 1-2:
Fsisflu10.png


  • Pipe 3:
Fsisflu11.png


Berikut adalah hasil simulasinya berupa grafik volume terhadap waktu:

Fsisflu12.png
Fsisflu13.png


File yang saya gunakan dapat diunduh di link berikut:

https://drive.google.com/file/d/1hWHQnD7oXFDVKf5TyiXLdoSSzu36Um7X/view?usp=sharing


Pertemuan 3

Pada pertemuan ini, Pak Dai membahas tentang permodelan sistem fluida. Permodelan sistem fluida merupakan sebuah usaha yang digunakan untuk mempermudah atau menyederhanakan sebuah sistem fluida real untuk mempermudah kita menganalisis sistem tersebut. Dalam sebuah permodelan tidak mungkin bisa merepresentasikan dengan sempurna sebuah sistem real, namun permodelan ini dapat mempermudah kita untuk memvariasikan komponen-komponen dari sebuah sistem fluida.

Pendekatan dalam pembuatan permodelan:

  • Pendekatan secara fisika (law) => dari penggabungan rumus fisika.
  • Pendekatan artifisial (data) => dari hasil atau data yang sudah ada untuk merumuskan sebuah pola variabel.

Selanjutnya, kami diajarkan menggunakan aplikasi OpenModelica oleh Asisten. Kami diminta menganalisa permodelan sistem fluida model Two Tanks yang disimulasikan dengan aspek Thermal berikut ini.

Ffa.PNG
Ffb.PNG
Ffc.PNG

TUGAS 3

Soalnya.PNG

JAWAB:

Heating System

Soal 1.PNG

1. Deskripsi / uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

2. Prosedur analisa pemodelan

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

5. Berikan hasil-hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh


Three Tanks

Soal 2.PNG

1. Deskripsi / uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Sistem ini merupakan sebuah sistem yang menunjukkan 3 buah tangki dengan ukuran yang sama, ketinggian air di dalamnya yang berbeda, serta ketinggian tangki yang berbeda. Sistem ini mensimulasikan perubahan volume air pada tiap tangki terhadap waktu. Berikut adalah parameter dari masing-masing bagian:

  • Tank 1:
Fsisflu4.png
Fsisflu5.png


  • Tank 2:
Fsisflu6.png
Fsisflu7.png


  • Tank 3:
Fsisflu8.png
Fsisflu9.png


  • Pipe 1-2:
Fsisflu10.png


  • Pipe 3:
Fsisflu11.png


2. Prosedur analisa pemodelan

  • Setela membuka file example, saya mengecek dan mengatur parameter dari masing-masing komponen.
  • Setelah mengatur parameter masing-masing komponen, saya mensimulasikan sistem ini selama 200 detik.
  • Setelah muncul hasil simulasi, saya mulai menganalisa masing-masing perubahan parameter dari tiap komponen dengan cara membandingkannya dengan hukum fisika yang berlaku. Parameter yang saya analisa adalah perubahan volume air dalam tiap tangki.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan


4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan


5. Berikan hasil-hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh

Berikut adalah hasil simulasinya berupa grafik volume terhadap waktu:

Fsisflu12.png
Fsisflu13.png
Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Valve-Ahmad_Mohammad_Fahmi&oldid=45922"