User:Muhamad.fathin
BIODATA
Nama : Muhamad Fathin ginanjar ganeswara
NPM : 1506716844
Program studi : Teknik Mesin
Pertemuan Pertama, 31 Maret 2020
Assalamualaikum wr . wb . Pertemuan kali ini diawali oleh bang edo mesin 14 sebagai asisten dosen memaparkan mengenai materi awalan yaitu tentang viskositas, dimana terdapat persamaan serta definisi aliran viskositas tersebut yaitu rasio antara gaya intensitas dan gaya viskos. Lalu berlanjut kepada pembahasan tentang bilangan Reynolds, yaitu perbandingan antara gaya inersia fluida terhadap gaya viskosnya. Dan pembahasan selanjutnya yaitu mengenai pressure drop dimana memiliki definisi sebagai rugi atau loss pada suatu aliranyang disebabkan oleh berkurangnya massa, volume atau kecepatanyang dikarenakan oleh adanya gesekan fluida dengan dinding seperti pada case elbow, katup, perubahan penampang, dan lainnya.
Selanjutnya kita mempelajari perihal penggunaan software cfd dengan bimbingan yang dilakukan oleh asisten dosen yaitu bang Edo secara bertahap. Dimulai dari membuat geometri pada base mesh, generate mesh, check mesh, simulation model, fluid properties, dan boundary condition.
CFDSOF merupakan software simulasi analisis rekayasa berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD). Dalam simulasi dibuat geometri yang berbentuk box dan ukuran dimensi yang menggunakan sumbu x,y,z. Simulasi tersebut terbagi atas penentuan base mesh, generate mesh, check mesh, simulation model, fluid properties, dan boundary condition dan di akhir simulasi menekan tombol pada solver.
materi ajar mengenai 3 rumusan dasar mekanika fluida
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.
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.
Pertemuan kali ini terdapat tugas yang dikerjakan dengan software CFDSOF untuk mencari perubahan kecepatan pada entrance region.
bentuk vektor kecepatan searah sumbu x
plot overline untuk mengetahui profile kecepatan aliran fluida tersebut. Dan dari sini dapat diketahui entrance length dari hasil simulasi tersebut.
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.
Pertemuan tentang minor loss
Pada pertemuan ini pak Dai memberikan penjelasan tentang tekanan dan minor loss. Tekanan adalah energi per satuan volume, sehingga jika kita ingin memperkecil pressure drop yang terjadi adalah dengan mengurangi nilai volume tersebut. Minor losses adalah sebuah kerugian pada suatu desain aliran yang mana disebabkan oleh adanya perubahan penampang ataupun adanya elbow. Kemudian pak Dai memberikan PR, yaitu adalah kolaborasi kelas (terjemahan dan diskusi) dan untuk artikel (perorangan/SETIAP mahasiswa) membahas secondary flow di fittings (bebas: reducer, elbow, Valve dll) dgn simulasi CFDSOF.Disini saya mendesign fitting sudden difusser ukuran 3"x4" dengan panjang total 0.2 m
Jarak 0.03 m
Tekanan pada setiap slice
Pertemuan tentang elbow
Penggunaan elbow dalam perancangan sistem perpipaan, akan menyebabkan terjadinya kerugian tekanan pada aliran. Hal tersebut dikarenakan oleh perubahan arah aliran fluida yang melalui saluran tersebut. Penurunan tekanan (pressure drop) pada pada aliran yang melewati elbow lebih besar dibandingkan dengan pipa lurus dengan panjang yang sama. Besar kecilnya penurunan tekanan (pressure drop) pada aliran yang melalui elbow tersebut dipengaruhi oleh besarnya jari-jari kelengkungan dan sudut belok dari elbow itu sendiri yang menyebabkan terjadinya separasi (separation loss) dan aliran sekunder (secondary flow) pada pipa elbow 90 derajat.Separasi terjadi bila momentum yang digunakan untuk menggerakkan fluida sudah tidak mampu mengatasi gaya gesek dan tekanan balik (adverse pressure gradient) yang mengakibatkan terjadinya vortex,getaran, dan kavitasi, dimana kerugian tersebut mengakibatkan penurunan head dan berpotensi merusak instalasi pipa. Berikut merupakan profil dari elbow 90 derajat.
Artikel mengenai 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.
'Pertemuan tentang konsep 3 hukum konservasi, 7 Mei 2020
Pada kesempatan ini, pak Dai kembali memberi tugas pada kami untuk menjawab pertanyaan yang sama pada pertemuan sebelumnya yaitu "Mengapa saat diameter pipa membesar, maka pressure drop akan berkurang" dengan konsep konservasi massa, momentum dan energi.
Berdasarkan hukum konservasi massa yang mana A1.V1 = A2.V2 menjelaskan bahwa debit fluida masuk dan fluida keluar pada pipa 1 dan pipa 2 adalah sama, sehingga dapat dikatakan semakin besar A maka nilai V akan semakin kecil dan semakin kecil A maka nilai V akan semakin besar.
Berdasarkan hukum konservasi momentum, kecepatan aliran fluida bagian tengah pipa adalah paling tinggi dan perubahan profil kecepatan fluida secara radial pada sumbu y yang mana semakin mendekati dinding, kecepatan aliran fluida berangsur-angsur akan menurun. hal ini menyebabkan transfer momentum terjadi dari dinding satu ke dinding lain.
Berdasarkan hukum konservasi energi, transfer momentum yang dimaksud adalah transfer energi kinetik yang mana energi kinetik yang hilang pada aliran dekat dinding akan diserap oleh viskositas fluida tersebut sehingga akan mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi panas dan hal inilah yang mempengaruhi besar kecilnya nilai pressure drop.
Kuis yang membahas 6 Soal.jpg
1. Governing equation of mechanics fluid
Dengan konsep dasar tersebut governing equation tersebut merupakan pengaturan pada Gerakan fluid yang dibatasi oleh 3 hukum dasar konservasi, yaitu hukum konservasi massa, hukum kekekalan momentum dan hukum konservasi energi. Dimana dapat dijabarkan setiap hukum nya memiliki bermakna ataupun mengatur yaitu • Hk. Konservasi massa, dimana massa dalam suatu sistem ialah tetap, semisal ada aliran masuk dari inlet 1 kg per detik, maka akan tetap konstan pada outlet nya. • Hk. Kekekalan momentum, menyatakan kekekalan momentum pada suatu aliran fluida, bisa dilihat dari persamaan navier stroke yang diturunkan dari hukum newton ke 2. • Hk. Konservasi energi, jadi energi di sepanjang aliran adalah kekal, walaupun energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, dalam aliran terdapat setidaknya 5 jenis energi yaitu, energi total, energi tekan, energi viskos, energi kalor dan energi potensial. Pengaplikasiannya dapat dilihat dari debit air yang memasuki dan Ketika kita tekan selangnya maka kecepatan aliran nya pun bertambah akibat dari hukum kekekalan massa pada aliran
2. Viskositas dengan pengaruhnya terhadap pembentukan fully developed flow Dimana aliran laminar dapat dipengaruhi leh bilangan Reynolds, yang didapat dari perbandingan antara gaya inersia dengan gaya friksi nya. Ketika gaya inersia nya rendah, maka akan terbentuk fully developed flow yang jauh lebih cepat. Terdapat pula efek viskos yang menjadi bahasan utama artikel ini, dimana berpengaruh terhadap terbentuk nya fully developed flow, Ketika pembentukanentrance region nya cepat maka viskositas nya pun tinggi, dan akan mempercepat terbentuknya entrance region, diman aliran sudah bertemu antar batasnya. Bisa dilihat pengaplikasian nya pada lubricant.
3. Aliran transisi X aliran turbulen Aliran transisi merupakan aliran yang mulai tidak sejajar dengan dinding pipa, akibat dari kecepatan fluida yang mulai kritis. Aliran tersebut berada diantara aliran laminar dan aliran turbulen . Aliran Turbulen, terjadi bila aliran fluida dalam pipa tidak beraturan / tidak sejajar dengan pipa. Dalam turbulen tidak semua partikel dari zat cair bergerak tidak searah, namun pada permukaan dinding pipa terjadi lapisan yang sangat tipis, di mana aliran tersebut masih tetap laminer yang disebabkan oleh viskositas (kekentalan) dari zat cair tersebut. Lapisan tipis yang terjadi tersebut dinamakan lapisan pemisah (boundary layer) dan tebalnya tergantung pada kecepatan rata–rata aliran serta akan berkurang bila kecepatannya naik
4. Pada saat menghitung pressure drop dalam jarak 10 meter dapat dilihat bahwa Semakin Panjang suatu pipa maka aliran fluida nya akan mengalami pelemahan tekanan aliran. Pressure drop itu dimana nilai delta p = p1-p2 = 128µlq/pi D
pada bagian jike dua p1=p2, berapa kemiringan yang dibutuhkan agar pressure nya tidak mengalami penurunan, maka diperbesar diameter nya dilihat dari q= v A, dimana diameter besar lebih dibutuhkan.
5. Dengan menyatakan nilai dari lapisan sublayer, Semakin halus dinding pipa semakin tipis sublayer nya, dan semakin kecil pressure drop nya, karena sublayer mengandung lebih banyak aliran laminar dibandingkan dengan aliran turbulen. Hal tersebut dapat diaplikasikan terhadap penggunaan pipa jarak jauh, karena seperti telah disebutkan pada saat proses pembelajaran bahwa aliran merupakan deformasi fluida secara terus menerus.
6. Bertemakan perbedaan antara aliran laminar dan aliran turbulen, dimana kedua nya dapat ditentukan daari dua factor friksi ataupun gesekan yang berbeda, apabila laminar dapat dilihat dari Reynolds number nya, dan turbulen dapat dilihat dari formula haaland. Oleh sebab itu dalam pengaplikasian nya kita dapat mengukur kecepatan suatu aliran pada suatu pipa atau pun ruang alir, dengan mengidentifikasi jenis jenis aliran nya terlebih dahulu.
Sinopsis tugas besar : Analisa Aliran Pada Elbow 90 derajat
Dalam meningkatkan performa dan efisiensi mikro gas turbin, telah dilakukan Analisa tentang ada nya penurunan tekanan pada elbow saluran masuk ruang bakar. Penelitian ini dilakukan untuk mengamati fenomena aliran fluida dan distribusi tekanan yang terjadi pada elbow 90 derajat. Penelitian dilakukan dengan membandingkan guide vanes pada elbow. Nantinya dari hasil penelitian penulis akan menyarankan agar dilakukan analisa terhadap penurunan tekaan yang terjadi pada ruang bakar sehingga performa dan efisiensi turbin dapat ditingkatkan lagi.
