Bagus rangin
BIODATA
Nama: Bagus Rangin
NPM: 1806233291
Kelas Mekflu 02
summary kelas online mekflu selasa 31 maret 2020
kami belajar tentang viscous flow dan memulai belajar CFD menggunakan CFD SOF dan mengaplikasikan viscous flow kepada cfd tersebut, mulai dari membuat mesh, menentukan boundary,Solver dan akhirnya melihat hasilnya di paraview. Pada sebelum kelas dimulai kami diberikan sumber referensi untuk mempelajari terlebih dahulu tentang aliran viscous.Viscous adalah fluida yang masih dipengaruhi oleh viskositas(hambatan) atau kekentalan. Dan merupakan sifat yang yang ada dalam fluida yang menentukan karakteritas fluida tersebut. Viskositas juga merupakan hasil dari gaya-gaya yang dihasilkan saat lapisan fluida tersebut bergesekan dengan benda lain. Aliran viscous adalah aliran yang terjadi pada fluida yang pekat atau kental, kepekatan atau kekentalan fluida ini tergantung oleh gesekan antara passtikel penyusun fluida tersebut. Aliran viscous dapat di klasifikasikan menjadi 2 yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Disini juga kami mempelajari hubungan antara aliran laminar,aliran turbulen serta hubunganya dengan bilangan reynold. CFD Menurut referensi, Computational fluid dynamics (CFD) atau dalam bahasa Indonesia disebut juga sebagai dinamika fluida komputasi dapat dibagi menjadi dua istilah, yaitu computational dan fluid dynamics. Fluid dynamics mengartikan bahwa kita membahas dinamika fluida (sifat-sifat aliran fluida dan transfer panas) itu sendiri, sedangkan istilah computational mengartikan bahwa bahasan kita tentang dinamika fluida dihitung dan disimulasikan dengan seperangkat metode numerik dengan bantuan komputer. Kata ‘simulasi’ di sini mengindikasikan bahwa kita menggunakan komputer untuk menyelesaikan sekumpulan hukum (atau persamaan-persamaan fisis) yang mengatur peristiwa pergerakan fluida di mana geometrinya telah dimodelkan pula dengan bantuan komputer. Dengan CFD, dapat dibangun prototipe, dianalisa, dievaluasi, serta dioptimasi suatu sistem semisal blok mesin, pesawat terbang, terowongan angin, sistem perpipaan, dan lain sebagainya.
dengan CFD, proses simulasi mekanika fluida menjadi mudah. saya pernah mendengar pada jaman dahulu sebelum ditemukan komputer modern, B.J Habibie membuat simulasi mekanika fluida harus membuat bahasa pemrograman dulu dan menggunakan bantuan kertas yang diberi lubang. proses cfd dibagi menjadi 3 bagian, secara kasar adalah
1. Generate mesh, model aliran, properties fluida
2. proses solving (dengan computer)
3. review (dalam CFDSOF menggunakan Paraview)
pada hari ini kami belajar mulai dari membuat mesh. mesh dibuat dengan bentuk balok persegi panjang yang nantinya akan dibuat silinder dimana aliran fluia tersebut akan mengalir. mesh dibuat dalam dimensi x,y, dan z. yang saya tangkap, mesh pun dijadikan referensi untuk membuat aliran selanjutnya
berikut dilampirkan foto hasil pembuatan mesh dan simulasi dari CFD
.png)
Summary Pertemuan ke 2, 1 april 2020
Pada pertemuan kelas mekanika fluida yang kedua ini, pertemuan dibimbing oleh pak Ahmad indra atau Pak Dai secara langsung secara langsung. Pertemuan kali ini pak Dai menyampaikan konsep konsep dalam mekanika fluida
A. Konsep Umum dalam menganalisis mekanika fluida
dijelaskan cara umum dalam menganalisis mekanika fluida, yaitu dengan menggunakan beberapa hukum dasar yanh ada dalam mekanika fluida yaitu 1.Hukum konservasi massa yaitu hukum yang mengatur bahwa dalam sistem, massa yang masuk sama dengan massa yang hilang, dalam filosofinya berarti massa tidak akan hilang begitu saja, massa kekal. dan pada sistem tertutup, massa akan selalu konstan baik sebelum reaksi maupun sesudah reaksi
dm/dt=0
2.Hukum kekelkalan momentum yang menyatakan bahwa momentum benda akan selalu sama jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut. ini dapat dibuktikan dengan membayangkan suatu bola bila berjalan diluar angkasa yang tanpa hambatan, massa dan kecepatan benda akan terus konstan. hal ini juga didasari dari Hukum 2 Newton
F=ma
Hal itu menunjukkan bahwa tidak ada perlambatan maupun percepatan jika gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol.
dv/dt~∑F
3. Hukum konservasi energi yang menyatakan bahwa dalam sistem tertutup jumlah energi akan tetap sama. Persamaan hukum ini dapat dinyatakan dengan
dE+dt=W+Q
Summary Pertemuan 3
Pada pertemuan kali ini, Kami belajar tentang Entrance Region,Fully Develop Region, serta Entrance Region.
dalam sebuah laminar plate yang dilewati oleh fluida yang mengalir, akan terjadi region-region seperti pada gambar diatas yaitu entrance region dan Fully develop region. dengan pemahaman saya, entrance dan fully develop akan dijabarkan sebagai berikut
Entrance Region: saat fluida baru memasuki pipa, fluida tersebut akan mempunyai profil yang berubah ubah semakin kesini, profil kecepatan fluida yang mendekati dinding pipa akan semakin mendekati nol dan yang paling jauh dari dinding pipa akan semakin maksimal. distance dari perubahan tersebut disebut entrance region
Fully Develop Region: setelah profil berubah-ubah, profil akan menemukan dtitik dimana profil akan tetap konstan bentuknya seperti gambar diatas, area dimana profil konstan inilah yang disebut dengan area fully develop.
kedua hal ini menurut saya terjadi dikarenakan sifat dari kontak fluida dan dinding dimana jika dinding dan fluida mengalir bersentuhan, maka kecepatan fluida yang menempel pada dinding itu akan sama dengan nol. tak lupa juga pak Dai menjelaskan tentang pengaruh viskositas dengan kedua hal tersebut yaitu semakin tinggi iskositas fluida yang mengalir maka semakin pendek entrance region nya dikarenakan semakin tinggi viskositas suatu benda maka semakin sulit terjadinya olakan.
Pertemuan ke 4: 8 April 2020
Pada pertemuan kali ini pak Dai menjelaskan lebih detail hal yang telah disinggung pada pertemuan sebelumnya, yaitu:
A. laminar Flow
B. Transition Flow
C. Turbulent Flow
ketiga konsep tersebut dihubungkan serta dijabarkan dalam Hukum Reynold serta bilangan reynold. Bilangan Reynold number atau yang lebih sering disebut dengan Reynold number menggambarkan perbandingan inertia force dengan frictional force. Reynold number ini juga menjadi patokan dalam bentuk olakan pada aliran fluida dimana semakin tinggi reynold number maka semakin besar pula olakan2 yang terjadi pada aliran. Pada bilangan Reynold yang tinggi, maka akan terjadi turbulen flow sedangkan pada bilangan reynold yang rendah maka akan terjadi laminar flow Pak dai juga menjelaskan lebih rinci tentang macam2 kecepatan pada turbulen, karakteristik turbulen serta hal apa yang mempengaruhi pressure drop pada turbulen
Pertemuan Ke 5 14 April 2020
Pada Pertemuan kali ini pak Dai memberikan Quiz yang berasal dari soal jawab mekanika fluida. berikut artikel hasil quiz saya dari no 1-6
Artikel no 1 Governing equation pada mekanika fluida
Dalam menganalisis mekanika fluida, dibutuhkan Governing equation. Governing Equation itu sendiri adalah persamaan yang mengatur gerak laku dari fluida. Ada 3 hal yang diperhatikan dalam Governing equaton yaitu: • Hukum kekekalan Energi : hukum ini berhubungan dengan energi yang masuk dan keluar dalam bentuk apapun didalam fluida. Hukum ini dijelaskan dengan persamaan (de/dt=W+Q) Energi yang keluar,masuk,dan tersimpan dalam sistem jumlahnya akan selalu sama walaupun dalam bentuk yang berbeda seperti panas,tekanan dan lainya • Hukum konservasi massa : hukum ini menjelaskan bahwa massa yang masuk pada sistem akan sama dengan massa yang keluar dari sistem (dm/dt= 0) • Hukum konservasi momentum : menjelaskan bahwa jika pada sistem diberikan gaya, maka partikel akan mengalami percepatan terhadap waktu hingga parikel memiliki kecepatan
Ketiga hal fundamental tersebut digunakan pada saat menganalisis sistem mekanika fluida dan sangan esensial untuk mendesain sistem dari mekanika fluida tersebut. Para engineer yang medesain rancangan mekanika fluida haruslah menguasai konsep2 fundamental seperti itu.
Artikel no 2 fenomena aliran laminar dalam saluran
Aliran viskos adalah aliran yang mempertimbangkan kekentalan dalam pertimbanganya. Pada aliran ini timbul tegangan geser pada aliran sehingga terjadi profil kecepatan yang berbeda pada setiap titik nya.Karena adanya tegangan geser ini pun, pada saat aliran awal masuk ke saluran kecepatan masih belum konstan atau bisa disebut (belum fully developed) hingga pada suatu titik, kecepatan mulai konstan dan pada saat inilah aliran sudah memasuki fase fullu developed.Pada kasus ini dapat diaplikasikan hukum Reynolds dimana hukum ini membandingkan perbandingan antara gaya inersia dengan viskositas cairan dan akan dihasilkan satuan berupa Reynold number dan dari sana dapat dikembangkan untuk mengetahui berapa panjang hydrodynamic entry length. Pada saat aliran awal memasuki saluran, kecepatan di semua titik ketinggian nya sama, dan profil mulai berubah di area developing flow ini terjadi karena aliran mulai dipengaruhi oleh gaya geser dari dinding. Dan saat sudah memasuki area fully developed, profil kecepatan akan tetap.
Artikel no 3 Fenomena Aliran Turbulen dalam saluran
Aliran terbagi menjadi 2 yaitu aliran turbulen dan laminar. Untuk dapat menganalisisnya dapat digunakan Reynold Number. Reynolds number menggambarkan perbandingan antara gaya inersia dan viskositas fluida. Semakin besar gaya inersia maka semakin besar pula Reynold numbernya. Aliran turbulen adalah jika Inersia berbanding viskositas nya sangat besar atau >4200 sehingga karena gaya inersia nya lebih dominan, maka terjadi lah olakan2 karena lemahnya gaya tahan dari viskositas untuk melawan gaya inersia.
Gaya inersia yang besar ini mengakibatkan lebih panjangnya entrance length yang lebih jauh, karena dibutuhkan waktu yang lebih lama untuk membuat aliran ini menjadi stabil Kembali.
Artikel no 4 Aplikasi pompa untuk memindahkan air ke tempat yang lebih tinggi untuk menanggulangi pressure drop
Seperti yang kita tahu, pressure drop adalah peristiwa turunya tekanan dari satu titik ke titik lainya. Pressure drop terjadi karena beberapa faktor, namun dalam kasus ini pressure drop terjadi karena adanya perbedaan ketinggian.
Jika dianalisis menggunakan nalar, adanya perbedaan ketinggian mengharuskan aliran mengalir melawan gravitasi (jika keatas) dan searah dengan gravitasi (jika kebawah). Adanya gaya lawan dari gravitasi ini mengakibatkan turunya kecepatan aliran yang akan berakibat pada turunya tekanan dalam fluida
Hal inilah yang sering dihindari dalam industri, kebanyakan industry yang mengharuskan memindahkan fluida ke tempat yang lebih tinggi (dengan pipa miring) menggunakan bantuan pompa untuk menjaga tekanan fluida yang turun. Pompa berfungsi sebagai alat yang memberikan tekanan pada aliran fluida, hal ini sangat membantu karena jika tanpa bantuan pompa, tekanan dalam pipa akan semakin turun atau bisa sampai 0.
Artikel no 5 Sub layer viskos pada aliran pipa turbulen
Viskos sub layer adalah lapisan tipis yang menempel pada dinding saluran. Pada aliran turbulen sub layer inilah yang menghasilkan gaya gesek (juga dipengaruhi oleh koefisien gesek dinding) dan pada kasus ini energi turbulen ini bertransformasi menjadi energi panas. Namun sub layer viskos sendiri lebih di dominasi oleh laminar daripada turbulen, sehingga pada sub layer viskos ini tegangan tubulen sangat kecil dan tegangan ini akan menjadi energi panas seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya.
Maka dari itu, para engineer sering kali berupaya untuk mengatur ketebalan pada sub layer viskos untuk meminimalisir kerugian yang diakibatkan kehilangan energi pada fluida.
Artikel no 6. Pengaruh gaya gesek dinding terhadap pressure drop
Gaya gesek adalah gaya yang melawan arah gerak dikarenakan adanya gesekan yang ditimbulkan antar permukaan benda dan gaya normal yang menekan kedua permukaan tersebut. Dalam kasus benda solid, besarnya gaya gesek berbanding lurus dengan koefisien gesek permukaan dan gaya normal benda tersebut (massa dikali dengan gaya gravitasi) contohnya meja yang digeser terasa berat karena gaya gesek yang melawan gaya pendorongnya besar.
Pertemuan ke 6: 15 April 2020
Pertemuan kali ini pak dai menjelaskan tentang teori minor loses. Minor loses dapat disimpulkan sebagai sebuah kerugian. Kerugian dibagi menjadi minor loses dan mayor loses, pada pertemuan kali ini spesifik lebih membahas minor loses. minor loses biasanya terjadi karena dua hal yaitu karena adanya perubahan luas penampang dan adanya belokan (Elbow). hal ini biasanya mengakibatkan perubahan kecepatan yang disertai dengan perubahan tekanan.
Untuk memahami hal ini secara lebih lanjut, Pak dai menginstruksikan untuk membuat simulasi tentang minor loses dengan membuat pipa yang penampangnya diperbesar
Hasil simulasi menunjukan bahwa adanya perubahan tekanan yang terjadi akibat perubahan luas, dengan begitu terkonfirmasi bahwa minor loses terjadi saat ada perubahan penampang.
Pertemuan ke 7 : 21 April 2020
Pada Pertemuan kali ini, Bang agil mendemonstrasikan penelitianya tentang perubahan energi kinetik pada air menjadi energi mekanik pada roda air. Air yang bergerak tersebut memiliki energi kinetik dan momentum untuk menggerakan kincir air sehingga berputar. dikarenakan adanya blade kincir air yang menahan laju air tersebut, terjadi perbedaan ketinggian antara air yang sudah melewati kincir air tersebut dengan air yang belum melewatinya. Menurut riset, hal ini menimbukan energi potensial disebabkan perbedaan ketinggian tersebut.
selanjutnya pak Dai memberikan soal untuk dipahami dan dicoba untuk dikerjakan.
Pertemuan 8: 22 April 2020
Pada pertemuan ke 8 ini pak Dai memberi kesempatan kepada setiap mahasiswanya untuk mereview hasil kontribusi nya di website ini serta menjelaskan teori yang paling mereka pahami dengan pemahaman mereka.
setelah itu pak Dai mereview maeri sesudah uts yaitu flow dynamics. Flow dynamic dibagi menjadi dua bagian yaitu
Internal flow External flow
Internal flow adalah aliran yang dibatasi dinding seperti aliran dalam pipa. sedangkan external flow adalah aliran yang boundarynya tidak dibatasi benda padat. pada kesempatan ini pula, pak dai memberikan tugas untuk melakukan aplikasi external flow atau internal flow pada bidang teknik dengan deadline satu minggu sebelum uas.
Summari pertemuan 9: Selasa 28 April 2020
Pada pertemuan kali ini diawali dengan penjelasan kontribusi setiap mahasiswa di website ini serta menjelaskan teori yang paling dimengertinya. Pak Dai juga menjelaskan aplikasinya pada kehidupan nyata tentang minor losses dan major losses. pak dai juga menceritakan tentang aliran turbulen yang dapat dimanfaatkan dan berguna dalam kehidupan sehari-hari
Lalu pak Dai melanjutkan menjelaskan tentang bab 9 mengenai external flow. external flow adalah aliran fluida yang tidak dibatasi dinding boundary. dan dalam konteks ini, external flow menganalisa aliran yang menerpa suatu objek. dibahas juga efek viscous terhadap reynold effect.
selanjutnya pak Dai menjelaskan tentang airfoil beserta perbedaan tekanan di tiap- tiap daerahnya dimana tiap titik pada airfoil memiliki tekanan yang berbeda, hal ini dapat dilihat menggunakan simulasi CFD
Summary pertemuan 10: 29 april 2020
Pada pertemuan kali ini pak Dai menjelaskan tentang external flow yaitu flow immersed body. sebagai contoh, flow over immersed body adalah aliran udara yang mengalir menabrak sekaligus melewati benda padat seperti motor yan melaju, bangunan yang diterpa angin, dan lainya. pak dai memberikan ilustrasi pada airfoil sayap pesawat. oada airfoil pesawat terjadi dua tegangan:
tegangan normal: tegangan ini adalah tegangan yang membuat pesawat lifting keatas Tegangan geser: tegangan yang disebabkan hambatan atau drag
lalu diberikan contoh external flow pada mobil pada streamline oleh bang Edo pada program CFDSOF dengan memasukan model geometry mobil tersebut
setelah dilakukan simulasi didapatkan vortex setelah fluida mengalir melewati mobil tersebut. dan fluida tersebut bervariasi tergantung besarnya reynold numbernya serta model 3d nya.
Tugas Besar : Analisa external flow pada helm sepeda dan motor balap
Helm adalah alat pelindung diri yang vital untuk melindungi kepala dan meminimalisir cedera selama balapan. namun, seiring berkembangnya teknologi, helm memiliki fungsi lain yaitu sebagai suatu alat yang mengandung teknologi aerodinamika. dikarenakan secara alamiah, kepala manusia tidak aerodinamis, maka helm dapat membantu hal tersebut dengan desain nya . Desain helm dalam "riding racing seperti" motor dan sepeda dibuat sebagaimana mungkin agar aliran udara disekitar helm stabil dan resistansi udara sekecil mungkin. Untuk balap motor sendiri, helm diharuskan memiliki drag yang kecil agar efisiensi bahan bakar dan akselerasi dapat maksimal, serta helm harus stabil saat melaju di kecepatan tinggi, serta desain harus dibuat agar aliran udara dari windshield dapat selaras dilanjutkan ke helm.
Sedangkan untuk balap sepeda, contohnya balap sepeda triatlon seringkali resistansi angin menjadi musuh utama bagi para pembalap sepeda dikarenakan jarak yang mereka tempuh sangat jauh, maka apabila menurunkan sedikit saja resistensi udara maka akan sangat menghemat tenaga dan akselerasi. Maka dari itu, helm dan aerodinamikanya sering kali menjadi kunci kemenangan bagi pembalap sepeda. Gaya hambat udara sendiri adalah sejumlah gaya yang menghambat pergerakan benda padat yang melalui fluida. bentuk gaya hambat yang paling umum adalah gaya gesek dan gaya tekan. Untuk itu, helm harus memiliki profil khusus tersendiri demi meminimalisir gaya hambat ataupun drag tersebut.
Untuk itu saya ingin menganalisis external flow yang tejadi pada desain kedua helm tersebut. khusus untuk desain balap motor, saya spesifik ingin meninjau helm balap motogp yang didesain untuk melaju hingga 3ookm per jam. Sedangkan untuk helm sepeda, saya ingin meninjau jenis aero helmet yang digadang-gadang dapat meningkatkan akselerasi dan efisiensi tenaga dibandingkan helm lainya
