User:Muhammad Afdhal Pradisto

بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْ

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

BIODATA DIRI

Nama : Muhammad Afdhal Pradisto

NPM : 1806181703

Fakultas/ Jurusan : Teknik/ Teknik Mesin

Tempat dan Tanggal Lahir : Jakarta, 11 Oktober 2000

Pertemuan Mekanika Fluida 1 : 31 Maret 2020

Pada pertemuan mekanika fluida hari ini materi yang di berikan adalah aliran viskositas dan simulasi aliran tersebut dari software CFD. Materi aliran viskositas divisualisasikan persamaan dan definisi dari aliran viskositas sendiri yaitu rasio perbandingan antara gaya intensitas dan gaya viskos. Penyampaian materi ini disampaikan melalui aplikasi Zoom oleh Bang Edo.

Selanjutnya Bang Edo menerangkan tentang Aplikasi CFD-SOF yaitu Aplikasi yang berguna untuk melakukan simulasi fluida.

Bang Edo menjelaskan penggunaan aplikasi CFD-SOF ini dari awal dengan mencontohkan suatu kasus yaitu simulasi aliran laminar 2D dengan mengaplikasikan aliran viscous.

Bang Edo memberikan materi dan pengenalan terhadap Aplikasi CFD-SOF ini secara efektif dan jelas.

Berikut merupakan summary dari pertemuan hari ini dan dokumentasi dari simulasi CFD-SOF.

Simulasi CFD-SOF

Dalam simulasi dibuat geometri 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.

Berikut hasil dari COD-SOF yang telah dibuat

Pertanyaan dari asdos:

1. Apa itu entrance region/aliran masuk?

2. Apa itu fully developed flow/aliran berkembang sempurna?

3. Apa itu entrance length?

4. Apa pengaruh viskositas? dan pengaruh pressure drop dalam pipa?

5. Bagaimana cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen?

Jawaban

1. Apa itu entrance region/aliran masuk?

Area pintu masuk saluran mikro sesuai dengan bagian saluran di mana kecepatan dan atau suhu tidak sepenuhnya berkembang. Hal ini bergantung pada kondisi di pintu masuk dan di mana lapisan batas meningkat hingga mengisi seluruh bagian melintang pipa.

2. Apa itu fully developed flow/aliran berkembang sempurna?

Aliran yang berkembang sempurna terjadi ketika efek viskos akibat tegangan geser antara partikel fluida dan dinding pipa menciptakan profil kecepatan yang berkembang sepenuhnya. Agar hal ini terjadi, fluida harus berjalan melalui pipa lurus. Selain itu, kecepatan fluida untuk aliran yang berkembang penuh akan berada pada titik tercepat di garis tengah pipa (persamaan 1 aliran laminar)

3. Apa itu entrance length?

Entrance length adalah jarak yang ditempuh aliran setelah memasuki pipa sebelum aliran berkembang sepenuhnya, untuk mencapai kecepatan maksimum bagian penampang 99% dari besaran yang dikembangkan sepenuhnya ketika aliran yang masuk seragam.

4. Apa pengaruh viskositas? dan pengaruh pressure drop dalam pipa?

- Viskositas sendiri dapat diartikan kepekatan fluida yang dapat menjelaskan besar kecil sentuhan dalam fluida. Dalam pipa semakin besar viskositas semakin sulit fluida dalam pipa untuk bergerak.

- Sebagai contoh jika fluida berupa air dan oli dialirkan dalam suatu pipa, maka air akan lebih cepat mengalir karena viskositas air lebih kecil dari oli dan molekul air yang bersentuhan dengan area pipa lebih cepat mengalir.

- Pressure drop dideskripsikan penurunan tekanan dari satu titik dalam sistem contohnya pipa ke titik lain yang memiliki tekanan lebih rendah. Dalam aplikasinya pada pipa pressure drop meningkat sebanding dengan gesekan dalam jaringan pipa, begitupun sebaliknya.

5. Bagaimana cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen?

                                                     ΔP = f.1/2.l/D.ρ.V^2  

                                                           f = 64/Re

Keterangan :

ΔP = Pressure drop (perbedaan tekanan) (Pa)

l = Panjang pipa pengukuran tekanan (m)

D = diameter pipa (m)

ρ = Densitas fluida (kg/m^3)

V = Kecepatan aliran fluida (m/s)

Re = Bilangan Reynold : Laminar (<2100) Turbulen (>2100)

Pertemuan Mekanika Fluida 2 : 1 April 2020

Pada pertemuan hari ini Pak Dai memberikan materi mengenai konservasi apa saja yang terdapat pada mekanika fluida diantaranya konservasi massa, konservasi momentum, dan konservasi energi. Konservasi adalah apabila suatu benda dapat bergerak dengan adanya suatu energi kinetik (Ek) dan energi potensial (Ep). Konsep konservasi tersebut diaplikasikan kepada massa, momentum, serta energi pada mekanika fluida.

Berikut persamaan untuk konservasi - konservasi tersebut :

dari persamaan tersebut dapat diturunkan untuk mendapatkan persamaan naviar stoke, persamaa naviar stoke sendiri dapat diaplikasikan pada aliran laminar sebagai contohnya. Materi hari ini Pak Dai juga menjelaskan mengenai entrance region yaitu aliran masuk fluida tetapi belum sepenuhnya berkembang, kemudian fully developed flow yaitu aliran fluida yang telah memiliki kecepatan berkembang sepenuhnya pada pipa sebagai contoh, entrance length yaitu jarak yang ditempuh suatu fluida setelah memasuki inlet sebelum berkembang sepenuhnya.

Hari ini bang Edo memberikan tutorial pada Paraview untuk menghasilkan grafik yang lebih halus pada hasil simulasi aliran pipa, dengan cara memperbanyak grid pada bagian base mesh. Bang edo juga menjelaskan mengenai pressure drop dengan menggunakan calculator pada Paraview.

Lalu,Pak Dai juga memberikan latihan mengenai kasus aliran incompressible laminar flow untuk disimulasikan pada CFD-SOF dengan gambaran kasus sebagai berikut.

Pertemuan Mekanika Fluida 3 : 7 April 2020

Pada pertemuan kali ini membahas tentang goverment equation,goverment equation merupakan persamaan yang mengatur kegiatan suatu fluida. contohnya yaitu pada persamaan Re= inertia force / friction force maka dapat dikatakan semakin besar bilangan Reyold maka semakin besar inersia dan semakin kecil viskos nya. Oleh karna itu kita dapat mengetahui bahwa pada suatu aliran yang bersifat inviscid atau aliran pada enterance region viskos dapat diabaikan. sementara pada keadaan aliran fully development peranan gaya viskos lebih berpengaruh.

Pada kasus ini inersia memiliki penting dalam penentuan panjang enterance length. Semakin rendah inersia makan semakin mudah mencapai keadaan aliran erkembang sempurna. hal itu disebabkan karena inersia berbanding lurus dengan Reynold number. Sama halnya dengan inersia, efek viskos juga memiliki peranan penting dalam panjang enterance region. cairan yang lebih encer lebih lambat mencapai keadaan aliran berkembang sempurna karena cairan yang lebih encer memiliki viskositas yang kecil dan menyebabkan nilai Re semakin besar yang berpengaruh pada bertambahnya nilai le.

Pertemuan Mekanika Fluida 4 : 8 April 2020

Pada pertemuan kali ini membahas tentang hubungan lapisan aliran fluida terhadap Reynold number. Jika menggunakan persamaan Re = inersia force/friction force, maka didapatkan bahwa semakin besar inersia maka semakin besar juga Rynold number yang didapatkan, sehingga semakin lama untuk mencapai keadaan fully development. Berkebalikan dengan itu, semakin besar viskositas maka semakin kecil bilangan Reynold dan semakin cepat mencapai keadaan aliran berkembang sempurna. dan hubungannya dengan jenis- jenis aliran ada 3 macam yaitu 1)Laminar = Memiliki lapisan fluida berlapis-lapis yang tersusun secara parallel dan tidak bertabrakan satu sama lain (tidak terjadi perpotongan antar lapisan fluida).2)Transisi = Memiliki bentuk lapisan menyerupai osilasi dan terkadang terdapat perpotongan antar lapisan fluida akbat ketidakstabilan aliran. Aliran ini merupakan pembatas antara aliran laminar dan aliran turbulen.3)Turbulen = Terjadi ketidakteraturan pada aliran lapisan fluida yang mengakibatkan terjadi perpotongan antar lapisan.

Dalam aliran turbulen kecepatan berfluktuasi secara cepat atau rapid. ada 3 komponen yang mempengarugi velocity yaitu tekanan, gaya gesek, dan temperatur. Kecepatan yang terjadi Pada aliran ini menyebabkan kerumitan dalam menyelesaikan persoalan secara analistik. Kecepatan pada aliran turbolen sangat bergantung pada tegangan geser. Untuk menemukan tegangan geser diperlukan besar gesekan yang terjadi pada fluida dan dinding, untuk mendapatkan besar gesekan terlebih dahulu harus mengetahui distribusi perubahan kecepatan, karena itu kita harus mempertimbangkan gesekan untuk mengetahui tegangan gesernya. Untuk mendapatkan tegangan geser harus mendapatkan keceatan lokal atau kecepatan sesaat (Va) terlebih dahulu. Kecepatan lokal memiliki rumus, Va= Vbar + V' , dimana Vbar adalah kecepatan rata-rata dan V' adalah kecepatan fluktuasi.Dimana interval waktu, T, jauh lebih lama dari periode fluktuasi terpanjang, tetapi jauh lebih pendek dari ketidakstabilan kecepatan rata-rata.Tegangan geser dalam aliran turbulen tidak hanya sebanding dengan gradien dari kecepatan rata-rata waktu. itu juga mengandung kontribusi karena acak fluktuasi komponen kecepatan x dan y. Kepadatan terlibat karena momentum transfer cairan dalam pusaran acak (eddies). Meskipun besarnya relatif dibandingkan tegangan geser laminar ke tegangan geser turbulen adalah fungsi kompleks tergantung pada suatu aliran spesifik.

Pertemuan Mekanika Fluida 5 : 14 April 2020

Aliran Laminar dan Pengaruh terhadap Wind Tunnel

Pengaruh jenis Aliran terhadap Profil Kecepatan yang dipengaruhi Kinematik Viskos dan Fully Developed Flow diantara Dua Plata

Contoh 3.4. Tertulis bahwa aliran tersebut adalah Aliran Laminar yang terletak diantara dua plat dan soalnya adalah mencari profil kecepatannya dari aliran tersebut.

Disini ada pengaruh kinematik viskos dan fully developed flow juga terhadap profil kecepatan. Konsep yang harus dipahami dari soal ini, diawali dengan Aliran Laminar itu sendiri. Aliran Laminar merupakan suatu aliran dengan Reynold Number dibawah 2300. Dan aliran turbulen dengan Renold Number diatas 4000.

Perbedaan Jenis Viskositas Dinamik dan Pengaruhnya terhadap Entrance Length serta Kecepatan Fluida

Pada aliran suatu aliran fluida baik cairan atau gas terdapat berbagai jenis, hal tersebut mempengaruhi viskositas tentunya. Viskositas sendiri pada fluida cair dihasilkan oleh gaya kohesi antar molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas muncul sebagai akibat tumbukan antar molekul gas. Viskositas dinamik berarti fluida tersebut dialirkan dalam suatu area yang dimana satu jenis viskositas dan viskositas lain memiliki properti dan karakteristik berbeda ketika dialirkan.pengertian lain viskositas adalah kekentalan dari fluida dimana hal tersebut menyebabkan tegangan geser saat fluida dialirkan. Tegangan geser ini sebanding dengan besarnya viskositas fluida, dampak dari semakin bertambahnya tegangan geser akan mempengaruhi kecepatan dari fluida itu sendiri. Kemudian hubungannya dengan entrance length adalah jarak untuk suatu aliran fully developed semakin panjang karena kecepatan fluida tidak dapat mengalir sesuai tekanan atau gaya yang diberikan karena terpengaruh tegangan geser.

Kondisi pada aliran turbolen

Tegangan geser pada aliran turbolen merupakan fungsi dari density. dalam aliran turbolen terdapat viscous sublayer yang merupakan aliran tipis pada aliran turbolen yang merupakan aliran laminar yang terletak pada dinding. Maka untuk mendapatkan ketebalan viscous sublayer maka digunakan tegangan geser dinding dan juga density karena pada aliran turbolen density sangat berpengaruh. Pada umumnya aliran turbolen memiliki bilangan reynold (Re) diatas 4000 karena memiliki kecepatan aliran yang lebihh tinggi daripada aliran laminar pada keadaan fully developed

Orifice Meter dalam Menentukan Kehilangan Aliran Fluida

Orifice meter adalah satu set alat yang diletakan di suatu pipa untuk menghambat aliran fluida dan menimbulkan pressure drop. Pengukuran laju aliran didapat dari perbedaan tekanan karena adanya pressure drop tersebut. Metode pengukuran ini disebut inferential atau rate meter. Jadi tidak langsung mengukur quantity fluida.

Orifice meter digunakan untuk mengetahui material balance suatu proses, sehingga dapat menghitung losses atau gain yang timbul. Alat ukur yang paling penting adalah alat ukur aliran (flowmeter), karena menyangkut perhitungan laba rugi perusahaan, pajak dan royalty. Orifice meter adalah salah satu alat ukur standar untuk pengukuran aliran liquid dan gas, karena biayanya tidak mahal, dan dapat melayani kapasitas aliran yang kecil ataupun besar dengan ketelitian yang cukup tinggi.

Fluida yang dihitung adalah fluida alir yang masuk kedalam flow meter. Jenis orifice meter yang banyak dipakai dan sudah memiliki standar, antara lain berbentuk : concentric, square edge, flange tap orifice meter. Selain orifice plate, Flow nozzle dan venturi tube juga masuk kedalam jenis flow meter ini. Agar dapat dipakai untuk pengukuran, alat ini perlu di kalibrasi secara empiris.

Viscous Sublayer dan Pressure Drop

Perbedaan pertama terdapat pada rumus yang digunakan untuk mencari pressure drop jika di di aliran laminar melibatkan efek viskos makan pada aliran turbolen menggunakan density. Perbedaan kedua terletak pada rumus yang digunakan untuk mencari friction factor. pada aliran turbolen melibatkan kekasaran permukaan.

Pertemuan Mekanika Fluida 6 : 15 April 2020

Pada Pertemuan kali ini Kita Membahas Tentang aliran turbulen Pada aliran ini perhitungan sangat sulit dilakukan. Kebanyakan data didapatkan dari hasil percobaan dan rumus semi-empiris. Sering kali perlu untuk menentukan head loss yang terjadi dalam pipa, sehingga persamaan energi masuk dan energi keluar dapat digunakan. Head loss adalah kerugian tekanan atau pressure drop yang terjadi pada aliran internal dalam pipa. Head loss dibagi menjadi bagi menjadi 2 bagian besar yaitu head loss major dan head loss minor. Head loss yang terjadi akibat efek viskos pada aliran pipa lurus disebut head loss major, dimana mayor head loss sangat bergantung pada τw (wall shear stress).Minor loses adalah penurunan tekanan (pressure drop) yang terjadi pada beberapa komponen pendukung saluran seperti fitting, valve ,elbow, inlet, outlet. Head loses minor dijumlahkan dengan Head loses mayor untuk mendapatkan minor loses total. Minor loss yang paling mudah diibaratkan adalah valve. Pada valve pola aliran, analisis teoritis untuk menentukan detail dari aliran masih belum memungkinkan. Jadi, untuk menentukan detail tersebut didapatkan dari data eksperimen.

Kita dapat mengetahui jika Aliran yang memiliki nilai Reynold number yang cukup besar inersianya lebih berpengaruh daripada viskositas dan pada kasus ini juga nilai pressure drop dan head loss berbanding lurus dengan tekanan dinamik sehingga koefisien loss tidak bergantung pada Reynold number. Karena itu koefisien loss hanya bergantung pada geometri , sehingga rumus minor head loss terkadang berhubungan dengan equivalent length (leq).

Tetapi kita lebih sering menggunakan metode coefficient loss yang nilainya bergantung pada geometri. Perubahan diameter pipa kadang tidak diperhitungkan dalam perhitungan head loss fully developed seperti contoh pada sistem pipa daerah inlet (dari reservoir ke pipa). Perubahan diameter besar dan ke kecil kadang terjadi secara tiba-tiba dan kadang secara agak halus. Bentuk dari perubahan diameter itu yang mempengaruhi coefficient loss seperti yang terlihat pada gambar. Bentuk yang memiliki ujung yang lebih halus memiliki nilai coefficient loss yang lebih rendah, sementara jika ujungnya tajam, fluida akan berbelok secara tiba-tiba dan akan menyebabkan coeficient loss nya lebih besar. Sehingga dapat disimpulkan ingin mengurangi head loss pada area enterance dan outlet maka dapat ditambahkan radius pada ujung perubahan diameter.

Pertemuan Mekanika Fluida 7 : 21 April 2020

Pada Pertemuan kali ini Pak Dai memberikan kesempatan bagi bang Agil m'16 untuk menyampaikan materi dari skripsi beliau mengenai konversi energi air ke mekanikal energi. Konsep tersebut adalah gaya yang ditimbulkan oleh air menyebabkan gerakan blade turbin air akibat perubahan momentum. Dengan energi kinetik menyebabkan perubahan momentum dan energi potensial terjadi karena perbedaan ketinggian H.

Pertemuan Mekanika Fluida 8 : 22 April 2020

Pada pertemuan ini masing-masing mahasiswa menjelaskan tentang hal yang paling dipahami selama belajar mekanika fluida. saya menyimpulkan dari soal minor losses.

Minor losses adalah, energi yang hilang dari fluida di sebabkan oleh perubahan bentuk lokal dari saluran, seperti: perubahan luas penampang, katup, belokan dan orifice. Minor losses terjadi karena aliran yang mengalir mele$ati bentuk lokal dari saluran mengalami perubahan kecepatan, arah atau besarnya, maupun keduanya, semakin kompleks enterance dari suatu sistem pipa maka semakin sulit juga aliran itu berbelok sehingga aliran terfokus ditengah, sementara didinding area enterance terbentuk separated flow yang mempersempit aliran pada titik enterance. Karena sempit maka aliran akan bertambah cepat dan tekanan berkuang. Setelah masuk tekanan tidak akan Kembali seperti semula melainkan mengalami pressure drop akibat dari nilai inersia yang semakin besar akibat akselerasi kecepatan. Sehingga semakin tajam belokan aliran maka semakin tinggi nilai inersia dan menyebabkan nilai dari coefficient factor semakin besar.

Pertemuan Mekanika Fluida 9 : 28 April 2020

Pada pertemuan hari Pak Dai memberikan pengantar mengenai materi eksternal flow. Pada aliran eksternal flow terdapat medan aliran yang terjadi pada sekitar benda yang dilewati fluida dan terdapat gradient aliran fluida. Dalam gradient terdapat nilai + dan - yan menandakan gradien naik dan gradien turun. Dan para mahasiswa dipersilahkan menjelaskan salah satu materi yang Sudan ditulis pada wikipage masing-masing.

Pertemuan Mekanika Fluida 10 : 29 April 2020

Pada pertemuan hari ini Pak Dai memberikan penjelasan lebih lanjut mengenai eksternal flow, dimana dalam aplikasi pada sayap pesawat terdapat dua tegangan yaitu:

Tegangan Normal : aliran akan memberikan gaya karena distribusi tekanan dan menyebabkan lift pada pesawat.

Tegangan Geser : dimana gaya tersebut akan menimbulkan hambatan bagi benda yang dilalui atau drag.

Tugas Besar : Pengaruh Gaya Hambat Terhadap Kereta Maglev

Kerta Maglev atau Magnetic Levitation yang artinya adalah kereta yang mengambang secara magnetis. Sering juga disebut kereta api magnet. Prinsip dari kereta api ini adalah memanfaatkan gaya dorong oleh motor induksi. Cara kerjanya adalah adanya dorongan ke depan dilakukan melalui interaksi antara rel magnetik dengan mesin induksi yang juga menghasilkan medan magnetik di dalam kereta. Kereta api ini juga memanfaatkan gaya angkat magnetik pada relnya sehingga terangkat sedikit ke atas. Kereta Maglev mengambang kurang lebih 10mm di atas rel magnetiknya. Hal itu yang membedakan dengan kereta biasanya yang menggunakan roda. Kereta yang menggunakan roda mengalami hambatan karena adanya gesekan antara roda dengan rel kereta. Sedangkan Kereta Maglev ini mengubah hal tersebut menjadi gaya hambat terhadap fluida. Hal itu menyebabkan kereta ini bisa melaju dengan lebih cepat. Kereta ini mampu melaju dengan kecepatan sampai 650 km/jam.