Difference between revisions of "Valve - Yoga Satrio Bramantyo Priambodo"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
(Pertemuan 2 - Kamis, 19-11-2020)
(Pertemuan 2 - Kamis, 19-11-2020)
Line 158: Line 158:
 
Kemudian saya lakuan simulasi berdasarkan data diatas dengan start time = 100 dan stop time sebanyak 200. Intervals saya set sebanyak 500x dengan metode dassl yang memiliki toleransi sebanyak 10^-6. Berikut adalah hasil simulasi dengan grafik perubahan volume pada ketiga tangki diatas.
 
Kemudian saya lakuan simulasi berdasarkan data diatas dengan start time = 100 dan stop time sebanyak 200. Intervals saya set sebanyak 500x dengan metode dassl yang memiliki toleransi sebanyak 10^-6. Berikut adalah hasil simulasi dengan grafik perubahan volume pada ketiga tangki diatas.
 
[[File:Ysbp 5 7.jpg|600px|thumb|center]]  
 
[[File:Ysbp 5 7.jpg|600px|thumb|center]]  
 
Berikut ini adalah text view dari simulasi yang saya lakukan
 
[[File:Ysbp 5 11.jpg|600px|thumb|center]] 
 
  
 
Dari grafik diatas dapat terlihat bahwa tank satu mengalami penurunan sementara pada tank tiga mengalami kenaikan seiring berkurangknya tank satu hingga mencapai di titik puncak pada volume sebesar 6,5 m^2. Dimana pipa dua juga mengalami sedikit penurunan sampai akhirnya naik lagi setelah diisi oleh aliran air dari tank satu.
 
Dari grafik diatas dapat terlihat bahwa tank satu mengalami penurunan sementara pada tank tiga mengalami kenaikan seiring berkurangknya tank satu hingga mencapai di titik puncak pada volume sebesar 6,5 m^2. Dimana pipa dua juga mengalami sedikit penurunan sampai akhirnya naik lagi setelah diisi oleh aliran air dari tank satu.
Line 168: Line 165:
  
 
   
 
   
File telah saya kirim ke gdrive dengan tautan sbb:
+
 
https://drive.google.com/drive/folders/1BclrN1H1ndu9ORW41gNeWjIz1-XhRB6V?usp=sharing
 
  
  

Revision as of 14:02, 26 November 2020

PROFIL

Nama  : Yoga Satrio Bramantyo Priambodo

NPM  : 1806181722

Kelas  : Sistem Fluida-03

Pertemuan 1 - Kamis, 12-11-2020

Pada pertemuan kali ini, materi yang dibahas adalah mengenai valve, sembari mereview materi tentang mekanika fluida terutama tentang aplikasi CFDSOF. Valve adalah suatu bagian pada pipa yang fungsu utamanya untuk mengatur, membuka, memulai dan menghentikan suatu aliran fluida.Adapun, CFDSOF itu sendiri berfungsi untuk memberikan suatu visualisai tentang aplikasi aliran fluida baik internal maupun eksternal. Tentunya banyak sekali kemudahan yang didapat dalam meggunakan aplikasi CFDSOF, diantaranya adalah: Mempermudah kalkulasi saat menghitung yang kaitanya dengan aliran fluida, karena menggunakan simulasi sehingga tidak perlu mengeluarkan biaya yang besar dalam mencoba suatu rancangan yang kaitannya dengan pengaliran fluida, dan banyak juga kelebihan lainnya.

Salah satu fungsi valve adalah

1. Tempat start/stop suatu aliran.
2. Tempat untuk meregulasi sebuah aliran.
3. Menghindari terjainya backflow.

Fokus pertemuan kali ini adadalah mengenai valve, oleh karena itu untuk dapat mempermudah memahami tentang valve dan tentang bagaimana cara valve itu sendiri bekerja. Saya menggunakan aplikasi CFDSOF. Pada simulasi menggunakan aplikasi CFDSOF ini, saya bertujuan untuk melihat bagaimana valve itu bekerja dengan mencari pressure drop yang terjadi pada valve tersebut. Adapun pressure drop itu sendiri didapat dari adanya perbedaan pressure atau tekanan antara pressure pada inlet dan pressure pada outlet. Sehingga delta pressure yang didapat menandakan besaran pressure drop yang terjadi.

Berikut akan saya berikan step by step pada saat saya melakukam simulasi pada valve dengan menggunakan aplikasi dari CFDSOF. Dengan tujuan mencari pressure drop sesuai dengan deskripsi saya pada paragraf diatas.

Berikut adalah valve yang saya gunakan dalam melakukan simulasi ini:

Valve 1 YSBP.jpg

1. Pertama, meng-import file mesh tersebut kedalam CFDSOF, kemudian menyesuaikan ukuran ataupun scale-nya. Karena pada mesh yang telah saya unduh sebelumnya ukuranyan sudah di set sesuai dengan yang ada pada video tutorial, sehingga scaling tidak perlu dilakukan.

Step 1 1.png

2. Mengatur survace refinementnya menjadi 2, pada Geometry Mesh, kemudian meng-klik auotosize dimensions pada Box Mesh Dimension. Dengan demikian ukuran pada mesh akan ter-set sesuai dengan default, yang mana sudah sesuai dengan mesh pada video tutorial.

Step 2 1.jpg
Step 3 1A.jpg

3. Menentukan box mesh boundary, sumbu-x positif sebagai outlet, x negatif adalah inlet, y positif adalah wall dan sumbu sisanya adalah boundary.

Step 4 1.jpg

4. Mengatur Mesh Location sehingga posisinya terdapat di dalam cilinder pada valve, yang menandakan bahwa tempat tersebut dilalui oleh fluida. Kemudian klik opsi generate mesh pada menu paling bawah.

Step 5 1.jpg

5. Setelah mesh sudah ter-generate, lakukan checking pada mesh dengan menggunakan menu pada check mesh sampai ada indikator 'mesh ok'. Hal tersebut menandakan bahwa mesh yang di check tidak terdapat masalah secara geometris dan siap untuk dilakukan simulasi aliran fluida.

Step 6 1.jpg

6. Setelah mengatur geometri dan mesh, saya beralih ke model untuk menentukan jenis aliran fluida yang akan melalui valve tersebut. Pertema-tama saya menentukan simulation model terlebih dahulu dengan mengubah laminar menjadi RANS pada menu Turbulance, sehingga akan muncul menu Turbulance pada sidebar Model.

Step 7 1.jpg

7. Langkah selanjutnya adalah mengubah turbulance model dari standart ke SST k-w pada menu Turbulance pada sidebar.

Step 8 1.jpg

8. Kemudian mengatur boundary property, melalui menu Boundary Conditions. Dengan membuat inlet menjadi velocity inlet dengan velocity-nya sebesar 1 meter per second, kemudian membuat outlet menjadi outflow dengan boundaries lainnya dibuat default saja. Adapun velocity-nya dibuat menjadi 1 m/s menandakan bahawa adanya aliran fluida yang masuk melalui inlet dengan kecepatannya sebesar 1 m/s.

Step 9A 1.jpg
Step 9B 1.jpg

9. Setelah itu, kita dapat beranjak ke CFD-Solve untuk menjalankan simulasi kita pada valve seusai dengan parameter yang telah kita set (Model dll selain pada set penjelasan diatas dibuat menjadi default saja.). Pertama, yang saya lakukan pada menu CFD-solve adalah mengatur number of literationnya menjadi sebanyak 3000 literasi dan men-setting data writting control menjadi run time pada literasi ke-3000. Kemudian jalankan operasi run solver.

Step 10 1.jpg

Selama menunggu literai mencapai titik konvergen, akan terdapat grafik residual yang akan muncul pada monitor.

Step 11B 1.jpg

10. Rupanya pada model yang saya simulasikan, literasi sudah mencapai konvergen pada literasi ke 967 dalam waktu kurang dari 1 menit. Setelah mencapai konvergen, barulah dapat dilakukan alisis aliran fluida pada valve melalui menu CFD-Post yang kemudian akan dialihkan ke aplikasi paraview.

Step 11A 1.jpg

11. Berikut ini adalah tampilan model valve setelah di alihkan pada aplikasi paraview.

Step 12 1.jpg

12. Perlu diketahui pada aplikasi CFDSOF, besaran-besaran seperti kecepatan, tekanan dll sudah terset secara default sebagai besaran kinematik. Oleh sebab itu perlu dilakukan penurunan atau perhitungan menggunakan fitur kalkulator. Untuk mencari pressure drop diperlukan tekanan total pada inlet dan tekanan total pada outlet. Proses perhitungan untuk mencari pressure drop akan saya jabarkan satu per satu menggunakan aplikasi paraview ini. Step pertama yaitu mencari tekanan static (pstatic) terlebih dahulu dengan mengalikan pkinematik (p) dengan rho(p*).

Step 13 1.jpg

13. Setelah mengetahui pstatic, kita perlu untuk mencari pdynamic dalam kaitannya untuk mencari pTotal pada valve. Namun dalam mencari pDynamic diperlukan kecepatan atau magnitude U (Rumus pDynamic : 0,5*rho*magU^2) oleh sebab itu terlebih dahulu saya mencari magU. dengan rumus: sqrt(U_X^2+U_Y^2+U_Z^2).

Step 14 1 (2).jpg

14. Setelah magU diketahui, sekarang dapat mencari pdynamic menggunakan rumus sebelumnya.

Step 15 1.jpg

15. Tekanan total didapat dengan menjumlahkan pStatic dengan pDynamic

Step 16 1.jpg

16. Setelah itu, untuk menghitung pressure drop, diperlukan nilai tekanan spesifik pada titik inlet dan outlet. Oleh karena itu, saya melakukan ekstrak blok melalui menu alphabetical, kemudian mengklik inlet untuk memunculkan render titik inlet.

Step 17 1.jpg

17. Hal yang sama saya lakukan pada titik outlet.

Step 18 1.jpg

18. Kemudian, saya lakukan integrate variable untuk mengetahui besaran-besaran yang ada spesifik pada suatu titik yaitu pada titik inlet dan outlet. Disana terdapat pTotal pada inlet dan outlet yang mana dibutuhkan untuk mencari pressure drop. Dimana jumlah pTotalinlet dan pTotaloutlet secara berturut adalah 0,0010025 dan 0,000286522.

Step 19B 1.jpg
Step 20 1.jpg

19. Dengan menggunakan program excel untuk mengkalkulasi, didapatkan pressure drop yang terjadi pada valve adalah sebesar 0,000715978.

Step 21 1.jpg

Pada kesempatan kali ini saya akan melakukan suatu simulasi terhadap suatu valve. Dengan menggunakan beberapa pendekatan dan asumsi yang sama dengan simulasi sebelumnya namun dengan menggunakan tipe valve yang berbeda. Berikut ini adalah simulasi yang saya lakukan terhadap suatu valve tersebut:

Berikut ini adalah valve yang akan saya pakai pada simulasi kali ini:

Valve.jpg

1. Pada dasarnya cara yang saya gunakan adalah sama dengan simulasi sebelumnya. Tentunya langkah pertama adalah mengimport dan menscale ukuran pada valve.

Ysbp 4 4.jpg

2. Langkah selanjutnya adalah menset boundary condition pada valve. Setelah itu barulah melakukan mesh check. Pada valve ini ternyata maximal pada 1x mesh refinement sehingga bentuk dari mesh terlihat kurang bagus. (saya telah mencoba mesh refinement 2x dan 3x mesh menjadi berantakan.)

Ysbp 4 5.jpg

3. Setelah mesh ok. kemudian saya menyusun boundery properties

Ysbp 4 6.jpg

4. Kemudian, melakukan run solver pada CFD-Solve dan mensetting run time sebanyak 3000 literasi.

Ysbp 4 10.jpg
Ysbp 4 11.jpg

5. Setelah itu kembali, dialihkan ke aplkasi paraview. Secara singkat, dengan menggunakan rumus yang sama berdasarkan simulasi sebelumnya didapati nilai pressure drop sebasar 0,00215165.

Ysbp 4 16.jpg
Ysbp 4 18.jpg
Ysbp 4 18B.jpg
Ysbp 4 19.jpg

Pertemuan 2 - Kamis, 19-11-2020

Pada pertemuan kali ini, Pak Dai membahas kembali tentang bagaimana pentingnya pembelajaran sistem fluida dan juga bagaimana kelebihan menggunakan aplikasi seperti CFDSOF dan Openmodelica untuk mempermudah dalam memahami pembelajaran sistem fluida ini. Pada pertemuan kali ini juga diberikan pemaparan oleh senior yang sudah pernah menjalani pembelajaran sistem fluida ini dan sekarang ini sedang menekuni pembelajaran tentang aplikasi CFD. Salah satu kelebihan dari pengguaan aplikasi CFDSOF adalah :

1. Dapat mensimulasikan aliran fluida baik internal maupun external secara realtime/dinamik.
2. Pengamatan tidak terbatas pada satu titik saja.
3. Kemudahan secara kuantitaf, mempermudah perhitungan terhadap suatu elemen pada aliran fluida. Seperti mencari tekanan, rpm dll.
4. Lebih menghemat effort dibandingkan dengan melakukan experimen secara langsung seperti penghematan biaya, waktu, tempat, dll.

Kemudian pada pertemuan kali ini juga, Pak Dai memaparkan tentang tiga metode analisa pada sistem fluida yaitu sebagai berikut:

1. Experimental
2. Theoritical
3. Numerical (CFD)

Dimana masing-masing metode memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Metode experimental sekiranya memiliki kelebihan yaitu lebih actual dan real karena dilakukan secara langsung atau practical. Namun hal yang perlu untuk di pertimbangkan adalah memerlukan effortnya besar seperti pengeluaran/biaya, tenaga, waktu dll sehingga terlebih dahulu diperlukan persiapan yang sangat matang. Kemudian metode theoritical merupakan suatu instrumen untuk memverivikasi keyakinan yang kita miliki. Dimana dapat kita gunakan sebagai pembanding dalam melakukan suatu eksperimen yang berisfat practical. Dalam hal ini kekurangannnya adalah hanya bersifat teoritis tidak actual sehingga terkadang tidak atau kurang sesuai dengan yang di kehidupan nyata. Yang terakhir adalah metode numerik (CFD), sekiranya posisinya berada di antara metode experimental dan theoritical. Hal tersebut dikarenakan kelebihannya adalah sekilas hampir sama dengan experimental namun tidak se actual metode experimental karena ada beberapa fungsi kerja yang tidak bisa di jalankan oleh komputasi (keterbatasan/memiliki batasan) disamping itu effort yang dibutuhkan juga tidak sebesar experimental karena dapat dilakukan dimana saja, terutama zaman sekarang berkat adanya aplkasi seperti CFDSOF dan openmodelica metode numeric (CFD) menjadi lebih practical. Sementara disisi lain juga cukup teoritis walau tidak seteoritis metode theoritical. Dikarenakan kekurangan dan kelebihan masing-masing metode. Keberadaan metode tersebut adalah untuk saling melengkapi bukan untuk saling menggantikan sehingga sekiranya tidak ada metode yang lebih superior.

Kemudian juga terdapat pemaparan materi berdasarkan simulasi yang dilakukan oleh senior, dalam melaksanakan pembelajaran aplikasi CFD. Adapun experimen tersebut adalah simulasi pergerakan turbin udara yang di jalankan melalui aplikasi CFDSOF. Sehingga dapat tervisualisasikan bagaimana laju aliran fluida (udara) pada saat sudu/impeller pada turbin berputar. Pada sekitar sudu dalam bentuk airfoil, terdapat komponen aliran fluida seperti laju kecepatan, pressure, olakan dll.

Kemudian ada beberapa pertanyaan mengenai simulasi aliran fluida yang saya tangkap, berikut pertanyaan tersebut diantaranya:

1. Mengapa terdapat tiga impeller pada turbin tersebut tidak lebih (3+) atau kurang (3-)?
2. Pada saat turbin bergerak terdapat suatu olakan spesifik pada impeller turbin dan olakan tersebut berubah-ubah besarannya, mengapa demikian?

Hal tersebut sekiranya di jawab dengan cukup baik oleh senior dan ditambahkan oleh Pak Dai juga, berikut adalah jawaban yang saya tangkap:

1. Jumlah impeller tersebut adalah berdasarkan efisiensi terbesar. Tentunya telah dilakukan analisa terlebih dahulu tentang bagaimana jika diberikan n impeller pada suatu turbin dan didapati penggunaan banyak impeller yang paling ideal dengan efisiensi terbaik adalah pada saat menggunakan tiga impeller. Jadi pertimbangan banyaknya impeller adalah pada efisiensi turbin itu sendiri dengan mempertimbangkan adanya komponen-komponen seperti drag force, olakan dll. Sehingga didapati standar seperti banyaknya impeller pada pompa biasanya adalah 5 buah, impeller pada turbin angin ada 3 dan conoth lainnya.
2. Olakan teresbut terjadi dikarenakan adanya angel of attack dan terjadi karena adanaya separasi pada permukaan air foil/impeller. Separasi tersebut tidak lain adalah perbedaan layer atas dan bawah pada suatu airfoil atau impeller. Dengan demikian aliran fluida menjadi terhambat dan menimbulkan munculnya olakan yang berubah bergantung pada posisi dari airfoil. Diamana semakin besar angle of attack maka semakin besar juga olakan yang terjadi. Adapun olakantersebut sekiranya dapat diperkecil dengan mengindulce turbulen flow pada airfoil atau impeller.



Pada kesempatan ini saya melakukan beberapa simulasi menggunakan software modelica. Adapun simulasi yang saya lakukan ini adalah berkaitan dengan aplikasi dari materi sistem fluida. Berikut ini adalah tahapan dari simulasi yang saya lakukan.

A. Simulasi menggunakan 3 buah tangki

Pada simulasi kali ini,kemudian fitur fluid -> examples -> tanks -> three tanks. Dimana pada lembar utama openmodelica akan terdapat 3 buah tanki air beserta pipa yang telah tersusun seperti pada gambar berikut ini. Dimana bila diamati pada sistem tangki tersebut dihubungkan oleh garis penghubung menuju pipa. Dengan menggunakan asumsi adanya gravitasi positif kebawah pada pojok kanan sistem.

Ysbp 1 5.jpg

Dabat diamati bahwa sekiranya letak tangki satu dan tangki dua sejajar dengan tangki tiga sedikit lebih kebawah. Hal tersebut dikarenakan penempatan pipa pada settingan default menyatakan bahwa letak pipa tiga berada -1 pada koordinat sehingga membuat letaknya menjadi lebih kebawah dimana pipa satu dan dua terletak +2 terhadap koordinat pusat (0,0).

Ysbp 5 2.jpg

Kemudian, kita juga dapat melihat bagaimaan dimensi tank beserta pipanya yang sudah di set secara default. berikut ini adalah dimensi tangki yang sekiranya sama antara tangki satu, dua dan tiga.

Ysbp 5 6.jpg


Berikut ini adalah dimensi pipa, beserta lokasinya terhadap koordinat pusat (y=0) dimana pipa satu dan dua adalah sama (y=2) dengan pipa tiga yang berbeda sendiri karena letaknya adalah (y=-1) dari koordinat pusat.

Ysbp 5 3.jpg
Ysbp 5 4.jpg

Kemudian saya lakuan simulasi berdasarkan data diatas dengan start time = 100 dan stop time sebanyak 200. Intervals saya set sebanyak 500x dengan metode dassl yang memiliki toleransi sebanyak 10^-6. Berikut adalah hasil simulasi dengan grafik perubahan volume pada ketiga tangki diatas.

Ysbp 5 7.jpg

Dari grafik diatas dapat terlihat bahwa tank satu mengalami penurunan sementara pada tank tiga mengalami kenaikan seiring berkurangknya tank satu hingga mencapai di titik puncak pada volume sebesar 6,5 m^2. Dimana pipa dua juga mengalami sedikit penurunan sampai akhirnya naik lagi setelah diisi oleh aliran air dari tank satu.

Ysbp 5 10.jpg
Ysbp 5 9.jpg




Visit :

Yoga Satrio Bramantyo Priambodo