CFD - Asistensi ke -2 (kelompok 7)

Selasa, 24 april 2012
di Puskom FTUI

Mentor kelompok 7 : 

1. Almer Ibnu Farhan 
2. Diah Andra
3. Anin Prabu

Anggota Kelompok 7 :

1. Ayubi Lutfianto (1106139065)
2. Isnan Rifani (1106139411)
3. Moh. Lutfi S. (1106139506)
4. Taufik Ramuli (1106139866)
5. Yendri M. Bali (1106139903)

Pertemuan pertama kita membahas tentang turbulesi itu apa? contoh turbulensi , kebisingan dan knalpot? lalu bagaimana simulasi CFDnya?  tetapi sebelumnya kami saling memperkenalkan diri, kelompok 7 ini sebagian berasal dari PNJ, Polman bandung dan ITS, mereka memiliki banyak pengetahuan umum terutama tentang dunia otomotif, perbincangan dinamis dan saling belajar menjadi inti pertemuan kali ini. sehingga belajar menjadi lebih menyenangkan. saya disini dibantu dengan andra untuk menjelaskan turbulance secara materi dan CFD, kebetulan anin sedang berhalangan.

Pada pertemuan kedua kami bertiga (almer, anin,dan andra) melanjutkan asistensi dengan materi aliran steady pada pipa yang berbeda ukuran. berikut adalah penggambarannya :

Persamaannya umum: dimana, K (koefisien gesek) terdapat pada diagram moody

Dari gambar ini kita coba mensimulasikan dengan memainkan beda tekanan untuk mengalirkan fluida. dimana fluida akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. contoh gampangnya pada sebuah botol, jika di pencet maka akan keluar aliran dari ujung botol, walaupun tidak ada aliran masuk, mungkin ini masuk aliran kompresible, tetapi kira-kira maksudnya seperti itu. Berbincangan yang berkesinambungan terjadi dan kita mencoba simulasi CFD sesuai penggambaran diatas, berikut hasilnya :

• alokasi memori

• atur domain

• Atur Cell (inlet 1 dan inlet 2)

• atur KS

• atur KF

• Kontur tekanan dan kecepatan

analisa :

Didalam kasus ini dibagi menjadi 2 bagian : perbesaran pipa tiba - tiba dan berangsur - angsur.


a. Perbesaran tiba-tiba
Kasus ini penampang pipa dalam arah aliran akan membesar secara tiba - tiba dari liasan A1 ke A2, maka menurut persamaan kontinuitas kecepatan akan berkurang karena (V2 = V1 . A1/A2). Gerak partikel saat memasuki luasan yang lebih besar mengalami tubrukan kecepatan, tubrukan kecepatan ini akibat beda tekanan yang terjadi tiap luas penampang secara tiba - tiba. Dengan demikian kerugian tekanan berarti kerugian energi total yang diberikan akibat kerugian tinggi kekanan. Hal ini sering kita dengar dengan kata losses.

b. Perbesaran berangsur
Perubahan berangsur akan memperkecil nilai losses karena vortex yang terjadi pada sudut / pojok pada pipa pembesaran tiba - tiba dapat direduksi dengan bentuk tirus dinding.

Dari sifat diatas dapat dilihat bahwa ini merupakan (minor losses) yaitu kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :

melalui grafik moody nilai K (koeffien gesek dapat dicari) sesuai dengan jenis aliran dan nilai kecepatan dapat dicari. Dengan kedua nilai tersebut nilai minor head loss akan didapatkan.

Terima Kasih 

CFD - Simulasi Transient

Senin 23 april 2012

Pada pertemuan CFD, kali ini memasuki materi finite volume untuk aliran unsteady dalam kondisi transient yaitu perubahan menurut waktu. berikut adalah soalnya : 

Langkah pembuatan :

• atur domain - pada keadaan aksisimetri 2 dimensi

• atur cell (liat ada 4 tipe : wall 1 (1,2) wall 3 (2,2 - 9,2) , wall 2 (10,2) dan selebihnya sysmetri

• atur model (Pindah panas : temperatur, fluks panas, wall konduktif) ( ikatan waktu : aliran terikat , stepwaktu (s) = 1)

• Atur kondisi sepadan  ( w1 = 473L dengan fluks panas = 0 )

• W2 Temperatur = 273K

• W3: konduktiviti termal 10 W/m/K

• Atur tempel temperatur ( Setting i2 sd i8 dan j2 sd j2)

• temperatur = 273 + 200 = 473 K

• Hasil setelah diiterasi dengan waktu 1s

• Hasil setelah diolah untuk waktu = 50 s

• Hasil setelah diolah untuk waktu = 1000 s

 Analisa : 

Pada proses setelah melakukan iterasi terhadap waktu (transient) terlihat gradasi temperatur yang terjadi. Pada detik pertama perubahan temperatur masih beluk terjadi secara signifikan. tetapi setelah melaewati detik 50 dan 1000 detik terlihat jelas gradasi temperatur bergerak mendekati temperatur asal menuju steady state. jika proses iterasi dilakukan hingga waktu yang sangat besar maka temperatur tidak akan bergerak atau tetap

 terima kasih

Sinopsis Tugas Besar CFD

Pemisahan aliran (flow separation) yang terjadi pada lambung kapal, khususnya pada bagian buritan kapal menunjukkan terjadinya pemisahan antara aliran laminar dan turbulen. Pemisahan aliran ini yang menyebabkan disribusi aliran fluida pada daerah propeller, khususnya pada bagian atas, menjadi tidak rata, hal inilah yang dapat mengurangi efisiensi propulsif. Dalam Tugas Besar CFD ini, akan dilakukan analisa mengenai pengaruh pemasangan Water Tunnel terhadap efisiensi propulsif. Water Tunnel merupakan hasil modifikasi dari penggunaan Kort Nozzel¹. Aliran yang melewati propeller dianalisa dengan simulasi CFD untuk mengetahui pengaruh apa yang ditimbulkan akibat pemasangan Water tunnel pada kapal pelat datar yang dilakukan. Dari hasil simulasi yang dilakukan nantinya akan dapat dilihat bagaimana berpengaruh water tunnel terhadap kecepatan yang dihasilkan didaerah sebelum dan setelah propeller. Peningkatan kecepatan didaerah setelah propeller menunjukkan terjadinya peningkatan kecepatan akhir kapal (kecepatan advance) yang berguna untuk meningkatkan kinerja propulsi kapal. Dengan semakin meningkatnya kecepatan advance, maka wake pada propeller kapal yang dihasilkan semakin kecil. Dengan nilai wake yang semakin kecil, efisiensi propulsif yang dihasilkan akan semakin besar.

Pendahuluan:

Berbagai cara digunakan untuk meningkatkan sistem propulsi pada kapal. Salah satu caranya adalah penggunaan Kort Nozzel oleh Ludwig Kort 1888 – 1958 yaitu kapal yang dilengkapi internal propeller di dalam suatu tunnel.

Gambar 1. Kort Nozzel

Ini merupakan dasar dari suatu modifikasi water tunnel. Water tunnel dikembangkan di lingkungan teknik perkapalan, Universitas Indonesia sejak 2009. Dengan menggunakan kapal pelat datar yang memiliki hambatan 0,6% lebih besar dibanding kapal konvensional. Cara ini merupakan suatu solusi untuk mereduksi hambatan yang cukup besar dengan meningkatkan efektivitas sistem propulsi guna meningkatkan kecepatan advance kapal. Dengan demikian kapal pelat datar bukan hanya cepat dan mudah untuk dibangun tetapi juga memiliki kecepatan yang mendekati kecepatan advance kapal konvensional. Berikut gambar kapal pelat datar dan water tunnel yang digunakan.

Gambar 2. Penempatan water tunnel pada kapal pelat datar

Gambar 3. Water Tunnel

Tujuan penggunaan simulasi CFD adalah untuk mengetahui bagaimana vektor kecepatan yang terjadi pada saat aliran air masuk water tunnel, di dalam water tunnel , dan keluar dari water tunnel yang nantinya akan berdampak pada kecepatan advance kapal terhadap efektifitas daya dorong kapal.

UTS Komtek - Analisa data melalui Visual Basic Excel ( Profil temperatur dan Konveksi)

Dalam program ini sama seperti pemograman pada pengolahan data kecepatan, metode yang digunakan adalah regresi polinomial.

Berdasarkan data dari simulasi CFD - klik disini

Berikut pengerjaannya :

• Userform -  Menggunakan 2 pendekatan yaitu penggunaan excel dan visual basic

• Algoritma

• Coding

• Penginputan data - untuk mendapatkan nilai regresi polinomial

(masukan data pada kolom kiri untuk nilai temperatur terhadap arah y pada node 5 hingga 50 data yang diujikan , pada kasus ini klik hitung regresi, maka secara komputasi akan mengisi tabel regresi yang telah disediakan sesuai perintah yang diinginkan)

• Hitung Koeffisien Matrik

 (ketika akan menghitung koefisien akan keluar kotak perintah, kemudian masukan nilai tersebut sesuai panah diatas, lalu kli worksheet dan ok!. maka akan keluar nilai koefisien A B dan C. sesuai panah diatas itu adalah persamaan polinomial temperatur terhadap jarak untuk penghitungan )

• Perhitungan Excel

(hasil excel dapat langsung didapat dengan menginput nilai terkait pada chart kemudian ad treadline dan klik polinomial, maka persamaan polinomial persamaan pada excel akan terlihat. nantinya hasil excel ini akan dibandingkan dengan program vb)

• Analisa excel vs visual basic

• Node 5

• Node 15 

•  Node 25 

•   Node 25 

• Kesimpulan :

Dari hasil pengolahan diatas, antara visual basic dan excel tidak mengalami perbedaan, dengan kata lain coding atau pembuatan program visual basic sudah akurat. Dari hasil persamaan tersebut telah sesuai dengan analisa numerik, bahwa temperatus akan semakin bertambah ketika fluida mendekati pelat dari arah y. dimana proses perpindahan panas akan terjadi, semakin panas fluida maka densitas akan menurun sehinggapartikelnya akan cepat menguap. penguapan itu yang nantinya akan membantu proses heat transfer. oleh karena itu perpindahan panas akan merambat dari pelat ke fluida dengan jarak- y.

Terima kasih semoga bermanfaat

UTS Komtek - Simulasi CFD (Heat Flux dan Konveksi)

sama halnya dengan simulasi profil kecepatan untuk simulasi ini ditambahkan nilai temperatur dan konduktivitas termal untuk mendapatkan nilai heat flux dan konveksi berikut tahapannya :

analisa numerik dan resume total

Pre - Processing

• alokasi memori

• input domain (panjang 1m dan tinggi 0.1m) (cell-i = 80 dan cell-j = 50)

• input cell (wall kiri = inlet, wall kanan = outlet, wall atas = simetri, wall bawah = wall 1)

• atur kondisi sempadaan (KS) - Pada inlet 1 diberi nilai kecepatan 0.01 m/s

•  Input model - *Pindah Panas diatur dengan mengklik variabel terkait

•  Bangun Grid

(untuk memberikan kerapatan pada cell, dalam grid ini diberikan pembagian 2 segmen pada sumbu x dikarenakan ingin melihat fenomena profil temperatur terhadap pelat dengan lebih jelas)

• Modif Segmen

• Hasil Grid

• Atur Konstanta Fisikal (KF) - Densitas dan viskositas bawaan

• Input Kondultivitas Termal 

• Processing
• Iterasi

Post Processing

• Hasil Vektor Temperatur - *temperatur

 Hasil Vektor Temperatur - *heat flux

•   Hasil Vektor Kecepatan - *kecepatan arah U (m/s)

•    Hasil Kontur Temperatur - *Heat Transfer Coef (W/M2-K)

• Hasil Kontur Kecepatan - *velocity magnitude

•  Hasil Kontur Temperatur - *temperatur (K)

•   Hasil Kontur Temperatur - *heat flux (W/M2) 

•  Hasil Kontur Temperatur - *enthalpy (J/Kg)

• Hasil Profil Temperatur - *Temperatur (K)

• Residu

• Liat Alfa (temperatur)

liat alfa untuk node 25-50

kesimpulan : 

dari hasil simulasi diatas dengan adanya penambahan heat flux dengan perubahan temperatur yang terjadi, maka proses perpindahan panas tidak hanya mengubah gradasi temperatur tepai juga merubah kecepatan. karena temperatur naik sehingga mengecilkan desitas dan meningkatkan viskositas sehingga kecepatan akan lebih cepat dibanding dengan kasus 1 tanpa heat flux. 

Klik disini untuk pengolahan data temperatur pada beberapa node terhadap delta-y.

                                          Terima kasih semoga bermanfaat