UTS CFD aliran diantara dua plat datar

Permasalahan yang diberikan adalah sebagai berikut

 untuk membuktikan bahwa perbedaan tekanan searah x adalah sama dengan gradient 12 kali viskositas dibagi dengan kuadrat jarak antara dua plat diperlukan simulasi perbedaan tekanan sehingga didapatkan nilai gradient perbedaan tekanan yang terjadi, dari perbedaan tekanan tersebut dapat dicari nilai berapa kecepatan yang terjadi.
kasus simulasi ini juga untuk membuktikan bahwa dengan perbedaan tekanan pada fluida, maka fluida tersebut dapat mengalir, hasil dan pembahasan terdapat pada bagian kesimpulan di bawah posting ini

Langkah Simulasi

1.Buka CFDSOFT
2. Klik Input lalu lakukan atur domain untuk mengatur ukuran dan jumlah cell. Ukuran dari bidang uji adalah L = 1 m dan H = 0.1 m
3. Atur cell, sekeliling adalah wall, tengah adalah live
4. Buatlah Inlet di sebelah kanan dan kiri dari sistem lalu setting input sebelah kiri sebagai inlet 1 dan sebelah kanan sebagai inlet 2. Buatlah perbedaan tekanan dengan cara klik Input, atur KS dan buatlah tekanan pada inlet 1 lebih besar dari inlet 2
5. Inisialisasi Segmen, bagi segmen sumbu x menjadi 2 segmen dengan segmen pertama titik 0 sampai titik 0.5 dan segmen kedua adalah antara titik 0.5 sampai titik 1
6. pemabgian segmen
7. Modif segmen
8. pengaturan grid sumbu y
9. atur konstanta viskal
10. iterasi
11. lihat hasil
cara lengkapnya dapat dilihat pada power point dibawah berikut, untuk melihat power point sebagai embed, pastikan browser anda sudah terinstal flash player

klik full view untuk mempermudah melihat hasilnya


gambar saat proses input awal

ukuran grid

langkah Inisialisasi Segmen

Hasil Simulasi

velocity magnitude

Tekanan Statik

Tekanan Absolute

Total Tekanan

velocity gradient

Kesimpulan

Berdasarkan percobaan menggunakan simulasi CFD sesuai dengan soal yaitu nilai kecepatan = 0, densitas (ρ) = 1 kg/m3 dan viskositas = 1 kg/ms pada aliran plat sejajar dapat diambil kesimpulan bahwa
1.    Dengan memberikan perbedaan tekanan, maka akan dapat terjadi proses perpindahan masa dengan kecepatan tertentu, sesuai dengan kaidah fluida secara umum bahwa fluida akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah
2.    Aliran yang terjadi adalah laminer hal ini disebabkan oleh beberapa hal antara lain : tinggi saluran yang besar, kecepatan alir yang rendah,  dan densitas yang rendah, sesuai dengan persamaan reynold number
apabila nilai densitas rendah maka bilangan reynold akan rendah juga, sehingga aliran menjadi laminer, begitu juga bila kecepatan aliran fluida rendah, maka bilangan reynoldnya akan semakin kecil, sedangkan pengaruh dari viskositas adalah kebalikannya, bila nilai viskositas tinggi maka aliran akan laminer, sedangkan viskositas rendah aliran mendekati turbulen.
3.    Pada hasil simulai terjadi perbedaan gradient tekanan dari inlet ke outlet, hal ini menunjukkan bahwa terjadi pressure drop sepanjang aliran, sehingga tekanan pada outlet semakin berkurang dibandingkan dengan inlet, penyebab pressure drop adalah adanya tegangan geser pada dinding plat yang arahnya berlawanan dengan arah aliran. Besarnya nilai tekanan yang dimasukkan ke dalam simulasi akan mempengaruhi besarnya kecepatan aliran fluida.
4.    Profil kecepatan aliran juga terjadi perbedaan sepanjang nilai x, semakin mejauhi inlet maka profil yang terjadi adalah fully developt sehingga bentuk profilnya sudah stabil, namun karena dalam simulasi nilai tekanan yang dimasukkan sangat kecil, perbedaan kontur kecepatan tidak begitu terlihat
5.    Tegangan geser merupakan fungsi dari kecepatan terhadap y dikalikan viskositasnya, sehingga dapat kita lihat pada kontur penampang aliran pada daerah tengah y nilai kecepatannya tinggi, hal ini dikarenakan semakin jauh jarak y dari lapisan dinding maka tegangan geser yang melawan arah aliran semakin kecil.

Posted in: cfd, UTS CFD