PENGARUH MODEL TURBULENSI DAN PRESSURE-VELOCITY COPLING TERHADAP HASIL SIMULASI ALIRAN MELALUI KATUP ISAP RUANG BAKAR MOTOR BAKAR

Transkripsi

1 PENGARUH MODEL TURBULENSI DAN PRESSURE-VELOCITY COPLING TERHADAP HASIL SIMULASI ALIRAN MELALUI KATUP ISAP RUANG BAKAR MOTOR BAKAR Naarddin Sinaga Laboratorim Efisiensi dan Konserasi Energi, Jrsan Mesin Fakltas Teknik Uniersitas Diponegoro naarsinaga@ahoo.com Abstrak Kinerja dan efisiensi motor bakar sangat dipengarhi oleh proses pembakaran ang terjadi di dalam rang bakar. Proses pembakaran ini terkait erat dengan mekanisme aliran ang terjadi, ait trblensi, sirl, sqishing dan tbling. Mekanisme aliran ang terbentk ini dipengarhi oleh kondisi aliran pada saat dara ata campran dara-bahan bakar memaski rang bakar meleati katp isap. Oleh karena it perancangan katp isap memegang peranan penting dalam menentkan kinerja dan efisiensi motor bakar. Untk dapat melakkan perancangan katp isap ini diperlkan program simlasi ang dapat memperkirakan proses pembaran ang terjadi pada berbagai rancangan katp. Tlisan ang disampaikan kali ini merpakan bagian aal dari penelitian tersebt., ang bertjan ntk mencari model ang sesai ntk diterapkan pada berbagai kass. Dalam tlisan ini dilaporkan hasil erifikasi model ang dignakan dibandingkan dengan stdi eksperimental ang telah dilakkan oleh peneliti sebelmna. Tiga model trblensi dibandingkan, ait model k-ε standard, k-ε RNG dan k- ε realiable dengan pendekatan diskretisasi momentm first order dan second order pind. Selain it jga diariasikan tiga jenis pressre-elocit copling discretiation, ait SIMPLE, SIMPLEC, dan PISO. Dari penelitian ini diperoleh baha model trblensi ang memberikan hasil terdekat dengan hasil eksperimen adalah model k-ε RNG dengan pressre elocit copling PISO. Kata knci : katp isap, motor bakar, rang bakar, trblen, olme hingga, simlasi I. PENDAHULUAN Bagian mesin ang berptar atapn berosilasi seperti trbin, motor bakar, dan motor listrik adalah ang paling las dignakan dalam sistem pemesinan. Bagian tersebt biasana mejadi menjadi smber tama terjadina getaran dan panas. Getaran dan panas ang terjadi akan berdampak brk bagi mesin dan mengakibatkan kersakan bagi mesin serta kergian bagi penggna mesin apabila tidak ditangani dengan baik. Berbagai fenomena dapat mempercepat cacat komponen seperti flktasi beban, getaran, kersakan logam, lingkngan ang ekstrim seperti sh tinggi, angin, ata bahan kimia. Bahkan kotoran ata deb di dara jga dapat meningkatkan laj kersakan dan jmlah kersakan dalam sat mesin. Banak hal ang dilakkan agar proses peraatan tidak membat kergian karena kendala akt peraatan ata pengjian ang membat nilai mesin berkrang. Salah sat ang sedang dikembangkan saat ini adalah pemantaan kondisi mesin dengan menggnakan infrared thermograph (IRT). Metode ini termask dalam nondestrctie testing (NDT) ata pengjian/pemeriksaan tanpa mersak. Pada kinerjana, IRT menghasilan thermal image ang mengindikasikan kondisi mesin normal ata tidak normal. Diagnosa kersakan mesin dapat dilakkan dengan mengealasi pola gambar ang dihasilkan sehingga terdapat hbngan antara kondisi normal dan tidak normal. `Proses pembakaran ang terjadi di dalam rang bakar merpakan gabngan dari aspek ang saling terkait sat sama lain, ait aspek aliran dan perpindahan kalor. Keda aspek ini sangat slit diamati secara eksperimental karena lokasi prosesna berada di dalam rang terttp ang bertemperatr dan bertekanan tinggi. Beberapa pendekatan analitik tidak mamp menjelaskan fenomena ang terjadi karena kondisi prosesna ang sangat kompleks. Oleh karena it saat ini dilakkan berbagai paa ntk menjelaskan fenomena pembakaran dengan pendekatan nmerik. Mekanisme aliran campran dara-bahan bakar di dalam rang bakar sat motor bakar sangat penting difahami karena mempengarhi kinerja mesin dan efisiensina. Dengan memahami pengarh berbagai parameter terhadap kondisi aliran tersebt maka dapat dilakkan paa-paa ntk melakkan perbaikan desain. Tiga paramaeter ang dapat dignakan ntk mengkarakterisasi gerakan skala besar di dalam silinder adalah sirl, sqish dan tmble [1]. Gerakan pencampran ini dikategorikan berskala besar karena panjang karakteristik dari gerakan flida berada dalam orde kran diameter rang bakar, orte berskala kecil ang dihasilkan oleh trblensi kranna jah lebih kecil. Gerakan sirl adalah gerakan rotasional aliran pada smb silinder, sedangkan tmble adalah gerakan orte ang dtimblkan oleh keberadaan katp. Adapn ROTASI Volme 1 Nomor April

2 sqish merpakan aliran radial ang terjadi pada akhir langkah kompresi gas ang terkompresi mengalir ke dalam rangan di bagian kepala silinder. Untk mempelajari gerakan flida di dalam silinder dapat dilakkan diantarana dengan menggnakan teknik Laser Doppler Velocimetr (LDV) mapn Particle Image Velocimetr (PIV). Teknik ini mdah dilakkan dan memiliki ketelitian ckp baik, akan tetapi peralatan hargana ckp mahal. Oleh karena it, dengan memanfaatkan kemajan di bidang teknik komptasional nmerik maka saat ini tengah dikembangkan teknik nmerik ang ckp. Han dan Reit [] telah mencoba melakkan perhitngan nmerik aliran di dalam silinder dengan menggnakan metoda olme hingga. Simlasi dilakkan dengan menggnakan model trblensi k-ε RNG (Renormaliation Grop) terhadap flida ang dianggap kompresibel. Hasilna mennjkkan baha penelesaian nmerik ini dapat memberikan informasi ang lebih rinci dan berpelang ntk dikembangkan lebih lanjt. Keterbatasan pada saat dilaksanakanna penelitian tersebt adalah pada jmlah grid ang memerlkan memori kompter ang ckp besar. Pada tahn ang sama Chen et al. [3] melakkan kaji eksperimental pada sat aliran di sekitar sisi isap dengan menggnakan silinder transparan dari bahan akrilik. Flida kerja ang dignakan adalah campran miak terpentin dan tetralin. Pengkran dilakkan dengan teknik isalisasi menggnakan sinar laser dan gelembng dara berkran kecil sebagai material penghambr cahaa (light-scatterers). Ketiga komponen kecepatan rata-rata dikr dengan menggnakan laser Doppler anemometer, kesalahan pengkran diperkirakan sebesar 5%. Hasil penelitian ini mengngkapkan baha aliran di dalam silinder rang bakar setelah melali katp isap dapat dikelompokkan menjadi 4 daerah. Keempat daerah tersebt adalah: a) sebelah kanan dan kiri silinder, ang ckp jah di baah katp, merpakan daerah dengan sirklasi ang kat; b) pada sisi kiri daerah dekat katp masih terdapat sirklasi namn tidak begit kat, dan c) pada sisi kanan merpakan daerah aliran jet. Pada saat ini Laboratorim Efisiensi dan Konserasi Energi, Jrsan Teknik Mesin Uniersitas Diponegoro tengah mengembangkan metoda nmerik ntk mensimlasi proses pembakaran ang terjadi di dalam rang bakar mesin pembakaran dalam. Tjan ang diharapkan dari penelitian ini adalah ntk mencari teknik-teknik ang dapat diterapkan ntk memodifikasi sistem pembakaran sehingga dapat diperoleh efisiensi ang lebih tinggi. Pada tlisan ini akan dilaporkan sebagian hasil penelitian ang telah dilakkan, ait mencari model perhitngan ang nantina akan dikembangkan lebih lanjt. Pada tahap ini dilakkan erifikasi terhadap model trblen ang dignakan serta mempelajari pengarh skema diskretisasi terhadap hasil dan akt ang dibthkan ntk melakkan perhitngan. Untk melakkan proses perhitngan dignakan paket program GAMBIT dan FLUENT ang berbasis metoda olme hingga. II. METODA NUMERIK Pada tlisan ini analisis dilakkan hana ntk mempelajari kondisi hidrodinamik, tanpa melibatkan perpindahan kalor. Oleh karena it medan aliran dikendalikan hana oleh persamaan pengatr, ait persamaan kontinitas dan persamaan momentm. Persaman kontinitas 3 dimensi ntk aliran laminar, tnak dan inkompresibel adalah: 0 Persamaan momentm dalam bentk persamaan skalar setiap komponen adalah: 1 Re 1 Re 1 Re III. MODEL TURBULENSI Di dalam FLUENT terdapat beberapa model trblensi ang dapat disimlasi, diantarana adalah model k-ε standard, k-ε RNG, dan k-ε realiable. Sema model ini mempnai bentk ang serpa karena mengandng persamaan transport ntk k (energi kinetik trblen) dan ε (energi disipasi trblen). Model k-ε Standard Model k-ε standard merpakan model semiempirik ang dissn berdasarkan persamaan transport ntk energi kinetik trblent dan energi disipasi trblen. Dalam penrnan model k-ε diasmsikan baha aliran adalah trblen penh (fll trblent), dan pengarh iskositas moleklar diabaikan. Oleh karena it model ini sebenarna hana sesai ntk aliran ang telah trblent penh. Energi kinetik trblent, k dan laj disipasina ε diperoleh dari persamaan transport berikt: Dalam persamaan ini G k mennjkkan pembangkitan energi kinetik trblen karena adana gradient kecepatan rata-rata. Sedangkan Y M mennjkkan kontribsi dilatasi ang berflktasi dalam trblensi aliran kompresibel, sedangkan C 1 ε, C ε adalah p p p ROTASI Volme 1 Nomor April

3 konstanta ang besarna bertrt-trt adalah 1,44 dan 1,9. Adapn σ k dan σε adalah bilangan Prandtl ang masing masing besarna adalah 1,0 dan 1,3. Viskositas trblent, μ t dihitng dengan mengkombinasikan k dan ε sebagai berikt: ang konsisten dengan sifat fisik aliran trblen. Dengan menggabngkan hbngan Bossinesq dan definisi iskositas trblen maka dapat diperoleh tegangan Renolds normal dalam sat aliran rata-rata inkompresibel: C μ adalah sat konstanta ang besarna adalah 0,09. Persamaan transport ang dimodelkan ntk model k-ε realiable adalah: Model k-ε RNG Model trblensi ini ditrnkan dari persamaan Naier-Stokes dengan menggnakan teknik matematika ang disebt dengan metode renormaliation grop. Model k-ε RNG memiliki bentk ang mirip dengan model k-ε standard ait: Dalam persamaan ini, G k mennjkkan pembangkitan energi kinetik trblen karena adana gradient kecepatan rata-rata. G b adalah pembangkitan energi kinetik trblen karena adana gaa apng (boanc). Y M mennjkkan kontribsi dilatasi ang berflktasi dalam trblensi kompresibel ke laj disipasi keselrhan. Prosedr eliminasi dengan teknik RNG menghasilkan sat persamaan diferensial iskositas trblent Perbedaan antara model trblen k-ε realiable dengan k-ε standard dan k-ε RNG adalah terletak pada C μ ang nilaina dihitng dari: Dimana / dan C 100 eff Persamaan di atas diintegrasikan ntk memperoleh deskripsi ang akrat mengenai transport trblent efektif ang berariasi terhadap bilangan Renolds efektif (skala edd), ang dapat diterapkan lebih baik pada bilangan Renolds rendah dan aliran dekat dinding. Dalam batasan bilangan Renolds ang tinggi persamaan di atas memberikan: Dimana ij adalah laj rata-rata tensor rotasi ang dilihat pada sat kerangka referensi ang berotasi dengan kecepatan sdt ω k. Nilai konstanta model A o dan A s diberikan oleh A o = 4,04, A s = 6 cos C μ = , ang ditrnkan dengan menggnakan teknik RNG. Model k-ε Realiable Istilah realiable berarti baha model ini memenhi batasan-batasan tertent tegangan normal, Dapat dilihat baha C μ merpakan sat fngsi regangan rata-rata dan laj rotasi, kecepatan sdt rotasi ROTASI Volme 1 Nomor April 010 0

4 sstem, dan medan trblensi k-ε. C μ dalam persamaan di atas besarna adalah 0.09 ntk sblapisan inersia dalam lapisan batas. Nilai konstanta model pada persamaan di atas adalah C 1ε = 1.44, C = 1.9, σ k = 1.0 dan σ ε = 1.. Skema Nmerik Ada da skema nmerik ang disediakan oleh FLUENT, ait soler segreted dan soler copled. FLUENT memecahkan persamaan integral mm ntk kekalan massa, momentm, energi serta besaran skalar lain seperti trblensi. Keda skema nmerik tersebt sebenarna menggnakan proses diskretisasi ang sama ait olme hingga. Perbedaanna hana terletak pada pendekatan ang dignakan dalam melinearisasi dan memecahkan persamaan diskrit. Pendekatan ang dilakkan dengan metoda copled adalah memecahkan persamaan kontinitas, momentm dan energi secara serempak. Untk tiap iterasi terdiri dari tahapan-tahapan seperti ang di ilstrasikan pada Gambar 1. Diskretisasi Tidak Meng-pdate sifat-sifat flida Memecahkan persamaan momentm Memecahkan persamaan koreksi tekanan (kontinitas). Meng-pdate tekanan dan laj aliran massa Memecahkan persamaan energi, trblensi,dan persamaan skalar Konergen Gambar 1 Diagram alir perhitngan FLUENT menggnakan sat teknik berbasis olme kendali ntk mengbah bentk persamaan diferensial mm ke bentk persamaan aljabar agar dapat dipecahkan secara nmerik. Teknik olme kendali ini intina adalah pengintegrasian persamaan diferensial mm ntk setiap olme kendali, sehingga menghasilkan sat persamaan diskrit ang mengekalkan setiap besaran pada sat basis olme kendali. Diskretisasi persamaan mm dapat diilstrasikan dengan menatakan persamaan Ya STOP kekekalan kondisi-tnak ntk transport sat besaran scalar φ. Hal ini ditnjkkan dengan persamaan ang ditlis dalam bentk integral ntk olme kendali sembarang sebagai berikt:. da. da ρ = massa jenis flida = ector kecepatan (i + j dalam D) A= ector area permkaan Г = grad ( iˆ ˆj dalam D) S Smber tiap satan olme V = olme sel FLUENT menimpan nilai-nilai diskrit skalar pada psat sel. Meskipn demikian nilai-nilai sisi f diperlkan ntk sk koneksi dalam persamaan di atas, dan hars diinterpolasi dari nilai-nilai psat sel. IV. PROSES SIMULASI Deskripsi Persoalan Dalam proses simlasi dignakan kass ang sama dengan ang dignakan oleh Chen et al, ait sebah silinder motor bakar ideal dengan ddkan katp isap ang lrs dan celah gerak katp sebesar 10 mm (jarak dari kepala silinder terhadap alas katp). Panjang silinder dipilih sedemikian sehingga dianggap tidak mempengarhi aliran di dalamna. Dalam simlasi ini akan dihitng distribsi kecepatan, tekanan, dan intensitas trblensi pada daerah sekitar katp dan di dalam silinder. Domain Geometri Perhitngan Ssnan dari sisi isap, katp dan silinder ditnjkkan pada Gambar. Smb katp terletak pada posisi 4 mm dari smb-x dan 1.87 mm dari smb- Y, dan arahna 40 derajat terhadap bidang horisontal. Diameter silinder adalah mm, diameter ddkan katp 46 mm dan diameter katp 43 mm. Dalam perhitngan ini analisis akan dilakkan pada daerahdaerah seperti ditnjkkan pada Gambar 3. Kondisi Aliran dan Sifat Material Pada simlasi ini material ang dignakan sebagai acan adalah: Jenis flida : Campran tak bereaksi minak terpentin dan tetralin Massa jenis, ρ : 894 kg/m 3 Viskositas absolt, μ : Kg/m-s Laj aliran massa : kg/s Bilangan Renolds : 4963 V S dv ROTASI Volme 1 Nomor April 010 1

5 Pada bilangan Renolds ini, ang dihitng berdasarkan diameter ddkan katp dan kecepatan rata-rata di daerah tersebt, maka aliran dianggap berada pada rejim aliran trblen sehingga analisana dilakkan dengan model aliran trblen. Seperti ditnjkkan oleh Chen et al [3], terdapat 4 daerah medan kecepatan di dalam silinder. Pada daerah sebelah kanan dan kiri silinder, ang ckp jah di baah katp, merpakan daerah dengan sirklasi ang kat. Pada sisi kiri daerah dekat katp masih terdapat sirklasi namn tidak begit kat, dan pada sisi kanan merpakan daerah aliran jet. kompatibel dengan paket program FLUENT. Berdasarkan geometri dan kondisi batas ang sesai maka dalam simlasi ini mla-mla dignakan grid tetrahedral berjmlah sel. Karena kondisi aliran ang ckp kompleks di daerah dekat ddkan katp maka pada daerah ini konsentrasi mesh dibat ckp besar. Nilai skeness maksimm dari selrh mesh adalah Dalam proses perhitngan dilakkan penghalsan grid ntk mendapatkan resolsi ang lebih baik bagi gradien kecepatan tekanan dan energi kinetik trblen. Setelah melakkan pengjian grid independence dengan tingkat perbedaan sebesar 1% maka dalam simlasi ini dignakan sebanak bah, seperti diperlihatkan pada Gambar 5 di baah. Velocit inlet all Vale all Gambar Domain geometri perhitngan Piston all ppp Pressre otlet Gambar 4 Kondisi batas simlasi Kondisi Batas Gambar 3 Daerah ang akan dianalisis Pada sisi mask diterapkan kondisi batas elocit inlet dengan nilai 0.93 m/s sedangkan pada sisi kelar, bagian baah silinder diterapkan kondisi batas pressre otlet dengan tekanan sebesar 0 (psig). Pada selrh dinding (all) berlak kondisi tidak slip. Untk kondisi batas trblen dignakan parameter skala panjang trblensi (trblence length scale) sebesar diameter katp (46 mm), dan karena pada eksperimen Chen et al tidak dijelaskan nilai intensitas trblensi maka dalam perhitngan ini ditetapkan intensitas trblensi sebesar 10%. Pada Gambar 4 diperlihatkan lebih jelas penempatan kondisi batas ini. Pembatan Mesh Perhitngan Seperti diraikan di depan, dalam perhitngan ini pembatan mesh dan grid perhitngan dilakkan dengan menggnakan paket program GAMBIT ang Gambar 5 Grid perhitngan V. ANALISIS HASIL SIMULASI Perhitngan Tiga bah model trblensi dengan model dinding standard telah dicoba dalam simlasi ini, dengan menggnakan sifat material ang tetap. Inisialisasi harga aal diberikan pada kecepatan aliran mask silinder. Proses perhitnan dilakkan dengan rtan sebagai berikt: ROTASI Volme 1 Nomor April 010

6 a) Grid aal disimlasi hingga konergen menggnakan diskretisasi momentm orde pertama b) Hasil di atas diperhals dengan menggnakan skema diskretisasi momentm orde keda c) Penghalsan grid dilakkan dengan fasilitas adapsi terhadap daerah-daerah ang memiliki gradien kecepatan, tekanan dan energi kinetik trblen ang tinggi. Sel-sel ang memiliki nilai Y + ang lebih kecil dari 10 tidak diadapsi agar tidak diperoleh sel pertama ang terlal dekat dengan dinding dalam model fngsi dinding standard. Pada perhitngan ini dilakkan 18 macam simlasi dengan memariasikan 3 jenis model trblensi, diskretisasi momentm orde pertama dan keda, serta 3 jenis diskretisasi PVC (Pressre Velocit Copling). Tjan simlasi dengan memariasikan ketiga opsi di atas dimaksdkan ntk mengetahi tingkat konergensi proses iterasi dan akt ang diperlkan dalam perhitngan. Hasil perhitngan selanjtna dibandingkan dengan hasil eksperimen Chen [3]. Dari perbandingan selrh simlasi ang dilakkan diperoleh hasil baha perhitngan dengan model trblensi k-ε Realiable tidak dapat konergen jika menggnakan diskretisasi momentm orde- dan PISO. Model ini dapat konergen dengan orde- jika dignakan metoda SIMPLE. Meski jmlah dan akt iterasi ang diperlkan berariasi akan tetapi ternata perhitngan ang dihasilkan masing-masing proses simlasi tersebt tidak jah berbeda. Ketelitian hasil perhitngan, sesai dengan sifat dari metoda nmerik ini, akan makin tinggi dengan menggnakan diskretisai orde-. Jika dilihat dari jmlah iterasi dan akt ang diperlkan dapat disimplkan baha penggnaan metoda PISO dapat memberikan hasil perhitngan ang lebih cepat dengan jmlah iterasi ang lebih sedikit. Gambar 6 Vektor kecepatan hasil Chen [3] Dalam Gambar 6 diperlihatkan ektor kecepatan aliran ang dihasilkan dari pengkran Chen, et al. Dari gambar tersebt terlihat adana daerah dengan kecepatan rendah dan kecepatan tinggi. Pada daerah kecepatan rendah, ang arahna berbah, merpakan lokasi terjadina sirklasi aliran, sedangkan pada daerah berkecepatan tinggi merpakan daerah aliran jet. Selanjtna pada Gambar 7 ditnjkkan hasil perhitngan menggnakan model trblen k-ε RNG dengan diskretisasi momentm orde- dan PISO. Dari gambar tersebt terlihat jelas kondisi aliran ang mirip dengan kondisi aliran ang diamati oleh Chen. Melali perhitngan nmerik ini bahkan terlihat dengan lebih jelas keempat daerah aliran, ait daerah sirklasi dan daerah aliran jet. Gambar 7 Hasil perhitngan menggnakan model k-ε RNG, PISO dan momentm second order pind Pada Gambar 8 dan 9 bertrt-trt diperlihatkan kontr kecepatan dalam arah-z ang dihasilkan dari perhitngan dengan menggnakan model trblensi k-ε RNG, diskretisasi PISO, first order pind dan second order pind. Dari keda gambar tersebt hana sedikit perbedaan ang dapat diamati. Perbedaan tersebt terletak pada kehalsan kontr ang lebih baik pada diskretisasi momentm orde-, nilai kecepatan positip adalah dalam arah ke atas. Terlihat baha aliran memiliki kecepatan positip di sebagian besar daerah ang terletak di baah katp. Gerakan ini sebenarna merpakan gerakan sirklatif dalam arah berlaan dengan arah gerak jarm jam. Dalam praktek efek ini sangat diharapkan dalam proses pencampran bahan bakar dan dara sehingga diperoleh campran ang lebih homogen ang dapat menghasilkan kalor pembakaran ang lebih tinggi pla. Selanjtna pada Gambar 10 dan 11 bertrttrt ditnjkkan hasil perhitngan kontr tekanan statik ntk pendektan diskretisasi momentm orde-1 dan orde-. Seperti pada hasil perhitngan kecepatan arah-z, hasil perhitngan tekanan statik jga tidak mennjkkan perbedaan ang berarti ntk keda pendekatan diskretisasi ang dignakan. Dari keda gambar tersebt dapat dilihat baha tekanan akm terbesar terjadi di sekitar daerah bagian baah katp. Tekanan akm ang rendah sangat berpengarh kepada efisiensi olmetrik. Jika tekanan akm makin besar maka efisiensi olmetrik makin tinggi pla. Oleh karena it simlasi ini dapat dignakan dalam proses perancangan konstrksi katp. Akibat faktor konstrksi katp ang dignakan dalam simlasi ini dapat diamati trblensi ang terjadi di daerah mask katp mapn di dalam silinder. Meski dalam perhitngan ini inpt ang diberikan adalah energi kinetik trblen dan laj disipasi energi, akan tetapi aliran ini mengakibatkan intensitas trblensi ang ckp tinggi. Dari Gambar 1 ROTASI Volme 1 Nomor April 010 3

7 dan 13 terlihat baha intensitas trblensi berariasi dari 1% hingga 80%. Intensitas trblensi terbesar masih berada di hl sebelah atas katp, sedangkan di daerah hilir katp intensitas trblensi masih rendah. Karena nilai intensitas trblensi ang ckp besar dapat memperbaiki efek pencampran bahan bakardara maka desail katp ang dignakan dalam simlasi ini masih dapat dikembangkan ntk menghasilkan intensitas trblensi ang lebih tinggi. Pada Gambar 14, 15 dan 16 bertrt-trt diperlihatkan ektor kecepatan aliran pada posisi Z=15 mm ; Z=-15mm dan Z=40 mm. Gambar ini ditampilkan ntk memperlihatkan intensitas sirklasi dan sirl ang terjadi. Dari Gambar 14 terlihat baha pada daerah hl katp belm terjadi aliran sirklasi karena memang dalam model salran ang dignakan tidak dirancang ntk menghasilkan gerakan sirl. Akan tetapi pada posisi ang tidak terlal jah di hilir katp sirklasi telah terjadi. Sirklasi ini makin intensif sampai jarak 40 mm di hilir katp. Nilai kecepatan tangensial masih bisa ditingkatkan lagi jika dignakan desain katp ang berbeda. Selanjtna pada Gambar 17, 18 dan 19 bertrt-trt diperlihatkan plot kecepatan arah-z ntk 3 posisi ait Z=15mm ; Z=-15 dan Z=-40 mm. Pada simlasi ini smb garis X=0 diletakkan pada bidang tengah silinder. Dari ketiga gambar tersebt terlihat adana perbahan bentk distribsi kecepatan aliran. Pada daerah dekat katp, kecepatan di daerah X=0 memiliki nilai minimm, sedangkan pada daerah ang ckp jah dari katp di daerah X=0 memiliki nilai maksimm. Hal ini dapat dijelaskan karena terjadina sirklasi aliran dari daerah hilir menj hl sehingga arah kecepatan berbah dari negatip ke positip. Nilaina jga mengalami perbahan dari besar ke kecil pada Z=40 mm. Dari perbandingan model trblensi, diskretisasi momentm, dan diskretisasi PVC ang telah dilakkan serta raian di atas, secara mm dapat dikatakan baha sebenarna ketiga parameter tersebt dapat memberikan hasil perhitngan ang konergen. Pengarh diskretisasi momentm terlihat tidak terlal besar, hana menambah ketelitian perhitngan. Adapn pengarh model trblensi dan diskretisasi PVC berperan ckp besar terhadap kebenaran hasil perhitngan. Meski tidak dibahas secara khss di sini, namn dapat dikatakan baha penggnaan model trblensi ang memberi hasil terbaik adalah model k-ε RNG. Diskretisasi SIMPLE dan PISO pada mmna menghasilkan efek ang hampir sama meski jmlah dan lama proses iterasi akan terpengarh. Oleh karena it dari hasil penelitian ini direkomendasikan ntk menggnakan model k-ε RNG, ang dikombinasikan dengan diskretisasi PISO dan momentm orde-, sebagai model ntk mempelajari fenomena aliran di sekitar katp dan di dalam silinder rang bakar. KESIMPULAN Pada penelitian ini telah dilakkan simlasi perhitngan menggnakan metoda olme hingga ntk mempelajari pengarh penggnaan model trblen dan opsi diskretisasi terhadap aliran di sekitar katp isap rang bakar. Berdasarkan perbandingan terhadap hasil pengjian laboratorim ang dilakkan Chen et al [3] dapat disimplkan baha model ang terbaik adalah model trblensi k-ε RNG. Sedangkan skema diskretisasi ang terbaik adalah PISO dan momentm orde keda. Untk pengembangan model lebih lanjt sebaikna dilakkan penelitian ntk mengetahi pengarh model trblen lainna, misalna Spalart- Almaras, RSM (Renolds Stress Model), Large Edd Simlation, mapn DNS (Direct Nmerical Simlation). DAFTAR PUSTAKA 1) Fergson, Colin R,: Internal Combstion Engine, Ne York. John Wile & Sons, 001. ) Han, Z. Dan R. Reit (1995). Trblence Modeling of Internal Combstion Engines Using RNG k-e Models, Comb. Sci. And Tech., Vol. 106, hal ) Chen, A., Lee, K.C., Yianneskis, M., and Ganti, G., Velocit Characteristics of Stead Flo Throgh a Straight Generic Inlet Port, International Jornal for Nmerical Methods in Flids, 1: , ) Patankar, S. V. Nmerical Heat Transfer and Flid Flo, Hemisphere Pbl. Co., Ne-York, ) Versteeg, H. K. Dan W. Malasakera. An Introdction to Comptational Flid Dnamics, Longman Scientific & technical, London, ) Trns, Stephen R.; An Introdction to Combstion: Concept and Aplications; Singapr, McGra Hill International Editions; 000 ROTASI Volme 1 Nomor April 010 4