STUDI NUMERIK VARIASI TURBULENSI MODEL PADA ALIRAN FLUIDA MELEWATI SILINDER TUNGGAL YANG DIPANASKAN (HEATED CYLINDER)

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR KONVERSI ENERGI STUDI NUMERIK VARIASI TURBULENSI MODEL PADA ALIRAN FLUIDA MELEWATI SILINDER TUNGGAL YANG DIPANASKAN (HEATED CYLINDER) Syaiful Rizal Dosen Pembimbing : Vivien Suphandani Djanali, ST.,ME.,PhD

2 LATAR BELAKANG Pemahaman tentang aliran yang berada di sekitar bluff body Penelitian tentang pengaruh thermal terhadap gaya buoyancy yang timbul pada aliran fluida melintasi silinder yang dipanaskan Aplikasi dari aliran fluida yang melintasi silinder dalam dunia industri

3 Katsumori Hatanaka dan Mutsuto Kawahara (1995) PENELITIAN TERDAHULU Domain model

4 PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN Vortex shedding disekitar heated cylinder: a). streaklines, b). streamlines, c). isotherms Re=100, Ri=0 Re=100, Ri=0.5 Re=100, Ri=1.0

5 PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN Re=100, Ri=-0.5 Re=100, Ri=-1.0 dengan nilai Ri yang meningkat mulai dari Ri = 0.0 sampai 1.0, von karman street dibelakang silinder menghilang dan aliran mulai steady dengan dua vortices yang simetris.

6 PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN Gangguan pada von karman stree terjadi sekitar Ri= 0.15 Titik separasi dari kedua sisi permukaan silinder bergeser ke belakang

7 A.A. van Steenhoven, dan C.C.M. Rindt (2003) PENELITIAN TERDAHULU Re=100 dengan variasi Ri=0 dan Ri= 1.5 (Ri<1), vortex street membentuk defleksi negatif (Ri>1), transisi alirannya lebih cepat muncul berupa struktur 3D mushroom type vortex street

8 H. Hu dan M. M. Koochesfahani (2010) PENELITIAN TERDAHULU Re=135dengan variasi Ri=0-1.04

9 PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN Re yang konstan dan nilai Ri yang relatif kecil (Ri<0,31) pembentukan vortex yang terjadi tidak jauh berbeda dengan nilai Ri = 0 (unheated cylinder) Wake clousure length meningkat seiring meningkatnya nilai Ri

10 PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN Richardson Number meningkat maka nilai rata-rata Nusselt Number akan menurun secara linier

11 Matthieu Boirlaud et al PENELITIAN TERDAHULU Re=1000 dengan variasi Ri=0 dan Ri=2.77 U = 0.3 m/s karakteristik seperti struktur mushroom pada wake dibelakang silinder interaksi yang kuat antara buoyancy dengan inersia yang bekerja pada aliran fluida.

12 Penelitian Md. Mahbubar Rahman et al PENELITIAN TERDAHULU k-omega SST memiliki nilai Strouhal Number yang paling mendekati eksperimen untuk setiap kasus kemudian diikuti oleh Realizable k-ε dan yang paling jauh dari hasil eksperimen adalah turbulensi model k-ε standart.

13 PERUMUSAN MASALAH Aliran melintasi silinder yang dipanaskan Re=1000 Variasi Turbulensi model Re=135 Ri=0 dan Ri=1 Ri=0 dan Ri =2.77 Karakteristik Aliran Turbulensi model terbaik

14 BATASAN PENELITIAN Disimulasikan dengan bantuan perangkat lunak Fluent Inlet Velocity Inlet Outlet outflow Silinder Isothermal wall Fluida yang dipakai adalah air untuk Re =135 dan udara untuk Re = 1000 dengan kondisi unsteady flow, incompressible flow, uniform flow pada sisi inlet

15 Langkah Langkah Di Fluent GRID METODE PENELITIAN Domain simulasi numerik silinder sirkular tunggal pada kasus Re =135 Domain simulasi numerik silinder sirkular tunggal pada kasus Re =1000

16 METODE PENELITIAN Langkah Langkah Di Fluent PEMILIHAN MODEL Pemodelan yang digunakan adalah Unsteady Pressure based dengan viscous model laminar,turbulen Standart k-є, Standart k-ω BOUNDARY CONDITIONS Inlet merupakan sisi aliran datang, yang inputannya berupa beban kecepatan sebesar m/s untuk kasus Re=135 dan kecepatan 0.3 untuk kasus Re=1000. Sedangkan outlet berupa Outflow.

17 METODE PENELITIAN Langkah Langkah Di Fluent SOLUTION Kriteria konvergensi ditetapkan sebesar 10-6, artinya proses iterasi dinyatakan telah konvergen setelah residualnya mencapai harga di bawah 10-6 POST PROCESSING Hasil visualisasi berupa tampilan kontur kecepatan, vektor kecepatan, pathlines velocity dan profil kecepatan utuk data kualitatif, dan nilai Nu, koefisien Drag untuk data kuantitatif.

18 Parameter pemodelan simulasi METODE PENELITIAN

19 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN MULAI Studi Literatur Pembuatan Model 2D Pembuatan Model 3D Meshing pada Domain Meshing pada Domain Memeriksa kualitas mesh Ya Tidak Memeriksa kualitas mesh Ya Tidak Menentukan daerah analisa Menentukan daerah analisa Penentuan Model, Kondisi Batas Inlet dan Outlet Penentuan Model, Kondisi Batas Inlet dan Outlet Pelaksanaan Proses Iterasi URUTAN LANGKAH PENELITIAN Tidak Konvergensi Tercapai Ya Grid Independensi Pelaksanaan Proses Iterasi Konvergensi Tercapai Ya Grid Independensi Tidak Menampilkan Hasil Menampilkan Hasil Komparasi 2D-3D dan pemilihan dimensi model uji Variasi turbulen model Post processing Pembahasan dan Kesimpulan SELESAI

20 ALOKASI WAKTU

21 TERIMA KASIH