STUDI EKSPERIMEN DAN NUMERIK TENTANG ALIRAN BOUNDARY LAYER YANG MELINTASI BUMP DENGAN RADIUS KELENGKUNGAN YANG KECIL

Transkripsi

1 Proposal Tugas Akhir Konversi Energi STUDI EKSPERIMEN DAN NUMERIK TENTANG ALIRAN BOUNDARY LAYER YANG MELINTASI BUMP DENGAN RADIUS KELENGKUNGAN YANG KECIL Disusun Oleh : Herry Sufyan Hadi Dosen Pembimbing : Prof. Ir. SUTARDI, M.Eng., Ph.D.

2 LATAR BELAKANG Aliran Fluida Melintasi Pelat datar Zero Pressure Bump Di Sisi Downstream Favourable Pressure Puncak Bump Zero Pressure Bump Di Sisi Upstream Adverse Pressure

3 Aplikasi-aplikasi engineering sangat banyak. >> Contoh: Body mobil, pesawat terbang, roket, kapal selam, dll.

4 TUJUAN PENELITIAN Mengetahui karakteristik aliran melintasi bump Mempelajari karakteristik boundary layer secara kualitatif dengan visualisasi numerik pada benda kerja Membandingkan analisa secara eksperimen dan numerik

5 BATASAN MASALAH Aliran fluida: Steady Incompresible Uniform disisi masuk test section Kasus aliran boundary layer turbulen Perpindahan panas diabaikan Kekasaran permukaan pada pelat dan bump diabaikan

6 RUMUSAN MASALAH Viscous fluid flow Terjadi shear stress Penambahan bump Pressure gradient Adverse pressure Separasi

7 Untuk pelat datar dengan bump PENELITIAN-PENELITIAN TERDAHULU

8 1. WAHYU WIJANARKO (2005) Bump berbentuk setengah lingkaran, persegi panjang, dan segitiga U = 9.75 m/s dan 15.5 m/s.

9 HASIL = Separasi dipengaruhi nilai Re = Separasi karena perubahan sudut yang tajam

10 Hasil Penelitian Titik separasi Re = x/d = 0.25 Re = x/d = 0.25 Reattachment Re = x/d = 3 Re = x/d = 5

11 2. FATCHAN (2000) Bump berbentuk pelat melengkung Variasi kelengkungan 30 0 dan 60 0 dengan panjang busur 800 mm Pada permukaan inlet ada kekasaran menggunakan: kertas gosok paling kasar alumunium tanpa kekasaran (halus). Re yang digunakan yaitu: kelengkungan 30 0 = 6, kelengkungan 60 0 = 6,

12 Hasil Penelitian

13 ANDI JOKO (2001) Pelat dengan kelengkungan 30 0 dan 60 0 Panjang busur profil 800 mm Variasi jarak kekasaran 0 cm, 25 cm, dan 50 cm

14 HASILNYA Sudut Kelengkungan Kekasaran (cm) Titik Separasi (x/l)

15 WEBSTER, DEGRAAFF AND J.K.EATON (1996) Benda Uji Hasil

16 KIM AND SUNG (2006) Penelitian dilakukan secara numerik HASILNYA

17 PENELITIAN SEKARANG

18 GEOMETRI BENDA UJI Bump 19

19 JENIS BUMP YANG DIGUNAKAN R21 (a) Bump tanpa ketirusan R21 R21 R21 (b) Bump dengan ketirusan

20 PERALATAN UJI WIND TUNNEL = 0,7 mm MANOMETER V TOTAL PRESSURE TUBE

21 METODOLOGI PENELITIAN

22 METODOLOGI EKSPERIMEN 1. Pemasangan benda kerja pada wind tunnel. 2. Set-up alat ukur penelitian. 3. Pengukuran kecepatan free stream dari aliran 4. Pengkuruan tekanan statis dan tekanan stagnasi. 5. Pengambilan data.

23 METODOLOGI NUMERIK 1. PRE-PROCESSING Membuat model Membuat mesh Penetapan jenis material Menentukan operating dan boundary conditions 2. SOLVING Menggunakan second order untuk pressure, second order upwind untuk momentum, turbulent kinetic energy, dan turbulent dissipation rate. 3. POST-PROCESSING Menampilkan hasil analisa berupa grid display, plat kontur, dan grafik.

24 CONTOH MESHING

25 FLOWCHART PENELITIAN

26

27 PERBEDAAN DARI SEBELUMNYA SEBELUMNYA SEKARANG Bump setengah lingkaran tanpa ketirusan Ada ketirusan Penelitian secara eksperimen Penelitian secara eksperimen dan numerik

28 HASIL EKSPERIMEN PADA BUMP SETENGAH LINGKARAN DENGAN KETIRUSAN

29 HASIL NUMERIK PADA BUMP SETENGAH LINGKARAN TANPA KETIRUSAN

30 DISTRIBUSI Cp PADA RE = 13000

31 DISTRIBUSI Cp PADA RE = 21000

32 VISUALISASI ALIRAN

33

34 VISUALISASI KECEPATAN PADA BUMP SETENGAH LINGKARAN DENGAN KETIRUSAN

35 VISUALISASI KECEPATAN PADA BUMP SETENGAH LINGKARAN TANPA KETIRUSAN

36 TITIK SEPARASI DAN REATTACHMENT Dengan Tirus Tanpa tirus Re = Re = Re = Re = Eksperimen Numerik Separasi (x/d) Reattachment (x/d) Separasi (x/d) Reattachment (x/d)

37 HASIL PENELITIAN EKSPERIMEN PADA BUMP SETENGAH LINGKARAN DENGAN KETIRUSAN

38 DISTURBANCE THICKNESS

39 DISPLACEMENT THICKNESS

40 MOMENTUM THICKNESS

41 SHAPE FACTOR

42 DISTRIBUSI Cf PADA BUMP DENGAN KETIRUSAN

43 NILAI CD PADA BUMP DENGAN KETIRUSAN BUMP SETENGAH LINGKARAN CD CDP CDf Ekseprimen Re = Re = Dengan Ketirusan Tanpa Ketirusan Dengan Ketirusan Tanpa Ketirusan Numerik Re = Re = Dengan Ketirusan Tanpa Ketirusan Dengan Ketirusan Tanpa Ketirusan

44 KESIMPULAN Adanya ketirussan pada bump setengah lingkaran dengan akan menunda terjadinya separasi dan titik reattachment akan semakin mendekati downstream. Harga C f pada Re yang lebih kecil memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan Re yang lebih besar Adanya ketirusan akan memberikan pengaruh terhadap intensitas turbulensi aliran fluida. C D yang didapatkan pada pelat datar dengan bump setengah lingkaran dengan ketirusan memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan tanpa ketirusan.

45 Bump setengah lingkaran tanpa ketirusan mempunyai daerah wake yang lebih besar dibandingkan dengan adanya ketirusan Distribusi data yang didapat dari hasil simulasi numerik memiliki kecenderungan yang lebih smooth dan lebih besar dibandingkan dengan distribusi data yang didapatkan dari hasil eksperimen.

46 SARAN Spesimen benda uji sebaiknya dibuat dari bahan yang sama Perlu dicoba untuk menggunakan pressure transducer didalam proses pengambilan data tekanan stagnasi pada eksperimen Pengambilan data sebaiknya dilakukan dalam waktu yang tidak terlalu lama.

47 Mohon Saran dan Bimbingannya SEKIAN DAN TERIMA KASIH