Analisis Numerik Aliran Fluida di Sekitar Silinder Sirkular dengan Menggunakan Diskrititasi Order yang Berbeda

dokumen-dokumen yang mirip
Simulasi Numerik Karakteristik Aliran Fluida Melewati Silinder Teriris Satu Sisi (Tipe D) dengan Variasi Sudut Iris dan Sudut Serang

PENDAHULUAN. Keyword : R ed, c p, Nu and k-ω SST. Kata Kunci: R ed, c p, Nu, dan k-ω SST.

ROTASI Volume 8 Nomor 1 Januari

Seminar NasionalInovasi Dan AplikasiTeknologi Di Industri 2017 ISSN ITN Malang, 4 Pebruari 2017

STUDI NUMERIK PENGARUH PENAMBAHAN BODI PENGGANGGU TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN FLUIDA MELINTASI SILINDER UTAMA

Reduksi Gaya Drag Silinder Sirkular dengan Penambahan Square Disturbance Body Melalui Simulasi Numerik 2D Unsteady-RANS pada Reynold Number 34800

ABSTRAK 1. PENDAHULUAN

oleh : Ahmad Nurdian Syah NRP Dosen Pembimbing : Vivien Suphandani Djanali, S.T., ME., Ph.D

Simulasi Numerik dengan Pendekatan 3D-URANS Aliran yang Melintasi Susunan Empat Silinder Sirkular Dekat Dinding pada Small-Gap

Proceeding Seminar Nasional Thermofluid VI Yogyakarta, 29 April 2014

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-5 1

Simulasi Numerik Aliran Melintasi Susunan Empat Silinder Sirkular pada Rasio L/D= 3,0 Dekat Dinding

Arif Kurniawan 1. FTI - Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional, Kampus 2 ITN Jl. Raya Karanglo KM. 2 Malang Tel:

I. PENDAHULUAN liran eksternal viscous yang melintasi silinder akan menghasilkan gaya hambat (drag force) dan gaya angkat

Jurusan Teknik Mesin-Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2013

Kajian Numerik: Pengaruh Ukuran Sistem Terhadap Gaya Hambat pada Silinder

Studi Numerik Steady RANS Aliran Fluida di Dalam Asymmetric Diffuser

PENGARUH MODIFIKASI DIFFUSOR TERHADAP GAYA AERODINAMIKA MOBIL LISTRIK PANCASONA

tudi kasus pengaruh perbandingan rusuk b/a = 12/12, 5/12, 4/12, 3/12, 2/12, 1/12, 0/12 dengan Re = 3 x 10 4.

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

UNIVERSITAS DIPONEGORO STUDI EKSPERIMENTAL DAN KOMPUTASI NUMERIK PADA RECTANGULAR ELBOW DENGAN ANGKA REYNOLDS TUGAS AKHIR

FakultasTeknologi Industri Institut Teknologi Nepuluh Nopember. Oleh M. A ad Mushoddaq NRP : Dosen Pembimbing Dr. Ir.

4.2 Laminer dan Turbulent Boundary Layer pada Pelat Datar. pada aliran di leading edge karena perubahan kecepatan aliran yang tadinya uniform

SOLUSI NUMERIK DARI PERSAMAAN NAVIER-STOKES

STUDI EKSPERIMEN dan NUMERIK PENGARUH PENAMBAHAN KEKASARAN PERMUKAAN TERHADAP KARAKTERISTIK BOUNDARY LAYER MELINTASI BUMP (Re = 21000)

Tulisan pada bab ini menyajikan simpulan atas berbagai analisa atas hasil-hasil yang telah dibahas secara detail dan terstruktur pada bab-bab

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN:

STUDI EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN ALIRAN MELINTASI DUA SILINDER SIRKULAR DAN SILINDER ELIPS TERSUSUN TANDEM DAN INTERAKSINYA TERHADAP DINDING DATAR

Keywords: RANS, UDF, Nusselt number, turbulent viscosity. Kata kunci: RANS, UDF, Nusselt number, turbulent viscosity

ANALISIS LAPISAN BATAS ALIRAN DALAM NOSEL STUDI KASUS: NOSEL RX 122

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

ANALISIS PENGARUH PERBANDINGAN DIAMETER MINOR DAN MAYOR ELIPS TERHADAP NILAI KOEFISIEN DRAG MENGGUNAKAN PROGRAM CFD

SEMINAR NASIONAL TAHUNAN TEKNIK MESIN (SNTTM) - VIII

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-174

Studi Numerik Pengaruh Konfigurasi Pipa Pada Susunan Pipa Staggered Terhadap Karakteristik Perpindahan Panas dan Aliran Fluida

ANALISIS PENGARUH PERBANDINGAN DIAMETER MINOR DAN MAYOR ELIPS TERHADAP NILAI KOEFISIEN DRAG MENGGUNAKAN PROGRAM CFD

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 2, (2014) ISSN:

TUGAS SARJANA STUDI KARAKTERISTIK SECONDARY FLOW DAN SEPARASI ALIRAN PADA RECTANGULAR DUCT 900 DENGAN ANGKA REYNOLDS 110.

STUDI NUMERIK : MODIFIKASI BODI NOGOGENI PROTOTYPE PROJECT GUNA MEREDUKSI GAYA HAMBAT

Studi Numerik Karakteristik Aliran Fluida Melintasi Airfoil NASA LS-0417 yang Dimodifikasi dengan Vortex Generator

Model Perahu Trimaran pada Aliran Laminar. Abstrak

Diterima 10 Desember 2009; diterima terkoreksi 26 Maret 2010; disetujui 03 Mei 2010

Study Eksperimental Jarak Terhadap Koefisien Tekanan Silinder Ganda Diposisikan Alined

SIMULASI NUMERIK PADA SILINDER DENGAN SUSUNAN SELANGSELING (STAGGERED) DALAM SALURAN SEGI EMPAT MENGGUNAKAN K Ԑ MODEL

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 1, (2016) ISSN: ( Print)

PENGARUH JARAK ANTAR FIN PADA SILINDER BERSIRIP TERHADAP SEPARASI ALIRAN DI PERMUKAAN SILINDER DAN FIN

INVESTIGASI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS PADA DESAIN HELICAL BAFFLE PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

BAB IV VALIDASI SOFTWARE. Validasi software Ansys CFD Flotran menggunakan dua classical flow

PENGARUH PEMASANGAN RING BERPENAMPANG SEGIEMPAT DENGAN POSISI MIRING PADA PERMUKAAN SILINDER TERHADAP KOEFISIEN DRAG

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PENAMBAHAN BODI PENGGANGGU

Studi Numerik Karakteristik Aliran Bagian Rear-End Bus Penumpang dengan Variasi Sudut Diffuser

Studi Numerik Karakteristik Separasi dan Reattachment Aliran Di Belakang Gundukan (BUMP) Setengah Lingkaran. Setyo Hariyadi S.P. 1

Pengaruh Variasi Jarak Penghalang Berbentuk Segitiga di Depan Silinder Terhadap Koefisien Drag

Analisis Perbandingan Velocity Dan Shear Stress Perkembangan Boundary Layer Flat Plate Menggunakan Turbulent Model k ε (Standard, Realizable, RNG)

Pengaruh Penempatan Penghalang Berbentuk Silinder Pada Posisi Vertikal Dengan Variasi Jarak Horisontal Di Depan Silinder Utama Terhadap Koefisien Drag

JTM. Volume 03 Nomor 03 Tahun 2015,

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN HASIL EKSPERIMEN

PENELITIAN KARAKTERISTIK AERODINAMIKA AEROFOIL SUDU SKEA NELAYAN NILA 80

Studi Numerik Karakteristik Aliran Melalui Backward Facing Inclined Step dengan Penambahan Paparan Panas Deri Gedung pada Sisi Upstream

MEDIA KOMUNIKASI TEKNOLOGI. VOL 18 NO.2 Desember 2014

ANALISIS KOEFISIEN DRAG PADA MOBIL HEMAT ENERGI "MESIN USU" DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK CFD

SIDANG TUGAS AKHIR FITRI SETYOWATI Dosen Pembimbing: NUR IKHWAN, ST., M.ENG.

STUDI EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN ALIRAN MELINTASI DUA SILINDER SIRKULAR DAN SILINDER ELIPS TERSUSUN TANDEM DAN INTERAKSINYA TERHADAP DINDING DATAR

Pengaruh Variasi Diameter O-ring pada Permukaan Silinder terhadap Koefisien Drag

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: B-158

1. Pendahuluan. Annual Engineering Seminar 2012 Sutrisno, Herman Sasongko, Heru Mirmanto

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (Sept. 2012) ISSN: F-92

TUGAS AKHIR - RM 1542

UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

Studi tentang Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Ellips (AR) = 1/3 dan 1/4 Tunggal Teriris pada Sisi Depan

Penelitian Numerik Turbin Angin Darrieus dengan Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Angin

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN:

TUGAS AKHIR TM141585

SIMULASI PENGUJIAN PRESTASI SUDU TURBIN ANGIN

Studi Numerik Variasi Turbulensi Model Pada aliran Fluida Melewati Silinder Tunggal Yang Dipanaskan (Heated Cylinder)

Proceeding Seminar Nasional Thermofluid VI Yogyakarta, 29 April 2014

SECOND ORDER UPWIND DIFFERENCING SCHEME OF K- TURBULENCE MODEL FOR AIR AND EGR FLOW MIXTURES IN INTAKE MANIFOLD OF DIESEL ENGINE

SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA POMPA HIDRAM DENGAN TINGGI AIR JATUH 2.3 M DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK CFD

BAB V BACKWARD - FACING STEP. Hasil validasi software memberikan informasi tentang karakteristik

VORTEX INDUCED VIBRATION (VIV) YANG TERJADI AKIBAT VARIASI GAP TERHADAP MULTIPLE RODS PADA KOMPONEN SILINDRIS

Simulasi Numerik Aliran Fluida pada Permukaan Peregangan dengan Kondisi Batas Konveksi di Titik-Stagnasi

STUDI PERPINDAHAN PANAS KONVEKSI PADA SUSUNAN SILINDER VERTIKAL DALAM REAKTOR NUKLIR ATAU PENUKAR PANAS MENGGUNAKAN PROGAM CFD

SIMULASI PERPINDAHAN PANAS GEOMETRI FIN DATAR PADA HEAT EXCHANGER DENGAN ANSYS FLUENT

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 2, (2012) ISSN:

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) 1

Kaji Numerik Aliran Jet-Swirling Pada Saluran Annulus Menggunakan Metode Volume Hingga

STUDI NUMERIK DAN EKSPERIMEN KARAKTERISTIK ALIRAN MELINTASI TIGA BUAH SILINDER SIRKULAR YANG TERSUSUN SECARA EQUILATERAL TRIANGULAR

SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA POMPA HIDRAM DENGAN TINGGI AIR JATUH 2.3 M DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK CFD

STUDI NUMERIK PENGARUH TRANVERSE DAN LONGITUDINAL PITCH TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN DAN PERPINDAHAN PANAS CROSS-FLOW SUSUNAN TUBE TIPE STAGGERED

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Prosedur Penggunaan Software Ansys FLUENT 15.0

Studi Numerik Pengaruh Panjang Rectangular Obstacle terhadap Perpindahan Panas pada Staggered Tube Banks

SIMULASI AERODINAMIKA DESAIN MOBIL HEMAT BAHAN BAKAR ANTAWIRYA DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pengaruh Alur Berbentuk Segi Empat Pada Permukaan Silinder Terhadap Koefisien Drag Dengan Variasi Diameter Silinder

SIMULASI NUMERIK ALIRAN 3D UNTUK KONDISI QUASI STEADY DAN UNSTEADY PADA TURBIN UAP AKSIAL

The Analysis of Velocity Flow Effect on Drag Force by Using Computational Fluid Dynamics

STUDI KARAKTERISTIK ALIRAN PADA TUJUH SILINDER VERTIKAL DENGAN SUSUNAN HEKSAGONAL DALAM REAKTOR NUKLIR MENGGUNAKAN PAKET PROGRAM FLUENT

STUDI KOMPUTASIONAL NACA 2412 PADA VARIASI SUDUT PENGGUNAAN SINGLE SLOTTED FLAP DAN FIXED SLOT DENGAN SOFTWARE FLUENT

SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA POMPA HIDRAM DENGAN VARIASI PANJANG PIPA PEMASUKAN DAN VARIASI TINGGI TABUNG UDARA MENGGUNAKAN CFD

Transkripsi:

Analisis Numerik Aliran Fluida di Sekitar Silinder Sirkular dengan Menggunakan Diskrititasi Order yang Berbeda Muhammad Hasan Albana Batam Polytechnics Mechanical Engineering Study Program Parkway Street, Batam Centre, Batam 2946, Indonesia E-mail: hasan@polibatam.ac.id Abstrak Aliran fluida di sekitar silinder sirkular merupakan salah satu masalah klasik dalam mekanika fluida. Pipa bawah laut dan tiang-tiang penyangga platform lepas pantai adalah contoh dari aplikasi silinder sirkular dimana cenderung menerima aliran dengan angka Reynolds yang tinggi. Jurnal ini menyajikan simulasi numerik aliran fluida pada sebuah silinder sirkular dengan angka Reynolds yang tinggi yaitu 2 0 6, dua dimensi (2D), steady Reynolds Average Navier Stokes (RANS) menggunakan model turbulensi standar k - ε dan k ω SST serta menggunakan diskritisasi order yang berbeda yaitu first order upwind, second order upwind dan third order MUSCL. Hasil simulasi yang diperoleh diperbandingkan dengan data eksperimen dan data simulasi numerik peneliti lain yang telah dipublikasi. Model turbulensi k ω SST memperlihatkan hasil yang lebih akurat dalam menganalisa aliran fluida dibandingkan standar k ε. Penggunaan diskritisasi order yang berbeda pada penelitian ini memperlihatkan perbedaaan hasil yang tidak begitu signifikan. Kata kunci: Aliran Fluida, Silinder Sirkular, Computational Fluid Dynamics Abstract Fluid flow around a circular cylinder is one of classical problems in fluid mechanics. Subsea pipeline and the pillars of offshore platform is an example from circular cylinder application. Many of these engineering applications are often subject to flow conditions correspondings to very high Reynolds number. The journal presents a numerical simulation of fluid flow around a two dimensional (2D) circular cylinder with high Reynolds number (Re = 2 0 6 ), steady Reynolds Average Navier Stokes (RANS), standar k - ε SST and k ω SST turbulence model as well as using different order discretization; first order upwind, second order upwind dan third order MUSCL. The results are compared with published experimental data and numerical results. The k ω SST turbulence model are shown to be considerably more accurate than the standar k ε results. The use of different discretization order on the results of this study showed that the differences are not so significant Keywords : Fluids Flow, Circular Cylinder, Computational Fluid Dynamics. Pendahuluan Analisis aliran yang melalui silinder sirkular merupakan salah satu masalah klasik dalam mekanika fluida yang sampai saat sekarang ini masih banyak dilakukan. Jaringan pipa bawah laut dan tiang penyangga platform lepas pantai adalah contoh aplikasi dari silinder sirkular ini. Silinder sirkular seperti pada pipa bawah laut maupun tiang-tiang penyangga platform lepas pantai tersebut kebanyakan menerima aliran fluida dengan bilangan Reynolds yang sangat tinggi dengan nilai O (0 6 0 7 ). Bilangan Reynolds (Re) didefinisi- kan sebagai U D/v, dimana U adalah kecepatan aliran fluida, D adalah diameter silinder dan v adalah viskositas kinematik. Karakteristik tersebut termasuk rezim aliran (flow regimes) supercritical (3,9 0 5 < Re <,5 0 6 ) hingga transcritical (Re > 4 0 6 ) []. Kondisi aliran dengan angka Reynolds yang sangat tinggi tersebut apabila dilakukan secara eksperimen maka akan sulit untuk dilakukan, membutuhkan biaya yang cukup mahal, fasilitas eksperimen yang tepat serta error yang disebabkan oleh faktor manusia dan alat harus diminimalisir []. Salah satu alternatif yang bisa dilakukan untuk mengantisipasi permasalahan tersebut adalah

dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk memperoleh karakteristik hidrodinamika yang penting dalam melakukan desain engineering. Catalano et al [2] melakukan penelitian mengenai aliran fluida pada silinder sirkular secara CFD dengan menggunakan model matematika Large Eddy Simulation (LES). Mereka memperbandingkan hasil simulasi dari penggunaan model matematika LES dengan steady dan unsteady Reynolds-Average Navier-Stokes (RANS) serta hasil eksperimen. Hasil penelitian yang mereka lakukan menunjukkan bahwa LES lebih akurat dalam menganalisis aliran fluida pada silinder sirkular dibandingkan RANS. LES secara akurat bisa memprediksi keterlambatan separasi boundary layer dan pengurangan coefficient drag. Hal ini konsisten dengan penelitian secara eksperimen yang telah dilakukan sebelumnya. Distribusi tekanan rata-rata (mean pressure distribution) pada permukaan silinder dari penelitian yang dilakukan oleh Cataleno et al [2] diperlihatkan pada Gambar. yang cukup akurat dalam menganalisis aliran pada wilayah supercritical dan upper-transition. Gambar 2 memperlihatkan mean pressure distribution dari penelitian yang dilakukan oleh Ong et al []. Gambar 2. Mean Pressure Distribution pada Silinder Sirlkular dengan Re D = 0 6 []. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan diskritisasi order pada CFD Fluent (first order upwind, second order upwind dan third order MUSCL) menggunakan model turbulensi Standard k ε dan k ω SST yang digunakan untuk menganalisa aliran fluida pada silinder sirkular dengan bilangan Reynolds yang tinggi. Hasil simulasi dibandingkan dengan data eksperimen yang telah dipublikasikan. Gambar. Distribusi Tekanan pada Silinder Sirkular. ( ) LES pada Re D = 0 6 ; (- -) RANS pada Re D = 0 6 ; (--) URANS pada Re D = 0 6 ; ( ) Eksperimen yang Dilakukan oleh Warschauer dan Leene (97) pada Re D =,2 0 6 : (Δ) Eksperimen oleh Falchsbart (pada Zdravkovich, 997) pada Re D = 6,5 0 5 [2]. Ong et al [] juga melakukan penelitian mengenai aliran yang melewati silinder sirkular dengan angka Reynolds 0 6, 2 0 6 dan 3,6 0 6 secara numerik menggunakan persamaan dua dimensi (2D) Unsteady Reynolds Average Navier Stokes (URANS) dengan model turbulensi k ε. Ong et al [] juga membandingkan hasil simulasi yang telah dilakukan dengan data eksperimen serta hasil simulasi numerik yang telah dilakukan peneliti lain. Walaupun model turbulensi k ε diketahui menghasilkan data yang kurang akurat dalam memprediksi aliran dengan turbulensi yang sangat tinggi, simulasi yang dilakukan oleh Ong et al [] menunjukkan hasil yang berbeda. Model turbulensi k ε yang mereka gunakan dalam menganalisis aliran fluida pada silinder sirkular menunjukkan hasil yang cukup memuaskan dalam artian memberikan hasil 2. Metode Numerik Dalam melakukan analisis aliran fluida secara komputasional, faktor penting yang harus mendapat perhatian utama adalah mesh. Mesh sangat menentukan akurat atau tidaknya hasil simulasi yang telah dilakukan. Domain kumputasi harus dipilih secara hati-hati dan cermat. Pada penelitian ini meshing dibuat dengan menggunakan program Gambit 2.4. Computational Boundary pada bagian upstream dan downstream adalah 7D dan 20D sedangkan pada bagian sisi upper dan lower adalah 7D. Domain komputasi dari penelitian bisa dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Domain Komputasi

Cp Untuk memperoleh hasil simulasi yang akurat maka meshing dilakukan dalam beberapa jenis, berdasarkan jumlah nodes dan elements sebagaimana terlihat pada Tabel. Dari tabel di bawah terlihat bahwa mesh 4 (42043 nodes) menghasilkan perubahan yang tidak signifikan dalam hal perubahan waktu rata-rata koefisien drag, oleh karena itu mesh 4 ini dipertimbangkan telah memberikan resolusi grid yang cukup. Gambar 4 memperlihatkan bentuk meshing yang dilakukan pada silinder sirkular. 3. Hasil dan Pembahasan Ketika fluida melewati silinder sirkular dengan kecepatan tertentu (pada penelitian ini kecepatan aliran adalah 30 m/s), semakin dekat dengan permukaan body (silinder sirkular) maka kecepatan aliran fluida akan lebih rendah dibandingkan dengan aliran fluida pada jarak yang jauh dari body dan demikian juga sebaliknya. Untuk lebih jelasnya mengenai permasalahan ini bisa dilihat pada Gambar 6. Tabel. Rincian Elemen dan Mesh yang Digunakan serta Hasil Konvergensi Mesh Nodes Elements Cd M 4248 402 0.5593 M2 20760 9874 0.4824 M3 32023 3457 0.3932 M4 42043 4600 0.3246 Simulasi dilakukan dengan kecepatan aliran dari bagian upstream hingga silinder adalah konstan yaitu pada kecepatan 30 m/s. Diameter silinder adalah m. Simulasi dilakukan dengan menggunakan program FLUENT versi 6.3, dua dimensi (2D) steady, Reynolds Average Navier Stokes (RANS). Model turbulensi yang digunakan yaitu Standard k ε dan k ω SST sedangkan diskritisasi order yang digunakan adalah first order upwind, second order upwind dan third order MUSCL..5 0.5 0-0.5 - -.5-2 -2.5-3 0 20 40 60 80 0020406080 Ө Gambar 5. Distribusi Koefisien Tekanan (C p) pada Silinder Sirkular dengan Model Turbulensi Standar k ε, pada Re = 2 0 6 : ( ) First Order Upwind, ( ) Second Order Upwind, (X) Third Order MUSCL, ( ) Data Eksperimen Achenbach [3]. Gambar 6. Gambaran Kualitatif dari Incompressible Flow yang Melalui Sebuah Bola [4]. Gambar 4. Komputasi Mesh 4 dengan 42043 Nodes Titik A pada Gambar 6 di atas merupakan titik stagnasi atau stagnation point dimana kecepatan aliran fluida pada titik ini adalah 0. Ketika kecepatan aliran pada suatu titik rendah maka tekanan aliran pada titik tersebut akan tinggi. Demikian juga sebaliknya, ketika tekanan aliran pada suatu titik rendah maka kecepatan aliran pada titik tersebut akan tinggi. Dengan demikian bisa disimpulkan bahwa pada titik stagnasi inilah yang menerima tekanan paling tinggi. Apabila dinilai dari pressure coefficient (C p) sebagaimana terlihat pada Gambar 5 maka titik stagnasi ini berada pada nilai C p =. Koefisien tekanan

Cp (pressure coefficient) adalah bilangan tidak berdimensi yang menjelaskan tekanan relatif pada aliran fluida ketika menyentuh sebua body [5]. Secara matematika koefisien tekanan ditulis sebagai: C p = p p q () Apabila diturunkan lebih lanjut maka C p dapat juga ditulis sebagai: C p = p p (2) 2 ρ 2 v Dimana p adalah tekanan normal fluida pada permukaan body, p adalah free stream pressure, q adalah dynamic pressure, ρ adalah free stream density dan v adalah free stream velocity. Pada gambar 5, nilai θ diukur searah jarum jam dari titik stagnasi. Pada gambar tersebut, model turbulensi standar k ε digunakan untuk memprediksi aliran pada silinder sirkular. Di sini terlihat sedikit ketidaksesuaian antara simulasi numerik yang dilakukan dibandingkan dengan hasil eksperimen yang dilakukan oleh Achenbach [3], baik ketika menggunakan diskritisasi order first order upwind, second order upwind maupun third order MUSCL..5 0.5 0-0.5 - -.5-2 -2.5-3 0 20 40 60 80 00 20 40 60 80 Ө Gambar 6. Distribusi Tekanan pada Silinder Sirkular dengan Model Turbulensi k ω SST, pada Re = 2 0 6 : ( ) First Order Upwind, ( ) Second Order Upwind, (X) Third Order MUSCL, ( ) Data Eksperimen Achenbach [3]. Gambar 6 memperlihatkan distribusi koefisien tekanan (Cp) pada silinder sirkular menggunakan model turbulensi k ω SST. Dengan melihat gambar tersebut, dapat disimpulkan bahwa model turbulensi k ω SST secara umum lebih mendekati hasil eksperimen yang dilakukan oleh Achenbach [3] dibandingkan dengan model turbulen standar k ε walaupun ketidaksesuaian masih terjadi. Hal ini sesuai dengan kesimpulan yang diambil oleh Ong et al [] bahwa mo- del turbulensi k ε secara umum kurang memberikan prediksi yang memuaskan untuk Unsteady Reynolds Average Navier Stokes (URANS) dengan angka Reynolds tinggi. Apabila memperbandingkan diskritisasi order first order upwind, second order upwind dan third order MUSCL pada Gambar 5 dan 6 di atas maka perbedaan antara ketiga diskritisasi order tersebut dalam mensimulasikan aliran fluida yang melalui silinder sirkular pada penelitian ini, tidak begitu signifikan. RANS yang dilakukan pada penelitian ini secara kualitatif menangkap tren hasil eksperimental yang dilakukan oleh Achenbach [3] dan hasil simulasi URANS pada Re = 3,6 0 6 yang dilakukan oleh Ong et al [], tetapi perbedaan dengan data eksperimental cukup besar. Perbedaan hasil dengan penelitian Ong et al [] mungkin disebabkan karena perbedaan implementasi pada wall function. penelitian ini dilakukan dengan persamaan steady Reynolds Average Navier Stokes (RANS) sedangkan penelitian Ong et al [] dilakukan secara unsteady Reynold Average Navier Stokes (URANS). RANS yang digunakan pada penelitian ini, baik standar k - ε maupun k ω SST menunjukkan prediksi yang cukup moderat terhadap koefisien tekanan negatif di setengah bagian belakang silinder. Hal ini telah diketahui dengan baik bahwa aliran di wilayah titik separasi memiliki gradien tekanan yang kuat, dan sangat sulit untuk dimodelkan secara akurat. 4. Kesimpulan Aliran yang melintasi 2D sirkular silinder telah disimulasikan secara numerik untuk angka Reynolds yang sangat tinggi, menggunakan steady Reynolds Average Navier Stokes (RANS) dengan model turbulensi standar k ε dan k ω SST, dilakukan dengan diskritisasi order yang berbeda-beda yaitu first order upwind, second order upwind dan third order MUSCL. Pada penelitian ini, hasil simulasi menggunakan diskritisasi order first order upwind, second order upwind dan third order MUSCL menunjukkan perbedaan yang tidak begitu signifikan. Pada penelitian ini, model turbulensi k ω SST cenderung memberikan hasil yang lebih mendekati data eksperimen dibandingkan model turbulensi standar k ε. 5. Daftar Pustaka [] Ong, Muk Chen., Utnes, Tobjorn., Holmedal, Lars Erik., Myrhaug, Dag & Pettersen, Bjornar, (2009), Numerical Simulation of Flow Around a Smooth Circular Cylinder at Very High Reynolds Numbers, Marine Structures, Vol. 22, hal. 42 53.

[2] Catalano, Pietro., Wang, Meng., Iaccarino, Gianluca & Moin Parviz, (2003), Numerical simulation of the flow around a circular cylinder at high Reynolds numbers, International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 24, hal. 463 469. [3] Achenbach, E., (968), Distribution of local pressure and skin friction around a circular cylinder in cross- flow up to Re = 5 0 6, Journal of Fluid Mechanics, vol. 34, hal. 625 39. [4] Pritchard, Philip J, Fox and McDonald s Introduction to Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, New Jersey, 20. [5] Anderson, John D., Fundamentals of Aerodynamics, McGraw Hill, New York, 200.