Jur usan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011

SIDANG TUGAS AKHIR STUDI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK ALIRAN MELINTASI EMPAT SILINDER SIRKULAR YANG TERSUSUN SECARA IN-LINED DENGAN JARAK ANTAR SILINDER L/D = 4 DI DEKAT DINDING DATAR Studi Kasus Pengaruh Rasio Jarak Gap (G/D) = 0,8 G/D 1,0 Jur usan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011

LATAR BELAKANG Salah satu bentuk geometri bodi yang banyak digunakan dalam aplikasi teknik adalah silinder sirkular. Memfokuskan pada silinder sirkular dekat dinding datar untuk mengetahui karakteristik aliran dan efektivitas penggunaan.

PENELITIAN TERDAHULU S.J. Price et.al (2001) Penelitian ini merupakan visualisasi aliran pada silinder sirkular di dekat dinding Menggunakan 2 metode : 1. Flow Visualization 2. Particle Image Velocimetry Hasilnya digolongkan 4 bagian yaitu : 1.G/D 0,125 2.0,25 G/D 0,375 3.0,5 G/D 0,7 4.G/D 1

PENELITIAN TERDAHULU 0,5 G/D 0,75 Pengurangan ukurandaerah lower yang terseparasi Ukuran voertex aliran pada upper sudah sangat kecil Vortex shedding terjadi pada daerah lower silinder G/D 1 Tidak terjadi separasi pada dinding Aliran mulai simetri

PENELITIAN TERDAHULU Hasbun Hadid (2010) Re = 53000 Sudut iris ( s) = 0, I-65 Jarak Gap = 0,533 G/D 1,00 dengan kenaikan G/D = 0,067

PENELITIAN TERDAHULU Darmawan Noviantoro(2010) Susunan tandem Variasi sudut potong silinder (θs) = 0 o dan 53 o Jarak longitudinal (P/D) = 1,5 Grafik Cp=f(θ) Silinder sirkular upstream; downstream dengan rasio gap G/D =0,8 ; 0,867 ; 0,933 dan 1 Grafik Cp dinding pada G/D=0,8 G/D 1

PENELITIAN TERDAHULU Wawan Aries Widodo, Triyogi Yuwono (2005) Adanya multi stagnation shear layer pada silinder upstream dan downstream sudah berkurang Efek bubble separation terjadi pada irisan silinder

PENELITIAN TERDAHULU K.LAM & X. FANG (1994) D silinder = 12,7 mm L (panjang) = 360 mm (L/D) yang divariasikan = 1,26 5,8 Sudut putar = 0-45 Skema silinder disusun secara In-lined arrangements square interfrensi silinder 1 dan 2 kecil, wake terjadi pada silinder 3 dan 4 mengalami penurunan ketika L/D = 2.2 dan akan terus turun hingga pada L/D 2.2. Untuk α = 0 silinder 1 dan 4 memiliki harga C L negatif sebaliknya silinder 2 dan 3 memiliki harga C L positif

RESUME PENELITIAN Peneliti Tahun Benda Uji G/D, G/B, T/D Re θs Visualisasi M.M. Zdravkovich 1985 Silinder Sirkular dekat dinding G/D 0 2 kali diameter Re (besar) = 4,8 x10 4 0 Re (kecil) =(7,2 140)x10 4 Price, et al. 2001 Silinder sirkular dekat dinding G/D 0,125;0,25;0,5;1 Re PIV = 1900 Re FV = 1200-1400 0 PIV dan Flow visualisation Hasbun Hadid 2010 Silinder sirkular side by side dekat dinding 0,533 G/D 1 T/D = 3 Re= 5,3x10 4 0, 65 metode surface oilfilm Darmawan Noviantoro 2010 Silinder Sirkular Tandem dekat dinding 0,533 G/D 1 P/D=1,5 Re= 5,3x10 4 0, 53 Oil flow picture Wawan Ariws dan Triyogi Yuwono 2005 Empat silinder teriris tipe D 53 0 P/D = 1,5;2;2,5;3;3,5;4; 4,5;5; 5,5 T/D = 2 Re = 6,9 x 10 4 53 0 Metode Komputasi K. Lam dan X. Fang 1994 Empat silinder sirkular secara in-lined L/D = 1,26 5,8 Re =1,28 x 10 4 0 Metode Komputasi. Sekarang 2011 4 Silinder sirkular tersusun in-line dan dekat dinding 0,8 G/D 1,0 Re= 5,4 x 10 4 0 Oil flow picture

RUMUSAN MASALAH Wawan Aries Widodo, Triyogi Yuwono (2005) Susunan in-lined dengan L/D=4 Silinder sirkular Re = 54.000 Variasi Rasio Gap 0,800 G/D 1,000 Karakteristik Aliran? Pengaruh dinding?

BATASAN MASALAH Analisa dilakukan pada 4 silinder sirkular yang tersusun secara in-lined didekat pelat datar dengan L/D = 4 dan variasi gap 0,800 G/D 1,00 Fluida yang mengalir adalah udara dalam kondisi aliran steady, incompresible dan uniform pada sisi upstream, dengan bilangan Reynolds = 5,4 x 10 4 Kemungkinan terjadinya perpindahan panas dapat diabaikan.

METODE PENELITIAN SKEMA PENELITIAN G C P f ( ) C G f ( ) G D D D C f ( ) L D

PERALATAN WIND TUNEL

PERALATAN BENDA UJI & PELAT DATAR Benda uji Pelat datar Jumlah silinder : 4 buah Pressure tap : 72 lubang (berjarak 5 mengelilingi silinder utama) Variasi G/D : 0,800; 0,867; 0,933; 1,00 Bahan : pipa PVC Diameter ( D ) : 60 mm Panjang ( L ) : 660 mm Panjang ( P ): 1200 mm Lebar ( L ) : 660 mm Bahan : akrilik Tebal : 60 mm Pressure tap : 55 buah

PERALATAN ALAT UKUR Pressure tranducer Data akuisisi Manometer Pitot static tube

PROSEDUR PENELITIAN Kalibrasi Tranducer P-Manometer (Pa) Grafik P vs i P = 154.58 i - 1862.8 250 200 150 100 50 0 12,3 12,5 12,7 12,9 13,1 13,3 13,5 i-tranducer (ma)

PROSEDUR PENELITIAN Langkah Penelitian

PROSEDUR PENELITIAN Visualisasi Aliran Visualisasi Dilakukan dengan Metode Oil flow picture pada Re = 5,4 x 10 4 Dengan perbandingan campuran Titanium powder : 4 Acid oleid : 16 Thinner A : 4 Silicon oil : 1

HASIL PENELITIAN Susunan 4 Silinder pada Variasi Gap Coefficien of Pressure (Cp) 1,2 0,8 0,4 0-0,4-0,8-1,2 Cylinder 1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Centerline G/D = 0.800 G/D = 0.867 G/D = 0.933 G/D = 0.1000 G/D Titik Stagnasi Titik Separasi Upper 80 0,8 350 Lower 270-1,6 Sudut Contur (θ) Koefisien Tekanan silinder sirkular yaitu Silinder 1 (silinder upstream bawah ) dengan variasi 0,8 G/D 1 0,867 350 0,933 355 1 0 CTRL 350 Upper 85 Lower 270 Upper 90 Lower 265 Upper 90 Lower 270 Upper 90 Lower 270

HASIL PENELITIAN Susunan 4 Silinder pada Variasi Gap Coefficien of Pressure (Cp) 1,2 0,8 0,4 0-0,4-0,8-1,2 Cylinder 2 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Centerline G/D = 0.800 G/D = 0.867 G/D = 0.933 G/D = 0.1000 G/D Titik Stagnasi Titik Separasi Upper 90 0,8 350 Lower 270-1,6 Sudut Contur (θ) Koefisien Tekanan silinder sirkular yaitu Silinder 2 (silinder upstream bawah ) dengan variasi 0,8 G/D 1 0,867 0 0,933 0 1 0 CTRL 350 Upper 90 Lower 275 Upper 90 Lower 275 Upper 90 Lower 270 Upper 90 Lower 270

HASIL PENELITIAN Susunan 4 Silinder pada Variasi Gap Coefficien of Pressure (Cp) 0,4 0,2 0-0,2-0,4-0,6-0,8-1 -1,2-1,4-1,6-1,8 Cylinder 3 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Sudut Contur (θ) Koefisien Tekanan silinder sirkular yaitu Silinder 3 (silinder upstream bawah ) dengan variasi 0,8 G/D 1 Centerline G/D = 0.800 G/D = 0.867 G/D = 0.933 G/D = 0.1000 G/D Attachment Titik Separasi 0,8 335 0,867 340 0,933 340 Upper 130 Lower 230 Upper 130 Lower 230 Upper 130 Lower 220 1 335 CTRL 350 Upper 135 Lower 220 Upper 130 Lower 230

HASIL PENELITIAN Susunan 4 Silinder pada Variasi Gap Coefficien of Pressure (Cp) 0,2 0-0,2-0,4-0,6-0,8-1 -1,2 Cylinder 4 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Centerline G/D = 0.800 G/D = 0.867 G/D = 0.933 G/D = 0.1000 G/D Attachment Titik Separasi Upper 125 0,8 335 Lower 230-1,4 Sudut Contur (θ) Koefisien Tekanan silinder sirkular yaitu Silinder 4 (silinder upstream bawah ) dengan variasi 0,8 G/D 1 0,867 335 0,933 335 1 330 CTRL 350 Upper 130 Lower 230 Upper 135 Lower 230 Upper 135 Lower 230 Upper 120 Lower 225

HASIL PENELITIAN Visualisasi Aliran G/D = 0,800 Separasi massive Silinder 1 Silinder 2 Silinder 3 Silinder 4 Upper 65 Lower 270 Upper 60 Lower 265 Upper 100 Lower 240 Upper 110 Lower 250 Attachment Silinder 3 Lower 345 Silinder 4 Lower 355 Hasil visualisasi aliran melintasi empat silinder sirkular yang tersusun in-line dan didekatkan pada dinding datar dengan variasi G/D = 0,800 (Sp=Titik Separasi; St=Titik Stagnasi; At=Attachment; Fws=Forward Shear Layer; Bws=Backward Shear Layer)

HASIL PENELITIAN Visualisasi Aliran G/D = 0,867 Separasi massive Silinder 1 Silinder 2 Silinder 3 Silinder 4 Upper 70 Lower 270 Upper 70 Lower 270 Upper 110 Lower 245 Upper 120 Lower 255 Attachment Silinder 3 Lower 345 Silinder 4 Lower 350 Hasil visualisasi aliran melintasi empat silinder sirkular yang tersusun in-line dan didekatkan pada dinding datar dengan variasi G/D = 0,867 (Sp=Titik Separasi; St=Titik Stagnasi; At=Attachment; Fws=Forward Shear Layer; Bws=Backward Shear Layer)

HASIL PENELITIAN Visualisasi Aliran G/D = 0,933 Separasi massive Silinder 1 Silinder 2 Silinder 3 Silinder 4 Upper 75 Lower 280 Upper 80 Lower 280 Upper 110 Lower 255 Upper 105 Lower 245 Attachment Silinder 3 Lower 345 Silinder 4 Lower 350 Hasil visualisasi aliran melintasi empat silinder sirkular yang tersusun in-line dan didekatkan pada dinding datar dengan variasi G/D = 0,933 (Sp=Titik Separasi; St=Titik Stagnasi; At=Attachment; Fws=Forward Shear Layer; Bws=Backward Shear Layer)

HASIL PENELITIAN Visualisasi Aliran G/D = 1,00 Separasi massive Silinder 1 Silinder 2 Silinder 3 Silinder 4 Upper 75 Lower 270 Upper 70 Lower 270 Upper 105 Lower 245 Upper 120 Lower 265 Attachment Silinder 3 Lower 345 Silinder 4 Lower 355 Hasil visualisasi aliran melintasi empat silinder sirkular yang tersusun in-line dan didekatkan pada dinding datar dengan variasi G/D = 1,00 (Sp=Titik Separasi; St=Titik Stagnasi; At=Attachment; Fws=Forward Shear Layer; Bws=Backward Shear Layer)

HASIL PENELITIAN Gaya Drag & Lift C DP & C LP silinder 1 C DP & C LP silinder 2 1,5 1,5 Nilai CLp dan CDp 1,0 0,5 0,0 Clp Sil.1 CLp Centerline CDp Sil.1 CDp Centerline Nilai CLp dan CDp 1,0 0,5 0,0 0,800 0,867 0,933 1,000 Clp Sil.2 CLp Centerline CDp Sil.2 CDp Centerline 0,800 0,867 0,933 1,000 G/D -0,5 G/D C DP & C LP silinder 3 C DP & C LP silinder 4 1,5 1,5 Nilai CLp dan CDp 1,0 0,5 0,0 0,800 0,867 0,933 1,000 G/D Clp Sil.3 CLp Centerline CDp Sil.3 CDp Centerline Nilai CLp dan CDp 1,0 0,5 0,0-0,5 0,800 0,867 0,933 1,000 G/D Clp Sil.4 CLp Centerline CDp Sil.4 CDp Centerline

HASIL PENELITIAN Susunan 4 Silinder pada Variasi Gap Velocity Profile y/h 1 0,8 0,6 0,4 Centerline G/D = 0.800 G/D = 0.867 G/D = 0.933 G/D = 0.1000 Grafik Cp = f( x/d) dinding datar dengan diletakkan empat silinder sirkular pada variasi 0,8 G/D 1 0,6 0,4 Dinding 0,2 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 u/umax Grafik Profil Kecepatan empat silinder pada variasi 0,8 G/D 1 Coefficien of Pressure (Cp) 0,2 0-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11-0,2-0,4-0,6 Centerline G/D = 0.800 G/D = 0.867 G/D = 0.933 G/D = 0.1000 Tanpa Susunan -0,8 x/d

TERIMA KASIH MOHON SARAN DAN KRITIK DEMI KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR