Simulasi Numerik Aliran Fluida pada Saluran T-Junction 90 0 : PLTA Tulungagung

dokumen-dokumen yang mirip
Model Perahu Trimaran pada Aliran Laminar. Abstrak

Kajian Numerik: Pengaruh Ukuran Sistem Terhadap Gaya Hambat pada Silinder

SOLUSI NUMERIK DARI PERSAMAAN NAVIER-STOKES

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

Simulasi Perpindahan Panas pada Lapisan Tengah Pelat Menggunakan Metode Elemen Hingga

TUGAS AKHIR. OLEH : Mochamad Sholikin ( ) DOSEN PEMBIMBING Prof.DR.Basuki Widodo, M.Sc.

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

Aplikasi Metode Meshless Local Petrov- Galerkin (MLPG) Pada Permasalahan Sedimentasi Model Sungai Shazy Shabayek BY SOFWAN HADI

ALIRAN FLUIDA. Kode Mata Kuliah : Oleh MARYUDI, S.T., M.T., Ph.D Irma Atika Sari, S.T., M.Eng

BAB II DASAR TEORI. m (2.1) V. Keterangan : ρ = massa jenis, kg/m 3 m = massa, kg V = volume, m 3

MODEL MATEMATIKA DENGAN SYARAT BATAS DAN ANALISA ALIRAN FLUIDA KONVEKSI BEBAS PADA PELAT HORIZONTAL. Leli Deswita 1)

I. PENDAHULUAN. II. DASAR TEORI Materi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

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

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

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

PENYELESAIAN PERSAMAAN PANAS BALIK (BACKWARD HEAT EQUATION) Oleh: RICHA AGUSTININGSIH

STUDI PERPINDAHAN PANAS DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOORDINAT SEGITIGA

Studi Eksperimen Pengaruh Silinder Pengganggu Di Depan Returning Blade Turbin Angin Savonius Terhadap Performa Turbin

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi Fluida

Tugas Akhir ANALISIS MORFOLOGI SUNGAI PADA POLA DISTRIBUSI SEDIMENTASI

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi fluida

IMPLEMENTASI METODE ELEMEN HINGGA DALAM PERSOALAN ALIRAN DARAH PADA PEMBULUH DARAH SKRIPSI ABNIDAR HARUN POHAN

Distribusi Air Bersih Pada Sistem Perpipaan Di Suatu Kawasan Perumahan

Klasifikasi Aliran Fluida (Fluids Flow Classification)

Studi Numerik 2D dan Uji Eksperimen tentang Karakteristik Aliran dan Unjuk Kerja Helical Savonius Blade dengan Variasi Overlap Ratio 0,1 ; 0,3 dan 0,5

SIMULASI NUMERIK PERPINDAHAN PANAS ALIRAN UDARA VENTILASI 2 DIMENSI DENGAN METODE BEDA HINGGA

Kata Kunci :konveksi alir bebas; viskos-elastis; bola berpori 1. PENDAHULUAN

PENGARUH LAJU ALIRAN SUNGAI UTAMA DAN ANAK SUNGAI TERHADAP PROFIL SEDIMENTASI DI PERTEMUAN DUA SUNGAI MODEL SINUSOIDAL

ANALISIS PENGARUH PERPINDAHAN PANAS TERHADAP KARAKTERISTIK LAPISAN BATAS PADA PELAT DATAR

STUDI NUMERIK VARIASI INLET DUCT PADA HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR

PENERAPAN PERSAMAAN NAVIER-STOKES PADA PERGERAKAN FLUIDA DALAM TABUNG DENGAN METODE ELEMEN HINGGA SKRIPSI TULUS JOSEPH HERIANTO MARPAUNG

ANALISIS NUMERIK PROFIL SEDIMENTASI PASIR PADA PERTEMUAN DUA SUNGAI BERBANTUAN SOFTWARE FLUENT. Arif Fatahillah 9

Solusi Persamaan Laplace Menggunakan Metode Crank-Nicholson. (The Solution of Laplace Equation Using Crank-Nicholson Method)

MAKALAH KOMPUTASI NUMERIK

SEMINAR TUGAS AKHIR. Penerapan Metode Ensemble Kalman Filter untuk Estimasi Kecepatan dan Ketinggian Gelombang Non Linear pada Pantai

MODEL MATEMATIKA ALIRAN FLUIDA VISKOELASTIS YANG MELEWATI SILINDER SIRKULAR

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

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

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

Edy Sriyono. Jurusan Teknik Sipil Universitas Janabadra 2013

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

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

1.1 Latar Belakang dan Identifikasi Masalah

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

STUDI EKSPERIMENTAL DAN NUMERIK ALIRAN DUA FASE (AIR-UDARA) MELEWATI ELBOW 60 o DARI PIPA VERTIKAL MENUJU PIPA DENGAN SUDUT KEMIRINGAN 30 o

Komparasi Bentuk Daun Kemudi terhadap Gaya Belok dengan Pendekatan CFD

KONTROL OPTIMAL UNTUK DISTRIBUSI TEMPERATUR DENGAN PENDEKATAN BEDA HINGGA

PERSAMAAN BERNOULLI I PUTU GUSTAVE SURYANTARA P

Solusi Numerik Persamaan Gelombang Dua Dimensi Menggunakan Metode Alternating Direction Implicit

Aliran Fluida Magnetohidrodinamik Viskoelatis Tersuspensi yang Melewati Pelat Datar

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Prosedur Penggunaan Software Ansys FLUENT 15.0

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

Simulasi Gelombang Air Laut Berdasarkan Persamaan Navier-Stokes

MODEL ALIRAN KONVEKSI CAMPURAN YANG MELEWATI PERMUKAAN SEBUAH BOLA

BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1 Thrust bearing [2]

SIMULASI SMOOTHED PARTICLE HYCRODYNAMICS DUA DIMENSI DENGAN METODE DETEKSI PARTIKEL PERMUKAAN

Model Numerik 1-Dimensi Aliran di Sungai dengan Metode Differensi Hingga Skema Staggered Grid, Study Kasus Kali Kemuning-Sampang Madura ABSTRAK

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

Proceeding Seminar Nasional Thermofluid VI Yogyakarta, 29 April 2014

REYNOLDS NUMBER K E L O M P O K 4

ABSTRACT

ABSTRAK 1. PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN. Desain yang baik dari sebuah airfoil sangatlah perlu dilakukan, dengan tujuan untuk meningkatkan unjuk kerja airfoil

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

MODEL ANALITIK MUFFLER ABSORPTIVE PADA VENTILASI UDARA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB III PERALATAN DAN PROSEDUR PENGUJIAN

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

Pemberian Anomali Kedalaman pada Persamaan Air Dangkal dengan Konfigurasi Sejajar

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

Optimasi Pola Tanam Menggunakan Program Linier (Waduk Batu Tegi, Das Way Sekampung, Lampung)

BAB I PENDAHULUAN. 1 Universitas Indonesia. Analisa aliran berkembang..., Iwan Yudi Karyono, FT UI, 2008

II LANDASAN TEORI. Misalkan adalah suatu fungsi skalar, maka turunan vektor kecepatan dapat dituliskan sebagai berikut :

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

Analisis Pengaruh Ukuran Stopper Pada Sambungan Pelat Kapal Terhadap Tegangan Sisa Dan Deformasi Menggunakan Metode Elemen Hingga

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

Studi Analitik dan Numerik Perpindahan Panas pada Fin Trapesium (Studi Kasus pada Finned Tube Heat Exchanger)

Analisis Kekuatan Konstruksi Sekat Melintang Kapal Tanker dengan Metode Elemen Hingga

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:

BAB II LANDASAN TEORI. bisa mengalami perubahan bentuk secara kontinyu atau terus-menerus bila terkena

ANALISA ALIRAN FLUIDA UDARA MASUK TERHADAP KEBUTUHAN UDARA PEMBAKARAN DIESEL ENGINE

FISIKA DASR MAKALAH HUKUM STOKES

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

STUDI EKSPERIMENTAL DAN NUMERIK KARAKTERISTIK ALIRAN DUA FASE AIR-UDARA MELEWATI ELBOW 75⁰ DARI PIPA VERTIKAL MENUJU PIPA DENGAN SUDUT KEMIRINGAN 15

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS MODEL MATEMATIKA PROSES PENYEBARAN LIMBAH CAIR PADA AIR TANAH

BAB 1 PENDAHULUAN. Gambar 1.1: Aliran Darah Yang Terjadi Pada Pembuluh Darah Tanpa Penyempitan Arteri Dan Dengan Penyempitan Arteri

PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO DI BENDUNGAN SEMANTOK, NGANJUK, JAWA TIMUR

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

UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

Bab III HIDROLIKA. Sub Kompetensi. Memberikan pengetahuan tentang hubungan analisis hidrolika dalam perencanaan drainase

Mempelajari grafik gerak partikel zat cair tanpa meninjau gaya penyebab gerak tersebut.

BAB II LANDASAN TEORI

DAFTAR ISI. Halaman Judul... i. Lembar Pengesahan Dosen Pembimbing... ii. Lembar Pernyataan Keaslian... iii. Lembar Pengesahan Penguji...

ANALISIS ALIRAN DAN PERPINDAHAN PANAS FLUIDA SISKO DALAM KEADAAN STEDI NURI ANGGI NIRMALASARI

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

Studi Eksperimen Aliran Melalui Square Duct dan Square Elbow 90º dengan Double Guide Vane pada Variasi Sudut Bukaan Damper

BAB II TEORI ALIRAN PANAS 7 BAB II TEORI ALIRAN PANAS. benda. Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang

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

Transkripsi:

JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 5 No. 2 (2016) 2337-3520 (2301-928X Print) A-47 Simulasi Numerik Aliran Fluida pada Saluran T-Junction 90 0 : PLTA Tulungagung Ruli Yuda Baha ullah, Chairul Imron Jurusan Matematika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: imron-its@matematika.its.ac.id Abstrak Penerapan konsep fluida sering digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya yaitu permasalahan aliran sungai yang masuk ke PLTA Tulungagung fluida pada saluran T- Junction 90 0 dengan penghalang square di titik percabangan. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh bilangan Reynold pada karakteristik kecepatan aliran fluida di daerah belakang penghalang square menggunakan persamaan Navier-Stokes. Persamaan Navier-Stokes incompressible, viscous dan unsteady diselesaikan menggunakan metode beda hingga staggered grid dan algoritma SIMPLE (Semi Implicit Method for Pressure-Linked Equation). Metode beda hingga digunakan untuk menyelesaikan susunan grid yang digunakan sedangkan algoritma SIMPLE digunakan untuk memperoleh nilai komponen kecepatan dan tekanan. Profil aliran fluida disimulasikan dengan variasi bilangan Reynold yaitu 100. 1000, 3000, 5000 dan variasi letak penghalang square dalam tujuh model dan tiga area. Hasil dari penelitian ini adalah karakteristik kecepatan aliran fluida di belakang penghalang square. Letak penghalang square terbaik adalah pada model V dengan nilai kecepatan rata-rata pada posisi A sebesar 0.037847, posisi B sebesar 0.026441, dan posisi C sebesar 0.0187. Kata Kunci Fluida, Incompressible, Unsteady, T- Junction 90 0, Navier-Stokes, Beda Hingga,Square, Reynold. F I. PENDAHULUAN luida merupakan zat yang berubah bentuk secara kontinu (terus-menerus) bila mendapatkan tegangan geser, walaupun tegangan geser tersebut kecil. Tegangan geser adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan. Zat yang tergolong sebagai fluida yaitu zat cair dan zat gas (dalam keadaan suhu yang sangat tinggi disebut dengan plasma). Perbedaan fluida dengan zat padat yaitu zat padat dapat menahan bentuk apabila mendapat tegangan geser dengan deformasi statis. Sedangkan, fluida akan berhenti berubah bentuk jika berada dalam kondisi tegangan geser konstan atau tegangan geser sama dengan nol[7]. Air merupakan jenis fluida incompressible. Air merupakan salah satu jenis fluida zat cair. Air adalah salah satu unsur vital bagi kelangsungan hidup. Air diperlukan dalam berbagai aktivitas manusia seperti kebutuhan minum, irigasi, kelangsungan industri dan pengembangan teknologi untuk meningkatkan taraf kesejahteraan hidup manusia. Sungai merupakan salah satu sumber untuk mendapatkan air untuk mencukupi kebutuhan hidup manusia. Salah satu contoh pengembangan teknologi yang memanfaatkan air adalah PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air). Pada umumnya PLTA memanfaatkan waduk untuk menampung air, kemudian air tersebut digunakan untuk memutar turbin untuk menghasilkan listrik. Untuk PLTA jenis Run Off River bersifat mengambil air dari sungai dalam debit tertentu dengan menggunakan bending (weir) dengan cara membelokkan air ke dalam intake. Atau bisa dikatakan hanya meminjam air sungai dalam beberapa waktu untuk dialirkan menuju turbin air. PLTA Tulungagung merupakan salah satu PLTA jenis Run Off River dengan desain intake yang tegak lurus dengan aliran sungai (T-Junction 90 0 ). Sebelum air sungai masuk ke dalam intake, air sungai akan disaring terlebih dahulu menggunakan Trash Racke untuk mengurangi sampah yang hanyut bersama air sungai. Air sungai merupakan fluida yang bersifat unsteady, karena debit air yang mengalir selalu fluktuatif. Permasalahan fluida merupakan permasalahan yang dapat diselesaikan dengan cara perhitungan numerik. Perhitungan numerik yaitu suatu perhitungan yang dilakukan dengan cara pendekatan melalui kesalahan yang diperoleh. Semakin kecil kesalahan pendekatan maka semakin bagus pendekatan yang dilakukan. Perhitungan numerik dapat menggunakan beberapa metode yaitu metode beda hingga, metode elemen hingga, metode volume hingga dan metode numerik lainnya. Metode beda hingga adalah salah satu metode numerik yang umum digunakan untuk menyelesaikan persoalan teknis dan gejala matematik dari suatu gejala fisik. Metode beda hingga juga bisa menyelesaikan persamaan linier ataupun persamaan kuadratik dalam jumlah yang besar. Disisi lain, metode beda hingga lebih mudah dibandingkan dengan metode elemen hingga dan metode volume hingga. Selain lebih mudah, dalam perhitungan komputasi umumnya lebih ringan. Sehingga, untuk mendapatkan hasilnya lebih cepat[9]. Pada penelitian ini dilakukan penelitian mengenai aliran fluida dua dimensi pada saluran bercabang tegak lurus (T-Junction 90 0 ) dengan satu penghalang square yang terletak pada salah satu titik percabangan untuk mengetahui karakteristik kecepatan aliran fluida di daerah belakang penghalang square. Ada tujuh variasi letak penghalang square, nantinya dipilih satu posisi penghalang square yang paling cocok untuk memaksimalkan kecepatan aliran fluida. Pada penelitian ini penghalang square dalam posisi yang permanen tidak terpengaruh kecepatan aliran sehingga tidak terjadi pergeseran posisi penghalang. Penghalang square diharapkan dapat memaksimalkan nilai rata-rata kecepatan aliran sungai yang masuk ke PLTA Tulungagung. Simulasi aliran fluida menggunakan software MATLAB, setelah itu untuk mencari nilai ratarata kecepatan di belakang penghalang square menggunakan software Microsoft Excel.

A-48 JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 5 No. 2 (2016) 2337-3520 (2301-928X Print) II. METODE PENELITIAN Metode penyelesaian ini tergambar dalam flow chart pada gambar 2.1 dibawah ini: Gambar 2.1 Diagram alir penyelesaian penelitian III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN Penyelesaian Numerik Persamaan Navier-Stokes akan diselesaikan secara numerik menggunakan metode beda hingga dan menggunakan algoritma SIMPLE, algorima SIMPLE dipilih karena sering digunakan dalam permasalahan komputasi dinamika fluida untuk menyelesaikan persaman Navier-Stoke, algoritma ini efektif untuk menghitung penyelesaian dari permasalahan yang komplek[6]. Tahapan untuk menyelesaikan persamaan Navier-Stokes secara numerik adalah sebagai berikut : 1) Diskritisasi Pada tugas akhir ini, skema aliran fluida didiskritasi dari ukuran 16D 8D setara dengan 160 80 grid dengan ukuran grid seluruhnya sama besar (Uniform Grid). Selanjutnya, akan menentukan tipe grid yang akan digunakan karena untuk menyelesaikan permasalahan dengan skema numeric posisi setiap komponen perlu diperhatikan. Tipe grid yang digunakan untuk menyelesaikan persamaan Navier-Stokes pada permasalahan ini adalah tipe staggered grid. 2) Strategi Penyelesaian Diberikan persamaan Navier-Stokes untuk fluida incompressible, unsteady dan viscous sebagai berikut[7]: +. uu + P = 1 t Re 2 u = u = 0 Dimana: u adalah vector kecepatan berupa (x, y) P adalah tekanan Re adalah bilangan Reynolds (3.1a) (3.1b) Untuk menyelesaikan persamaan Navier-Stokes dengan skema numerik, maka persamaan ditulis ulang menjadi persamaan differensial yaitu 1. Persamaan momentum Momentum-x + u + v + P = 1 u t x y x Re [ 2 + 2 u x 2 Momentum-y y 2] v + v + vv + P = 1 v t x y y Re [ 2 + 2 v x 2 2. Persamaan Kontinuitas y 2] (3.2a) (3.2b) + v = 0 x y (3.3) Kemudian persamaan differensial tersebut diselesaikan dengan mengikuti alur algoritma SIMPLE. Dengan menyelesaikan persamaan momentum menggunakan metode beda hingga diperoleh: Momentum-x (u n+1 ) i,j = (u n ) i,j + t { (u n )i, j ( (u n) i+2,j +6(u n ) i+1,j 3(u n ) i 1,j 2(u n ) i 2,j ) 6 x (v n )i, j ( (u n) i,j+2 +6(u n ) i,j+1 3(u n ) i,j 1 2(u n ) i,j 2 ) + 6 y 1 Re [((u n) i+1,j 2(u n ) i,j +(u n ) i 1,j ( x) 2 ) + ( (u n) i,j+1 2(u n ) i,j +(u n ) i,j 1 )]} (3.4a) ( y) 2 Momentum-y (v n+1 ) i,j = (v n ) i,j + t { (u n )i, j ( (v n) i+2,j +6(v n ) i+1,j 3(v n ) i 1,j 2(v n ) i 2,j ) 6 x (v n )i, j ( (v n) i,j+2 +6(v n ) i,j+1 3(v n ) i,j 1 2(v n ) i,j 2 ) + 6 y 1 Re [((v n) i+1,j 2(v n ) i,j +(v n ) i 1,j ( x) 2 ) + ( (v n) i,j+1 2(v n ) i,j +(v n ) i,j 1 ( y) 2 )]} (3.4b) Selanjutnya, mencari nilai P (u n+1 ) i,j (u n ) i,j = 2 (3.5) t Karena pada persamaan kontinuitas ke-n+1 adalah (u n ) i,j = 0 maka: 2 P = 1 t (u n ) i,j (3.6) Dimana : (u n ) i,j = ( (u n+1) i+1,j (u n+1 ) i 1,j ) + 2 x ( (v n+1) i,j+1 (v n+1 ) i,j 1 ) (3.7) 2 y 2 P = ( (P n) i,j+1 2(P n ) i,j +(P n ) i,j 1 ( x) 2 ) + ( (P n) i,j+1 2(P n ) i,j +(P n ) i,j 1 ( y) 2 ) (3.8) subtitusi persamaan (3.7) dan persamaan (3.8) kedalam persamaan (3.6). sehingga, diperoleh (P n ) i,j = [( (P n) i+1,j +(P n ) i 1,j ) + ( (P n) i,j+1 +(P n ) i,j 1 ) 1 ( x) 2 ( x) 2 ( y) 2 ( y) 2 (u t n) i,j ] [ ] (3.9) 2(( x) 2 +( y) 2 ) Untuk mempercepat konvergensi maka menggunakan metode SOR (Successive Over Relaxation). (P n ) i,j = (1 ω)((p n 1 ) i,j ) + ω(p n ) i,j

JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 5 No. 2 (2016) 2337-3520 (2301-928X Print) A-49 Dimana ω adalah parameter relaksasi. Karena menggunakan over relaksasi maka ω > 1. Kemudian membuat kondisi dimana nilai tekanan berada dibawah nilai maksimum toleransi. Toleransi = 10-7 sehingga tidak terjadi pergeseran posisi penghalang. Penghalang square diharapkan dapat memaksimalkan nilai rata-rata kecepatan aliran sungai yang masuk ke PLTA Tulungagung. Maksimum absolut dari tekanan = (P n ) i,j (P n 1 ) i,j Kodisi : jika (P n ) i,j (P n 1 ) i,j < 10 7 Jika tidak memenuhi kondisi diatas, maka diperoleh: (P n ) i,j = (P n 1 ) i,j Sehingga diperoleh nilai tekanan baru yaitu (P n ) i,j = (P n 1 ) i,j yang merupakan hasil dari metode SOR[8]. Selanjutnya koreksi kecepatan yaitu dengan memperhatikan hubungan berikut: = P v dan = P t x t y Diperoleh koreksi kecepatan yaitu, (u n+1 ) i,j = t ( (P n) i+1,j (P n ) i 1,j ) (3.10) 2 x (v n+1 ) i,j = t ( (P n) i,j+1 (P n ) i,j 1 ) (3.11) 2 y Selanjutnya memperbarui semua nilai komponen. Komponen Tekanan (P n+1 ) i,j = (P n ) i,j + (P n ) i,j (3.12) Komponen Kecepatan (u n+1 ) i,j = (u n ) i,j + (u n+1 ) i,j (3.13) (v n+1 ) i,j = (v n ) i,j + (v n+1 ) i,j (3.14) Gambar 3.2. Skema aliran fluida dengan penghalang square 1) Hasil Simulasi Tanpa Penghalang Square Simulasi tanpa penghalang square dilakukan untuk mensimulasikan kondisi lapangan aliran sungai yang masuk ke PLTA Tulungagung. Analisis Penyelesaian Melakukan analisis penyelesaian berdasarkan hasil simulasi yang dimulai simulasi aliran fluida tanpa penghalang kemudian simulasi aliran fluida disekitar penghalang square dengan posisi penghalang yang berbeda-beda serta bilangan Reynolds 100, 1000, 2500, 3000, 5000, 7500 dan 1000. Dilakukan perhitungan nilai rata-rata kecepatan yang masuk ke salah satu percabangan pada beberapa titik sesuai skema Gambar 4.2. Bilangan Reynold 100 dan 1000 menunjukkan aliran fluida laminar yang mewakili kondisi sungai saat musim kemarau dengan aliran yang normal. Bilangan Reynold 2500 dan 3000 menunjukan aliran transisi. Bilangan Reynold 5000, 7500 dan 10000 menunjukkan aliran fluida turbulen yang mewakili kondisi sungai saat musim hujan dengan aliran yang deras. Gambar 3. 1. Skema titik uji nilai rata-rata kecepatan Variasi letak penghalang square digambarkan pada gambar 3.2. Ada tujuh variasi letak penghalang square, nantinya dipilih satu posisi penghalang square yang paling cocok untuk memaksimalkan kecepatan aliran fluida. Pada penelitian ini penghalang square dalam posisi yang permanen tidak terpengaruh kecepatan aliran Gambar 3. 3. Profil kecepatan aliran fluida tanpa penghalang. (a) Re =100, (b) Re =1000, (c) Re =2500, (d) Re =3000, (e) Re = 5000, (f) Re = 7500, (g) Re = 10000

A-50 JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 5 No. 2 (2016) 2337-3520 (2301-928X Print) Gambar 3. 4. Nilai rata-rata kecepatan aliran tanpa penghalang Pada Gambar 3.3 terlihat bahwa semakin tinggi nilai bilangan Reynold nilai rata-rata kecepatan aliran yang masuk ke percabangan semakin rendah 2) Hasil Simulasi dengan Penghalang Square Dari simulasi dengan model variasi letak penghalang square, diperoleh informasi bahwa dengan penambahan penghalang square pada titik percabangan memberikan pengaruh terhadap nilai rata-rata kecepatan aliran fluida. Aliran fluida menggambarkan aliran sungai yang masuk ke PLTA Tulungagung. Dari beberapa model simulasi aliran fluida dengan penghalang square, hasil simulasi dengan penghalang square model V menghasilkan nilai rata-rata kecepatan yang paling tinggi dibandingkan dengan hasil simulasi aliran fluida dengan penghalang square model lainnya. Skema aliran fluida dengan penghalang square sesuai dengan gambar 3.5. Gambar 3. 4. Profil kecepatan aliran fluida dengan penghalang square model I. (a) Re =100, (b) Re =1000, (c) Re =2500, (d) Re =3000, (e) Re = 5000, (f) Re = 7500, (g) Re = 10000 Selanjutnya melihat nilai kecepatan pada beberapa titik di saluran T-junction untuk membandingan nilai kecepatan pada setiap titik dengan nilai bilangan Reynold yang brbeda sesuai gambar 3.1. perbandingan nilai ratarata kecepatan disajikan dalam tabel 3.1 dan gambar 3.5 Tabel 3.1. nilai rata-rata kecepatan aliran dengan penghalang Model V Re A B C 100 0.019682 0.017784 0.013051 1000 0.009095 0.007409 0.005905 2500 0.002185 0.000992 0.000907 3000 0.026879 0.018752 0.013578 5000 0.037847 0.026441 0.0187 7500 0.033816 0.023187 0.016947 10000 0.030944 0.024989 0.017412 Gambar 3.5. Skema saluran dengan penghalang square model V Hasil simulasi aliran fluida dengan penghalang square model V sesuai gambar 3.5 dibawah ini. Gambar 3.5. Nilai rata-rata kecepatan aliran dengan penghalang Model V Terlihat bahwa dengan penambahan penghalang square model V sesuai Gambar 3.13 pada titik percabangan, nilai rata-rata kecepatan pada sepanjang garis A, B dan C mencapai nilai terendah ketika nilai bilangan Reynold adalah 2500. Ketika nilai bilangan

JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 5 No. 2 (2016) 2337-3520 (2301-928X Print) A-51 Reynold adalah 5000, nilai rata-rata kecepatan mencapai nilai tertinggi. Membandingkan Nilai Rata-rata Kecepatan Masingmasing Model Simulasi Membandingkan nilai rata-rata kecepatan masingmasing model untuk mendapatkan model yang paling baik untuk mendapatkan nilai rata-rata kecepatan yang paling tinggi 1) Perbandingan Nilai Rata-rata Kecepatan Masing-masing Model Simulasi pada Sepanjang Garis A Perbandingan nilai rata-rata kecepatan pada sepanjang garis A disajikan dalam tabel 3.2 dan gambar 3.6 Tabel 3.2. Perbandingan nilai rata-rata kecepatan aliran di daerah sepanjang garis A MODEL Re Tanpa I II III IV V VI VII 100 0.015653 0.005282 0.015904 0.019955 0.014049 0.019682 0.020383 0.023589 1000 0.003684 0.00896 0.01253 0.008745 0.003964 0.009095-0.00149 0.009282 2500 0.001685 0.001678 0.01503 0.010027-0.00431 0.002185-0.00115-0.00185 3000-0.00079 0.028487 0.020858 0.017412 0.00464 0.026879 0.002262-0.0012 5000-0.00464 0.029012 0.004634 0.023215 0.012428 0.037847 0.007865 0.03273 7500-0.00602 0.009422 0.029488 0.0265 0.027655 0.033816 0.011126 0.028248 10000-0.00678-0.00638 0.027512 0.026639 0.028418 0.030944 0.011419 0.02628 Gambar 3.7. nilai rata-rata kecepatan aliran di dearah sepanjang garis B Terlihat bahwa hasil simulasi aliran fluida dengan penghalang square model V menghasilkan nilai rata-rata kecepatan yang paling tinggi, yaitu sebesar 0.024989 dibandingkan dengan simulasi aliran fluida tanpa penghalang dan simulasi aliran fluida dengan penghalang square lainnya ketika diberikan bilangan Reynold 10000. 3) Perbandingan Nilai Rata-rata Kecepatan Masing-masing Model Simulasi pada Sepanjang Garis C. Perbandingan nilai rata-rata kecepatan pada sepanjang garis C disajikan dalam tabel 3.4 dan gambar 3.8 Tabel 3.4. Perbandingan nilai rata-rata kecepatan aliran di daerah sepanjang garis C Gambar 3.6. Nilai rata-rata kecepatan aliran di daerah sepanjang garis A Terlihat bahwa hasil simulasi aliran fluida dengan penghalang square model V menghasilkan nilai rata-rata kecepatan yang paling tinggi, yaitu sebesar 0.030944 dibandingkan dengan simulasi aliran fluida tanpa penghalang dan simulasi aliran fluida dengan penghalang square lainnya ketika diberikan bilangan Reynold 10000. 2) Perbandingan Nilai Rata-rata Kecepatan Masing-masing Model Simulasi pada Sepanjang Garis B. Perbandingan nilai rata-rata kecepatan pada sepanjang garis B disajikan dalam tabel 3.3 dan gambar 3.7 Tabel 3.3 perbandingan nilai rata-rata kecepatan aliran di daerah sepanjang garis B MODEL Re Tanpa I II III IV V VI VII 100 0.013832 0.005428 0.014588 0.017337 0.013259 0.017784 0.018295 0.020317 1000 0.003169 0.009614 0.010329 0.006809 0.0032 0.007409-0.00115 0.007499 2500 0.00066 0.000937 0.011546 0.007113-0.00416 0.000992-0.00198-0.00241 3000-0.00165 0.023862 0.015655 0.014662 0.002154 0.018752 0.000417-0.00312 5000-0.00484 0.024248 0.004895 0.016705 0.006382 0.026441 0.005883 0.024186 7500-0.00798 0.011157 0.023314 0.019236 0.018758 0.023387 0.005898 0.021534 10000-0.00778-0.00345 0.023404 0.02022 0.019269 0.024989 0.006103 0.02073 MODEL Re Tanpa I II III IV V VI VII 100 0.009964 0.0034 0.010514 0.012604 0.009552 0.013051 0.013512 0.014934 1000 0.002623 0.007958 0.008093 0.005288 0.002653 0.005905-0.00066 0.005888 2500 0.000581 0.000816 0.008573 0.005676-0.00316 0.000907-0.00125-0.0015 3000-0.0006 0.020659 0.011236 0.010556 0.001285 0.013578 0.000346-0.00213 5000-0.0026 0.017885 0.003503 0.011418 0.002822 0.0187 0.004456 0.016859 7500-0.00737 0.00691 0.015656 0.013485 0.012045 0.016947 0.00268 0.014236 10000-0.00791-0.00091 0.016294 0.015699 0.01274 0.017412 0.002957 0.013278 Gambar 3.8. Nilai rata-rata kecepatan aliran di dearah sepanjang garis C Terlihat bahwa hasil simulasi aliran fluida dengan penghalang square model V menghasilkan nilai rata-rata kecepatan yang paling tinggi, yaitu sebesar 0.017412 dibandingkan dengan simulasi aliran fluida tanpa penghalang dan simulasi aliran fluida dengan penghalang square lainnya ketika diberikan bilangan Reynold 10000.

A-52 JURNAL SAINS DAN SENI ITS Vol. 5 No. 2 (2016) 2337-3520 (2301-928X Print) I. KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan dan hasil simulasi pada bab sebelumnya dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Terbukti bahwa pada kodisi curah hujan yang tinggi dengan kecepatan arus sungai yang tinggi, kecepatan arus sungai yang masuk ke PLTA semakin rendah, sesuai hasil simulasi tanpa penghalang square. 2. Simulasi aliran fluida dengan penghalang square model V yang berjarak 9D dari sisi kiri dan 3,4D dari sisi bawah menghasilkan nilai rata-rata kecepatan yang paling tinggi, yaitu dengan nilai nilai bilangan Reynold 10000, nilai rata-rata kecepatan di sepanjang garis A adalah 0.030944, nilai rata-rata kecepatan di sepanjang garis B adalah 0.024989 dan nilai rata-rata kecepatan di sepanjang garis C adalah 0.017412. 3. Simulasi aliran fluida dengan penghalang square model V yang berjarak 9D dari sisi kiri dan 3,4D dari sisi bawah adalah yang paling cocok untuk simulasi aliran sungai yang masuk ke PLTA Tulungagung untuk memaksimalkan aliran sungai yang masuk ke PLTA Tulungagung ketika musim penghujan. DAFTAR PUSTAKA [1] Hakam, A. (2015). Simulasi Numerik Aliran Fluida Di Sekitar Dua Silinder Sirkuler Side-By- Side.Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [2] Imron, C., Widodo, B., & Yuwono, T. (2013). Numerical Simulation of Fluid Flow Around Circular and I-Shape Cylinder in a Tandem Configuration. Applied Mathematical Sciences, 7(114), 5657-5666. [3] Sarvghad-Moghaddam, H., Nooredin, N., & Ghadiri-Dehkordi, B. (2011). Numerical simulation of flow over two side-by-side circular cylinders. Journal of Hydrodynamics, Ser.B,23(6),792-805. [4] Azzi, A., Al-Attiyah, A., Qi, L., Cheema, W., Azzopardi, B.J., (2010). Gas-liquid twophase flow division at a micro-t-junction. Chem.Eng. Sci. 65, 3986-3993. [5] Costa N. P., Maia R., (2006). Edge Effects on the Flow Characteristics in a 90 deg Tee Junction. Journal of Fluids Angineering,. Vol 128/1217. [6] Matyka, M. (2004). Solution to two-dimensional Incompressible Navier-Stokes Equations with SIMPLE, SIMPLER and Vorticity-Stream Function Approaches. Driven-Lid Cavity Problem: Solution and Visualization. arxiv preprint physics/0407002. [7] Ridwan. Catatan Mekanika Fluida. http://ridwan.staff.gunadarma.ac.id/downloads/files/ 10075/Karakteristik+Aliran+Fluida1.pdf. [8] Liu Liang. (2010). Successive Overrelaxation Method (SOR). Lecture 5. [9] LeVeque Randall J. (2005). Finite Differential Methods for Diferential Equations. Washington. University of Washington