laporan

SIMULASI 2D UNTUK STUDI EXPERIMENTAL YANG DILAKUKAN OLEH
DALOGLU
Studi Experimental Daloglu ini dilakukan dengan menggunakan dua buah
silinder yang dipasang secara tandem dengan D/d = 1, d = 12,5 mm, S/d = 2.
Menggunakan variasi bentuk body upstream 2 buah, variasi renold number ada 7 buah
dan variasi S/d diantara 1 dan 10. Body yang digunakan yaitu silinder dan balok.
Berikut gambar dari studi experimental yang dilakukan Daloglu.

Gambar 1. Studi Experimental Daloglu
Pada studi experimental ini difokuskan untuk melihat pressure drop yang terjadi
dibelakang bodi tersebut. Dengan posisi pitot static tube di 625 mm dan 1225 mm dari
entrance. Dari studi experimental yang dilakukan Daloglu diharapkan dapat mengetahui
properties yang berpengaruh pada pressure drop.
Pada kesempatan kali ini penulis akan melakukan studi Numerik paper Daloglu
yang dilakukan secara experimental, sehingga kita dapat membandingkan hasil yang
didapat dari experimental dan numerik. Pada kali ini penulis melakukan sedikit
modifikasi atau lebih tepatnya mempersempit variasi yang digunakan. Yakni variasi
bentuk bodi upstream dan variasi bilangan Renold 2 ( Re = 73700 dan Re = 90200 ).

1. Dasar teori
a. Pressure
Tekanan dalam hal ini ada 3. Tekanan dinamis, stagnasi dan tekanan
statis.
- Tekanan statis adalah tekanan yang dihitung pada saat kecepatan alat
-

ukur sama dengan kecepatan fluida.
Tekanan stagnasi adalah tekanan yang dihitung pada saat fluida

-

diperlambat sampai dengan 0.
Tekanan dinamis adalah tekanan selisih antara tekanan statis dan
stagnasi.
Berikut penjelasan melalui gambar pada pitot static tube

Gambar 2 Pitot tube
b. Pressure drop
Pressure drop yaitu perbedaan tekanan yang dihitung dari dua titik yang
berbeda. Hal ini dikarenakan banyak factor yang mempengaruhi perubahan
tekanan pada aliran tersebut.
Berikut beberapa hal yang mempengaruhi perubahan tekanan dalam
suatu aliran yaitu :
- Kecepatan fluida
- Gaya gesek
- Viskositas fluida
- Fitting perpipaan
2. Metodologi

2.1 Geometri
Dalam studi numerik ini digunakan Gambit 2.4.6 untuk membuat
geometri yang diinginkan. Berikut langkah-langkah yang dilakukan untuk
membuat geometri alat percobaan Daloglu. Dengan menggunakan metode
bottom up.
- Membuat titik
geometry command button
create vertex

>> vertex command button

>> masukkan titik koordinat yang diinginkan

>> klik apply

-

Membuat garis

>>

Geometry command button
create

edge

>>

>> edge command button
pilih

titik

yang

ingin

>>

dihubungkan

>> klik apply
Jika ingin membuat arc yang di create edge diklik kanan dan diganti
>> masukkan data yang dibutuhkan

>> klik apply

-

Membuat face

Geometry command button
form face

>> face command button

>>

>> pilih garis yang berhubungan untuk dibuat menjadi

face

>> klik apply

2.2 Meshing
- Meshing garis
Mesh command button
diinginkan

>> mesh edge

>> masukkan data yang

Jika ingin membuat meshing yang berkembang (semakin besar) maka ratio
dapat diganti.

-

Meshing face
Mesh command button
>> mesh face
>> ganti data sesuai keinginan

Disini penulis menggunakan meshing quad map. Sehingga data yang
didapat lebih bagus. Dengan tingkat eror 0.5 dalam mesing (skewness).
Sebelum dilakukan pemilihan meshing yang dipakai penulis membuat
beberapa meshing yang berbeda jumlah meshingnya. Dari beberapa
meshing dijelaskan 2 meshing saja dalam laporan ini.

Meshing pertama dengan jumlah cell 5136. Diperoleh data pressure drop
= 10.3163 Pa

Meshing kedua dengan jumlah cell 4682. Diperoleh data pressure drop
= 10.65049 Pa

Sehingga eror dapat dihitung =

10.65049−10.3163
10.3163

x 100 %= 3.24 %

Eror tersebut dirasa sudah cukup kecil. Sehingga penulis menggunakan
meshing kedua untuk processing selanjutnya.

2.3 Boundary condition
Sebelum file meshing diexport ke .msh boundary condition nya harus
didefinisikan sesuai dengan keadaan yang sebenarnya. Misal garis paling
depan didefinisikan sebagai inlet dengan input kecepatan maka garis
tersebut didefinisikan sebagai velocity inlet. Berikut langkah cara
mendefinisikan boundary condition
specify boundary types command button

>> pilih garis yang

akan didefinisikan >> kemudian pilih boundary condition di type >> klik
apply

>> kemudian export file meshingan ke file
.msh

2.4 Processing
Sebelum dilakukan iterasi perlu dilakukan pengaturan pada fluent sehingga
dapat diperoleh data yang sesuai.
- Klik file >> read >> case >> pilih data yang ingin dibuka

-

Kemudian dilakukan scale atau pendeskripsian ukuran 1 dalam file .msh
sebagai 1 m,1 cm,1 mm atau ukuran yang lain.
Klik grid >> scale

-

Kemudian dilakukan pengaturan model
Define >> models >> viscous >> dengan mencontreng k-epsilon

-

Setting kondisi operasi
Define >> operating conditions >> Dengan memperhitungkan pengaruh
gravitasi maka diatur percepatan gravitasi kearah y -9.81

-

Setting boundary conditions
Define >> boundary conditions >> velocity inlet >> set

Dengan memasukkan kecepatan yang sudah dihitung dari Renold
number maka setting selesai >> klik ok
Dalam studi ini dilakukan variasi Renold number, sehingga dihitung
secara manual dan didapatkan nilai kecepatan yang akan diinput di fluent

-

Setting penyelesaian yang digunakan
Solve >> controls >> solution

Digunakan second order upwind untuk tingkat penganbilan data yang
lebih presisi

-

Setting initialize
Solve >> initialize >> initialize >> Klik compute from >> pilih velocity
inlet >> klik init >> apply >> close

-

Untuk mempermudah pengamatan konvergensi pengambilan data maka
dilakukan monitor
Solve >> monitors >> residual >> setting yang dibutuhkan

Dengan melakukan pengaturan konvergensi di 10-4 penulias sudah
-

merasa cukup mendapatkan data yang bagus.
Iterasi
Klik solve >> iterate >> setting berapa banyak iterasi yang
diinginkan >> klik iterate

2.5 Post processing
- Membuat point
Surface >> point >> setting koordinat titik yang ingin dicari
>> ganti nama >> klik create

-

Menyimpan hasil yang didapat
Klik plot >> xy plot >>klik surface yang ingin ditampilkan >>
klik write >> pilih storage untuk menyimpan data

-

Mengolah data
Data yang diperoleh dari fluent dicopy ke excel kemudian ditampilkan
dalam bentuk grafik.

3. Analisa data dan pembahasan
Data yang diperoleh dari fluentkemudian diplot menggunakan excel. Berikut
hasilnya

kotak

Gambar 3 plot grafik body upstream kotak

bola

Gambar 4 plot grafik body upstream bola
Dari hal diatas dapat kita simpulkan bahwa penurunan tekanan dengan body
upstream kotak lebih besar dari body upstream bola. Hal ini didukung oleh
perubahan kecepatan di upstream dan downstream.
Berikut adalah data yang didapat oleh daloglu
experimentalnya

berdasarkan

studi

Dari kedua grafik tersebut dapat diamati bahwa terjadi kemiripan antara data
studi experimental dan numerik pada kasus ini. Studi experimentalnya dilihat
grafik P = 2 dan pada Reynolds number 73700 dan 90200.
Mempunyai posisi titik yang hamper sama. Dalam kasus ini tidak bisa dicari
tingkat erornya dikarenakan pada paper tidak dicantumkan nilai pasti darimana
grafik tersebut dibuat. Sehigga yang dilihat hanya posisi dan tren yang hamper
sama.
4. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari studi numerik ini adalah
- Perbedaan body upstream mempengaruhi pressure drop yang terjadi
- Perbedaan reynold number juga mempengaruhi besarnya pressure drop

DAFTAR PUSTAKA

Daloglu, Alican. 2007. Pressure drop in a channel with cylinders in tandem
arrangement. Department of Mechanical Engineering, Karadeniz Technical University,
61080 Trabzon, Turkey.

Asisten mekflu 2. 2014. Modul praktikum mekflu 2. Mechanical Engineering.