Tugas Besar aplikasi CFD

tugas besar aplikasi CFD saya mengangkat tema pengaruh sinar matahari terhadap sirkulasi udara dalam ruangan, untuk lebih detail bisa dilihat pada video dibwah ini

http://youtu.be/55ogb5CPnKc

Mencari Cd/Koefisien Drag dengan geometri yang berbeda pada aliran laminar

22 Mei 2012

pada pertemuan ini yang dilakukan adalah melakukan permodelan untuk aliran eksternal dengan laminar flow hal yang ingin dicari adalah nilai koefisien drag. Dalam simulasi ini variabel yang dibedakan yakni bentuk geometri dari benda yang akan dilewati oleh aliran, yakni ;

a/b = 1

a/b < 1

a/b > 1

dimana a adalah nilai panjang dari benda dan b adalah lebar nya.
Dalam perhitungan matematis nilai Cd dapat dicari dengan menggunakan persamaan;

dimana nilai Fd merupakan gaya yang timbul akibat adanya hambatan .
Besarnya Fd dapat diketahui besarnya dengan melakukan simulasi menggunakan CFDSOF pada ketiga konfigurasi dimensi panjang objek yang akan disimulasikan.

tujuan dari simulasi ini adalah membandingkan hasil dari simulasi dengan teoritis dimana yang ingin dibanding kan adalah nilai dari Cd.
oleh karena itu di butuhkan nilai CD dari teoritis.

Domain yang digunakan dalam simulasi ini adalah sebagai berikut;

Sedangkan untuk input nilai kecepatannya adalah 0.1m/s dan salah sati sisi lainnya adalah tekannanya 0

langkah selanjutnya adalh menentukan geometri yang akan dilewati oleh aliran yakni a/b=1, a/b<1, dan a/b>1. dan kemudian lakukan iterasi setelah memasukkan benttuk geometris yang dinginkan

Perbandingan hasil analitis dan simulasi pada soal 8.2 Munson

Selasa, 15 Mei 2012

Pada pertemuan ini kelas CFD dan Mekflu di gabung dimana membahas soal mekanika fluida berikut soalnya;

diketahui ;

• Berat spesifik minyak γ = 8900 N/m3
• Viskositas Minyak = 0.10 N.s/m2
• Panjang pipa = 0.5 m
• Diameter pipa = 23 mm = 0.023 m, jari – jari pipa = 0.0115 m

Ditanyakan :  Tentukan nilai selisih tekanan?

                      nilai h?

Jawab :

Langkah 1, tentukan besarnya nilai kecepatan yang mengalir dimana alirannya adalah laminar

 gunakan persamaan Bernouli

dikarenakan nilai z1=z2 dan v1=v2 maka ada nilai yang harus ditambahkan yakni nilai faktor gesek sehingga persamaannya menjadi ;

Sehingga nilai nya adalah

Langkah 2, mencari nilai h yakni dengan persamaan Bernouli juga sehingga di dapat nilainya seperti berikut:

 

Oke sekarang kita bandingkan hasil analitis dengan simulasi, dimana simulasi ini dapat mencari perbedaan tekananya, berikut caranya;\

Tentukan model domain nya seperti berikut:

senin, 21 mei 2012

beda satuan dapat menyebabkan hasil berbeda dan menyebabkan permodelan salah

Simulasi Aliran eksternal (aerodynamics) melihat efek vortex pada aliran laminar

selasa 1 mei 2012

pertemuan kali ini mensimulasikan aliran eksternal (aerodynamics)

tujuannya adalah melihat efek vortek pada aliran luar

dalam permodelan ini ukuran domainnya adalah

P=6m , L= 2m , Cell i= 100 cell dan Cell j= 30, kemudian benda yang akan kita lewati aliran adladh berbentuk persegi panjang yang sedikit di modifikasi berikut penampakannya

kemudian kita atur model yang akan di aktifkan dalam hal ini adalh ikatan waktu

Setelah itu input nilai inlet yang akan dimasukkan pada simulasi kali ini

untuk inlet 1 >> nilai u=100m/s

untuk inlet 2>> nilai tekanan =0

Banyak fluida pada satu fase

Pada simulasi kali ini adalah membuat simulasi lebih dari 1 jenis fluida dalam fase yang sama, dimana fluida yang di input adalah udara dengan gas CO2

Oke kita lakukan, sama seperti sebelumnya langkah awal yang dilakukan adalah menentukan domain dari simulasi kali ini, berikut penampakannya:

oke domainnya adalah  P= 1m, L= 1m, Cell i = 10, Cell j = 10

kemudian masukkan modelnya

Atur Inlet 1 dengan kecepatan u= 0.001 dan Co2= 0

Permodelan perbesaran pipa menggunakan CFDSOF

Dalam perbesaran pipa dikenal dengan 2 jenis yakni ;

1. Sudden Enlargement (pembesaran secara mendadak)

2. Gradual Enlargement (pembesaran secara bertahap)

pembesaran pipa tetap akan menghasilakan kerugian atau dikenala dengan loses, baik mayor loses maupun minor loses.

Untuk sudden enlargement keuntungannya adalah pada rasio diameter pipa dan sudut pembesaran, namun kelemahannya adalah energi yang hilang sangatlah besar.

Sedangkan untuk gradual enlargement keuntungannya adaldah energi yang hilang dapat berkurang, namun kelemahannya rasio diameter pipa dan sudut pembesarannya tidak maksimal.

Baiklah kita akan coba melakukan permodelkan ke dua kasus tersebut dan membandingkannya dengan teori di atas ;

Sudden Enlargement (mendadak)

dalam percobaan ini variabel yang di input adalah nilai tekanan dari sisi kiri dan kanan dan di dapat hasil sebagai berikut, dimana nilai tekanan yang di input adalah 10 dan 15, berikut hasilnya

Kontur tekanan

Profil tekanan

Kontur kecepatan

Profil Kecepatan

Vektor Kecepatan

Permodelan selanjutnya adalah untuk gradual enlargement, dimana variabel yang digunakan sama

Unsteady Flow

senin, 23 april 2012

untuk steady flow permodelan digunakan untuk variabel-variabel yang tetap.
untuk beberapa kasus seperti pemanasan logam, terjadi proses transien
transien perubahan menurut waktu

 nah dalam pertemuan kali ini adalh melakukan permodelan untuk aliran unsteady yang dipengaruhi oleh keadaan transient/ variabel waktu,

Berikut contoh kasus dalam 1 dimensi

Permodelan yang akan di simulasikan:

Tahap Pre Processing
pada tahap ini kita akan mensimulasikan permasalahan diatas dimana domain nya adalah P = 1, T = 0,1. dan cell 1 = 10 dan cell j = 3. Modelkan yang akan kita gunakan adalah Hitung temperatur, KS Fluk Panas dan Wall konduktif. Menu tersebut dapat di rubah di bagian model. berikut tampilannya :

domain yang akan disimulasikan, dan berikut tampilan model yang di gunakan;

kemudian atur cell seperti berikut :

masukkan model seperti berikut:
untuk wall 1 >> input nilai temperatur 473 Kelvin, kemudian fluks panas 0

untuk wall 2>> input nilai temperatur saja yakni 273 Kelvin

Sedangkan untuk wall 3>> input konduktiviti termal 10

langkah selanjutnya adalah memasukkan nilai yg akan di tempel, dalam ini adalah temperatur berikut gambarnya

Tutorial 17 April 2012

Pada pertemuan hari selasa tanggal 17 April 2012, kelas Aplikasi CFD di beri tanggung jawab oleh pak Ahmad Indra untuk memberikan tutprial kepada teman2 2010 yang sedang mengambil mata kuliah Mekanika fluida. pada kesempatan ini, saya mentutori kelompok 16 dimana anggotany berjumlah 5 orang, dan tutor sendiri terdiri dari senior 2008 yakni machi dan berlan.

Berhubung sedikitny unit komputer yang tersedia di ruang puskom kali ini akhir nya beberapa kelompok dimulai dari kelompok 13-16 terpaksa harus mencari tempat lai, akhirrnya tutorial di laksanakan di gedung S lantai 2. Pada tutorial ini diisi oleh gabungan tutor dari kelompk lain dimana materinya yakni terkait dengan beberapa hal-hal yang merupaka prinsip dari mekanika fluida seperti jenis aliran, pengertian reanult number, dan beberapa penjelasan terkait manfaat dari mekanika fluida.

Diakhir tutorial kami menyarankan kepada kelompok tutorial untuk mempelajari istilah-isltilah yang kami jelaskan pada tutorial kali ini dan mengingatkan untuk mengisi blog sebagai bentuk resume dari pertemuan kali ini.

Simulasi aliran turbulensi menggunakan CFDSOF

Pada kesempatan kali ini akan membahas aliran turbulensi pada sebuah pipa dimana permodelannya hanya akan dilakukan pada sebagian sisi saja..

turbulance menurunkan dengan filter
membrane
resonansi
noise
tubrukan antar molekul
cepat rambat suara
fluktuasi>> dimensi waktu


simulasi aliran pada pipa >>> 2 dimensi >> axis simetri >> pipa simetri trhadap sumbu, sedangkan plat simetri trhdap bidang

diameter 5cm>> kecepatan bervariasi panjang1 >> cell 50
, tinggi 0.025>> cell 20>> axis simetri

inlet kiri oputlet kanan
densitas
viskosityas
model>> tubulensi>> epsilon
intensitas turb>> fluktuasi 10 % >>  panjang char= diameter pipa=0.05
kecepatan 0.001
olah> amatan> plot
perhitungan turbulen lama karena ada 5 persamaan continu

ganti kec 0.01

teorinya di bagian pinggir adanhya perubahan laminer>> turbulance
plot kecepatan>> kontur>> vektor

turbulen>> bukan aliran berputar>> namun fluktuasi dari kecepatan
kecepatan bisa di dekomposisi >. ebook picg 3.3
turbulance brlansuing dalam waktu singkat>> diskrit sangat lama dan tidak praktis
suku tegangan turbulensi>> tegangan renault>> L~U'V'

ebook 51 pendekatans suku>> kec rata

untuk melihat seberapa besar turbulensid apat dilihat dari energi kinetik ny >> ada pengaruh kec>

boundary harus di ukur
suara bisa jadi sumber tubulensi aliran
disipasi>> pada dinding>> viskositas tinggi>> meredam efek turbulensi

trubulensi digunakan untuk mempecepat proses perpindahn panas

Oke sekarang saatnya kita akan lakukan permodelannya di CFDSOF..

Ujian Tengah Semester Aplikasi CFD

Soal:

Diketahui : Aliran Laminar mengalir diantara 2 plat sejajar dalam keadaaan tunak.

                 Persamaan Governing Equation yang digunakan prinsip konversi momentum

Nilai massa jenis 1 kg/m^3 dan viskositas 1 kg/ms

Ditanya : Bandingkan  hasil analitis dengan simulasi CFD menggunakan CFDSOF

Jawab:

A. Analisis persamaan menjadi permodelan untuk simulasi

Pada soal diketahui nilai massa jenis dan viskositas, namun variabel yang belum diketahui adalah nilai h dalm persamaan

dimana di ruas kiri ada fungsi tekanan terhadap nilai x yang disini saya asumsikan merupaka sekat penentu posisi dari tekanan yang akan dicari.

Sedangkan pada ruas kanan dapat kita lihat adanya pengaruh dari nilai viskositas fluida serta ada nilai h yang dalam hal ini saya defenisikan sebagai panjang nya. Untuk memudahkan dapat kita lihat seperti gambar berikut:

Langkah pengerjaan dengan menggunakan CFDSOF

Kasus aliran diatara 2 pelat datar akan disimulasikan dengan menggunakan CFDSOF dengan langkah sebagai berikut :

Langkah  Pre-processing

Menu Input –> Alo memori –> pakai

Menu Input –> Dimensi –> panjang = 1 m dan tinggi = 0.1 m dan  jumlah cell yang digunakan yaitu i = 50 cell ( 2 cell digunakan sebagai wall dan 48 sebagai internal wall) dan j = 30 cell ( 2 cell digunakan sebagai wall dan 28 sebagai internal wall)

Menu Input –> Ks –> set tekanan dengan P1 dan P2 .

Input “bg” / bagi grid dan pilih 1 untuk melakukan pengaturan pada arah sumbu x

Input “is”/inisialisasi segmen kemudian menentukan jumlah segmen pada arah x yaitu 2 pada jarak 0 : 0.5 : dan 1 dengan pembagian jumlah cell 28 cell dan 20 cell.

Input “ms”/modif segmen. Untuk menentukan faktor  pemberat titik mulai sebesar 3. Hal ini untuk membuat cell menjadi lebih rapat

Input “bg” / bagi grid dan pilih 2 untuk melakukan pengaturan pada arah sumbu y

Input “is”/inisialisasi segmen kemudian menentukan jumlah segmen pada arah x yaitu 3 pada jarak 0 : 0.025 : 0.075 dan 0.1 dengan pembagian jumlah cell 10 cell, 8 cell dan 10 cell.

Input “ms”/modif segmen. Untuk menentukan faktor  pemberat titik mulai sebesar 4 dan nomor segmen 3 faktor pemberat titik akhir dirubah menjadi 4.  Hal ini untuk membuat cell menjadi lebih rapat.

Input “kf” / konstanta fisikal Input “dn” / densitas, masukkan nilai densitas sebesar 1 kg/m3

Input “vs” / viskositas –> 1 kg/ms

Berikut tampilan dari commad yang di masukkan

Menu Input –> Dimensi –> panjang = 1 m dan tinggi = 0.1 m dan  jumlah cell yang digunakan yaitu i = 50 cell ( 2 cell digunakan sebagai wall dan 48 sebagai internal wall) dan j = 30 cell ( 2 cell digunakan sebagai wall dan 28 sebagai internal wall)

1. Menu Input  –> Ks  –> set tekanan dengan P1 = 10 Pa dan P2 = 15Pa
   Input “bg” / bagi grid dan pilih 1 untuk melakukan pengaturan pada arah sumbu x –> Input “is”/inisialisasi segmen kemudian menentukan jumlah segmen pada arah x yaitu 2 pada jarak 0 : 0.5 : dan 1 dengan pembagian jumlah cell 48 cell dan 28 cell.
   
   
   
   
   Input “ms”/modif segmen. Untuk menentukan faktor  pemberat titik mulai sebesar 3. Hal ini untuk membuat cell menjadi lebih rapat.Input “bg” / bagi grid dan pilih 2 untuk melakukan pengaturan pada arah sumbu y –>Input “is”/inisialisasi segmen kemudian menentukan jumlah segmen pada arah x yaitu 3 pada jarak 0 : 0.025 : 0.075 dan 0.1 dengan pembagian jumlah cell 10 cell, 8 cell dan 10 cell.
   
   
   
   Untuk melakukan perubahan pada segmen di masukkan commad bangung grid >> inisiasi segmen>> modif segmen. Pada modif segmen kita dapat mengatur kerapatan dari grid adgar dapat mengamati lebih detail lagi.
   
   
   Memasukkan nilai viskositas dan densitas pada konstanta fisikal dengan langkah :
   Input “In1” –> Input “kf” / konstanta fisikal –> Input “dn” / densitas, masukkan nilai densitas sebesar 1 kg/m3 –>Input “vs” / viskositas = 1 kg/ms
    

Langkah  Processing
 Menu Input –> Olah –> Iterasi, masukkan jumlah angka iterasi dan ulangi hingga konvergensi tercapai

1. setelah konvergensi terpenuhi, maka langkah selanjutnya yaitu post-processing.
   
   Langkah  Post-processing
   
   1. Menu Hasil –> Vektor (pilih kecepatan / tekanaan pada set pengaturan sesuai dengan apa yang mau diplot hasilnya).
   2. Menu Hasil –> Kontur (pilih kecepatan / tekanaan pada set pengaturan sesuai dengan apa yang mau diplot hasilnya).
   3. Pilih plot X-Y –> pilih kecepatan/tekanan pada set pengaturan dan arah J sesuai dengan yang diinginkan
   Hasil tampilan grid
   
   
   Hasil kontur kecepatan :
2. 
   
3. 
   
   
   Hasil kontur tekanan :
   

 Analisa hasil

1. Simulasi ini diberikan beda tekanan pada kedua inlet. Hal ini secara alami akan menyebabkan terjadinya aliran diantara kedua pelat tersebut dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Selain itu, beda tekanan berpengaruh terhadap profil kecepatan yang terbentuk. Kecepatan rata-rata yang terjadi pada setiap titik adalah sama setelah dicapai fully developed velocity .Keadaan fully developed merupakan keadaan dimana profil kecepatan aliran  untuk dx tertentu adalah sama dan dalam keadaan ini gradient tekanandalam arah longitudinal adalah tetap. 
   Dengan melakukan perbandingan solusi analitis dengan simulasi ditemukan adanya sedikit defiasi nilai antara solusi analitis dengan simulasi, yang disebabkan oleh pengaruh beberapa faktor seperti jumlah grid depandancy, serta iterasi persamaan. Semakin besar dan bagus iterasi hasil yang akan dihasilkan akan semakin akurat..
   

Sinopsis Tugas Besar Aplikasi CFD

Judul:

Pemanfaatan Aplikasi CFD dalam analisa estimasi waktu dan kecepatan yang efisien pada ruang muat kapal LNG Tanker

> Latar Belakang 

Penggunaan kapal dalam proses produksi minyak mentah sangatlah besar, banyak sekali jenis-jenis kapal yang berperan dan membantu proses produksi pengilangan minyak mnulai dari proses pencarian sumber kilang yang berada di laut/ offshore, hingga pendistribusiannya keseluruh pelosok di negeri ini. Salah satu kapal yang membantu proses produksi tersebut adalah LNG tanker, yakni kapal yang di fungsikan untuk pendistribusian hasil pengolahan minyak bumi.

LNG tanker yang kita kenal selama ini merupakan salah satu transportasi yang memiliki fungsi khusus, yakni membawa hasil olahan minyak berupa liquid. Dari jenis LNG sendiri terdapat 2 model yang umum digunakan dimana perbedaan nya terleatak dari bentuk kontruksi dari ruang muat LNG tersebut. Model pertama adalah model membran type, yakni bentuk ruang muat berbentuk kubus dan antar ruang muat hanya dipisahkan oleh sekat. Keuntungan dari bentuk ini adalah proses kontruksi lebih cepat serta lebih hemat material. Sedangkan model kedua adalah MOSS type, yakni pada bagian lambung berbentuk bola keuntungan dari bentuk ini adalah keamanan lebih baik serta tekanan dari ruang muat lebih stabil sehingga kapal dapat lebih stabil dalam operasi.

LNG Tanker Membran type

LNG Tanker MOSS Type

Grid dependency test, pada fenomena 2 logam Sejajar

pada fenomena ini yang kita lakukan adalah melakukan percobaan grid dependancy test dengan fenomena pada 2 plat yang sejajar, tujuan dari dependancy test adalah untuk mengetahui jumlah grid yang efisien dalam simulasi dan menentukan hasil Final dari sebuah simulasi. Jika masih ditemukan adanya perubahan hasil jika adanya perubahan grid berarti simulasi tersebut masih mengalami pengaruh dari persamaan numerikal, oleh karena itulah dilakukan grid depandancy test.

Oke, sebagai contoh kita akan membuat simulasi dengan kasus seperti berikut
..

Permodelan diffusi secara konveksi pada 1d

Pada kasus ini mennggunakan permasalahan yang terdapat pada latihan 5.1 yakni pengaruh  dari perbedaan  persebaran temperatur apabila diberikan perbedaan densitas, kasus nya adalah  densitas sebesar 1 kg/m3 , 0.1 kg/m3 dan 0.001 kg/m3.

  Oke, dari soal terlihat data yang diketaahui adalah panjang 1,0 m, massa jenis 1.0 kg/m3, dan kecepatan perambatan 0.1 m/s.. oke kita akan coba pecahkan kasus ini, Bersiaplah..

langkah yang harus kita lakukan adalah melakukan permisalan pada bentuk cell yang akan kita bentuk, dari soal kita akan melakukan permodelan dengan 7 cell dimana 2 cell akan dijadikan dinding dan 5 cell yang akan kita amati perpindahan panasnya.

oke berikut langkah-langkahnya

Langkah 1 membuat permodelan

Langkah 2

mengubah wall kiri menjadi wall 1 dan kanan wall3, kemudaian bagian tengah di kosongkan

Langkah 3

tentukan model dari simulasi yang diberikan yakni

Langkah 4

input nilai temperatur pada sisi wall1 dan wall 2

 wall 1

temperatur 274 K