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