Bab 4. Analisis Hasil Simulasi

Bab 4 Analisis Hasil Simulasi Pada bab ini, akan dilakukan analisis terhadap hasil simulasi skema numerik Lax-Wendroff dua langkah. Selain itu hasil simulasi juga akan divalidasi dengan menggunakan data lapangan, sehingga akan diketahui seberapa akurat hasil simulasi yang diperoleh. Data - data dan syarat batas yang digunakan dalam simulasi telah diberikan sebelumnya pada Tabel 3.1 dan 3.3. Pada t = 0, aliran di dalam pipa berada pada keadaan tunak. Distribusi laju alir, tekanan, dan temperatur pada keadaan tunak, telah dijelaskan pada bab 3. Saat t > 0, laju alir di outlet dan di inlet akan diturunkan dan dinaikkan dalam waktu 7 jam (Tabel 3.3). Hal ini yang mengakibatkan sifat distribusi aliran seperti laju alir, tekanan, dan temperatur mengalami perubahan terhadap waktu. Analisis sifat distribusi aliran seperti laju alir, tekanan, dan temperatur sepanjang pipa untuk keadaan transien, akan dijelaskan sebagai berikut : • Analisis yang dilakukan pertama adalah mengenai distribusi laju alir gas sepanjang pipa pada beberapa waktu tertentu (Gambar 4.1).

50

BAB 4. ANALISIS HASIL SIMULASI

51

Pada t=1, 5 jam (garis berwarna merah), laju alir gas mengalami penurunan

Gambar 4.1: Laju Alir Gas Sepanjang Pipa pada Keadaan Transien dan Syarat Batas. dibandingkan dengan laju alir pada keadaan tunak (t = 0, garis berwarna biru). Hal ini disebabkan laju alir yang terus berkurang di outlet pada selang waktu tersebut (lihat Gambar 4.1 bagian kanan bawah). Sedangkan untuk t=3, 5 jam (garis berwarna hitam), inlet ditutup, dalam arti tidak ada aliran yang masuk melalui inlet (lihat Gambar 4.1 bagian kanan atas), hanya ada aliran dari outlet saja (lihat Gambar 4.1 bagian kanan bawah), sehingga mengakibatkan laju alir di inlet bernilai nol dan nilainya terus mengalami kenaikan sepanjang pipa. Pada t=6, 5 jam (garis berwarna merah putus - putus), inlet sudah dibuka kembali sehingga nilai laju alir di inlet mengalami kenaikan, sedangkan distribusi laju alir mengalami penurunan sepanjang pipa. Nilai laju alir di outlet pada t=6, 5 jam (garis berwarna merah putus - putus), lebih kecil


52

dibandingkan dengan nilai laju alir pada waktu - waktu sebelumnya. Hal ini disebabkan laju alir di outlet yang terus berkurang (lihat Gambar 4.1 bagian kanan bawah).

• Analisis yang kedua mengenai distribusi temperatur gas sepanjang pipa pada beberapa waktu tertentu (Gambar 4.2). Perlu diketahui bahwa nilai temperatur tidak akan pernah turun sampai dengan di bawah temperatur lingkungannya.

Gambar 4.2: Temperatur Gas Sepanjang Pipa pada Keadaan Transien dan Syarat Batas. Dari Gambar 4.2 bagian kiri atas, secara keseluruhan, perubahan temperatur


53

yang terjadi pada keadaan transien dari keadaan tunak (garis berwarna biru), sangat kecil sekali, hal ini terlihat dari garis yang berimpit pada Gambar 4.2 bagian kiri atas. Untuk melihat lebih jelas perubahan temperatur yang terjadi dari inlet sampai dengan 12 km, perhatikan Gambar 4.2 bagian kanan atas. Perubahan temperatur yang sangat kecil hanya terjadi pada t=1, 5 jam dan t=6, 5 jam , sedangkan untuk t=3, 5 jam, temperatur tidak mengalami perubahan sama sekali. Untuk t=1, 5 jam (garis berwarna merah), hanya terjadi sedikit perubahan temperatur gas di sekitar outlet, temperatur mengalami kenaikan, sedangkan untuk di posisi yang lain, temperatur tidak mengalami perubahan di t=1, 5 jam. Untuk t=6, 5 jam (garis berwarna merah putusputus), temperatur di inlet sampai dengan km 200 mengalami kenaikan dibandingkan dengan temperatur pada keadaan tunak (garis berwarna biru) walaupun kenaikan temperatur yang terjadi hanya sedikit sekali. Kenaikan temperatur pada t=6, 5 jam (garis berwarna merah putus-putus), disebabkan oleh naiknya laju alir di inlet (lihat Gambar 4.2 bagian kiri bawah), sehingga berakibat naiknya fluks massa di inlet dapat mempengaruhi temperatur walaupun hanya sedikit.

• Analisis terakhir yang dilakukan adalah mengenai distribusi tekanan gas sepanjang pipa pada beberapa waktu tertentu (Gambar 4.3). Banyak faktor yang mempengaruhi tekanan, satu diantaranya adalah temperatur. Pada t=1, 5 jam (garis berwarna merah), tekanan gas di inlet sampai dengan km 4 tidak mengalami perubahan dari keadaan tunak yaitu garis berwarna biru (lihat Gambar 4.3 bagian kanan atas yang merupakan distribusi tekanan di inlet sampai dengan 12 km), tetapi setelah km 4, tekanan mengalami kenaikan sampai dengan outlet apabila dibandingkan dengan tekanan pada saat keadaan tunak yaitu garis berwarna biru (lihat Gambar 4.3 bagian kiri atas).


54

Gambar 4.3: Tekanan Gas Sepanjang Pipa pada Keadaan Transien dan Syarat Batas. Akan tetapi secara umum, distribusi tekanan menurun dari inlet sampai outlet. Kenaikan yang terjadi apabila dibandingkan dengan keadaan pada saat t = 0 (garis berwarna biru), setelah km 4 sampai dengan outlet, disebabkan oleh laju alir di outlet yang berkurang di t=1, 5 jam (lihat Gambar 4.3 bagian kanan bawah), selain itu karena temperatur yang naik di sekitar outlet pada t=1, 5 jam (Gambar 4.2 kiri atas). Sedangkan untuk t=3, 5 jam (garis berwarna hitam), tekanan di inlet sampai dengan km 4 menurun jika dibandingkan dengan tekanan pada saat keadaan tunak yaitu garis berwarna biru (lihat Gambar 4.3 bagian kanan atas), setelah itu bernilai konstan sampai dengan km 100, lalu menurun kembali sampai dengan outlet (lihat Gambar 4.3 bagian kiri atas). Untuk nilai tekanan di outlet pada t=3, 5 jam, nilainya lebih besar di-


55

bandingkan dengan nilai tekanan di outlet pada t=1, 5 jam (garis berwarna merah), hal ini disebabkan laju alir di outlet yang bertambah apabila dibandingkan dengan laju alir di t=1, 5 jam yaitu garis berwarna merah(lihat Gambar 4.3 bagian kanan bawah). Sedangkan penurunan tekanan yang terjadi di inlet sampai dengan km 4 (lihat Gambar 4.3 bagian kanan atas) jika dibandingkan dengan tekanan pada saat keadaan tunak (t = 0 , garis berwarna biru), disebabkan laju alir yang berkurang hingga mencapai 0 di inlet atau dapat dikatakan tidak ada aliran (lihat Gambar 4.3 bagian kiri bawah). Dan untuk waktu yang terakhir, yaitu t=6, 5 jam (garis berwarna merah putus - putus), tekanan di inlet sampai dengan km 4 naik (lihat Gambar 4.3 bagian kanan atas), apabila dibandingkan dengan t=3, 5 jam (garis berwarna hitam), hal ini disebabkan laju alir yang bertambah di inlet pada t=6, 5 jam dibandingkan dengan t=3, 5 jam (lihat Gambar 4.3 bagian kiri bawah), selain itu juga disebabkan oleh temperatur yang sedikit naik pada t=6, 5 jam (Gambar 4.2 bagian kanan atas). Setelah km 4 sampai dengan outlet, tekanan bersifat menurun secara umum. Nilai tekanan di outlet pada waktu ini, nilainya mengalami penurunan apabila dibandingkan dengan t=3, 5 jam, hal tersebut disebabkan berkurangnya laju alir di outlet jika dibandingkan dengan t=3, 5 jam (lihat Gambar 4.3 bagian kanan bawah). Untuk validasi hasil simulasi, perhatikan hasil simulasi perilaku tekanan gas di inlet (Gambar 4.4) dan di outlet (Gambar 4.5) sepanjang waktu simulasi, yang dibandingkan dengan data lapangan. Ada beberapa data yang cukup jauh nilainya apabila dibandingkan dengan data lapangan, seberapa besar kesalahannya akan diperlihatkan pada Tabel 4.1 dan 4.2. Untuk tekanan gas di inlet, hasil simulasi yang didapatkan cukup bagus, dengan kesalahan terbesar hanya sebesar 1, 25 % yang terletak pada tekanan di waktu 3 jam simulasi. Untuk tekanan di outlet, hasil simulasi yang diperoleh,


56

Gambar 4.4: Validasi Tekanan Gas di Inlet dengan Data Lapangan.

Waktu 1 jam 2 jam 3 jam 6 jam

Data Lapangan 1145psia 1149psia 1119psia 1096psia

Hasil Simulasi 1147psia 1149psia 1105psia 1099psia

Kesalahan (%) 0, 17 0 1, 25 0, 27

Tabel 4.1: Perbandingan Tekanan Gas di Inlet dengan Data Lapangan.

Waktu 1 jam 2 jam 3 jam 6 jam

Data Lapangan 1046psia 1053psia 1058psia 1025psia

Hasil Simulasi 1000psia 987psi 995psia 960psia

Kesalahan (%) 4, 39 6, 26 5, 95 6, 34

Tabel 4.2: Perbandingan Tekanan Gas di Outlet dengan Data Lapangan.


57

Gambar 4.5: Validasi Tekanan Gas di Outlet dengan Data Lapangan. tidak sebagus nilai tekanan di inlet, dengan nilai kesalahan terkecil sebesar 4, 39 % yaitu di waktu 1 jam simulasi dan nilai kesalahan maksimum yang terjadi sebesar 6, 34 % yaitu di waktu 6 jam simulasi. Melihat kesalahan yang diperoleh secara umum, dengan kesalahan terbesar baik di inlet maupun di outlet mencapai 6, 34 %, hal ini memberi kesimpulan bahwa hasil simulasi dengan menggunakan skema Lax-Wendroff dua langkah, memberikan hasil yang cukup baik, masih dalam batas toleransi.

Bab 4. Analisis Hasil Simulasi

Recommend Documents