TUGAS AKHIR KONVERSI ENERGI
STUDI NUMERIK VARIASI TURBULENSI MODEL PADA ALIRAN FLUIDA MELEWATI SILINDER TUNGGAL YANG DIPANASKAN (HEATED CYLINDER)
Syaiful Rizal 2112105036
Dosen Pembimbing :
Vivien Suphandani Djanali, ST.,ME.,PhD
LATAR BELAKANG Pemahaman tentang aliran yang berada di sekitar bluff body Penelitian tentang pengaruh thermal terhadap gaya buoyancy yang timbul pada aliran fluida melintasi silinder yang dipanaskan Aplikasi dari aliran fluida yang melintasi silinder dalam dunia industri
PENELITIAN TERDAHULU Katsumori Hatanaka dan Mutsuto Kawahara (1995) Domain model
PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN
Vortex shedding disekitar heated cylinder: a). streaklines, b). streamlines, c). isotherms
Re=100, Ri=0
Re=100, Ri=0.5
Re=100, Ri=1.0
PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN
Re=100, Ri=-0.5
Re=100, Ri=-1.0
dengan nilai Ri yang meningkat mulai dari Ri = 0.0 sampai 1.0, von karman street dibelakang silinder menghilang dan aliran mulai steady dengan dua vortices yang simetris.
PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN
•Gangguan pada von karman street terjadi sekitar Ri= 0.15 •Titik separasi dari kedua sisi permukaan silinder bergeser ke belakang
PENELITIAN TERDAHULU A.A. van Steenhoven, dan C.C.M. Rindt (2003) Re=100 dengan variasi Ri=0 dan Ri= 1.5
•(Ri<1), vortex street membentuk defleksi negatif •(Ri>1), transisi alirannya lebih cepat muncul berupa struktur 3D •mushroom type vortex street
PENELITIAN TERDAHULU H. Hu dan M. M. Koochesfahani (2010)
Re=135dengan variasi Ri=0 -1.04
PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN •Re yang konstan dan nilai Ri yang relatif kecil (Ri<0,31) pembentukan vortex yang terjadi tidak jauh berbeda dengan nilai Ri = 0 (unheated
cylinder) •Wake clousure length
meningkat seiring meningkatnya nilai Ri
PENELITIAN TERDAHULU HASIL PENELITIAN
•Richardson Number meningkat maka nilai rata-rata Nusselt Number akan menurun secara linier
PENELITIAN TERDAHULU Matthieu Boirlaud et al Re=1000 dengan variasi Ri=0 dan Ri=2.77 U∞ = 0.3 m/s
•karakteristik seperti struktur mushroom pada wake dibelakang silinder •interaksi yang kuat antara buoyancy dengan inersia yang bekerja pada aliran fluida.
PENELITIAN TERDAHULU Penelitian Md. Mahbubar Rahman
et al
k-omega SST memiliki
nilai Strouhal Number yang paling mendekati eksperimen untuk setiap kasus kemudian diikuti oleh Realizable k-ε dan yang paling jauh dari hasil eksperimen adalah turbulensi model k-ε
standart.
PERUMUSAN MASALAH
Aliran melintasi silinder yang dipanaskan
Re=1000
Variasi Turbulensi model
Re=135
Ri=0 dan Ri =2.77 Ri=0 dan Ri=1
Karakteristik Aliran Turbulensi model terbaik
BATASAN PENELITIAN Disimulasikan dengan bantuan perangkat lunak Fluent 6.3.26 Inlet
Velocity Inlet
Outlet
outflow
Silinder
Isothermal wall
• Fluida yang dipakai adalah air untuk Re =135 dan udara untuk Re = 1000 dengan kondisi unsteady flow, incompressible flow, uniform flow pada sisi inlet
METODE PENELITIAN Langkah – Langkah Di Fluent GRID
Domain simulasi numerik silinder sirkular tunggal pada kasus Re =135
Domain simulasi numerik silinder sirkular tunggal pada kasus Re =1000
METODE PENELITIAN Langkah – Langkah Di Fluent PEMILIHAN MODEL • Pemodelan yang digunakan adalah Unsteady Pressure based dengan viscous model laminar ,turbulen Standart k-є, Standart k-ω BOUNDARY CONDITIONS • Inlet merupakan sisi aliran datang, yang inputannya berupa beban kecepatan sebesar 0.026 m/s untuk kasus Re=135 dan kecepatan 0.3 untuk kasus Re=1000. Sedangkan outlet berupa Outflow.
METODE PENELITIAN Langkah – Langkah Di Fluent SOLUTION • Kriteria konvergensi ditetapkan sebesar 10-6, artinya proses iterasi dinyatakan telah konvergen setelah residualnya mencapai harga di bawah 10-6 POST PROCESSING • Hasil visualisasi berupa tampilan kontur kecepatan, vektor kecepatan, pathlines velocity dan profil kecepatan utuk data kualitatif , dan nilai Nu, koefisien Drag untuk data kuantitatif.
METODE PENELITIAN Parameter pemodelan simulasi
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
MULAI
Studi Literatur
Pembuatan Model 2D
Pembuatan Model 3D
Meshing pada Domain
Meshing pada Domain Tidak
Tidak
Memeriksa kualitas mesh Ya
Memeriksa kualitas mesh Ya
Menentukan daerah analisa
Menentukan daerah analisa
Penentuan Model, Kondisi Batas Inlet dan Outlet
Penentuan Model, Kondisi Batas Inlet dan Outlet
Pelaksanaan Proses Iterasi
Pelaksanaan Proses Iterasi
URUTAN LANGKAH PENELITIAN Tidak
Konvergensi Tercapai
Tidak Konvergensi Tercapai
Ya
Ya
Grid Independensi
Grid Independensi
Menampilkan Hasil
Menampilkan Hasil
Komparasi 2D-3D dan pemilihan dimensi model uji
Variasi turbulen model
Post processing
Pembahasan dan Kesimpulan
SELESAI
ALOKASI WAKTU
TERIMA KASIH
