studi numerik variasi turbulensi model pada...

TUGAS AKHIRKONVERSI ENERGI

STUDI NUMERIK VARIASI TURBULENSI MODEL PADA ALIRAN FLUIDA MELEWATI SILINDER TUNGGAL YANG DIPANASKAN (HEATED CYLINDER)

Syaiful Rizal2112105036

Vivien Suphandani Djanali, ST.,ME.,PhDDosen Pembimbing :

Pemahaman tentang aliran yang berada di sekitar bluff bodyPenelitian 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

LATAR BELAKANG

PENELITIAN TERDAHULU

Katsumori Hatanaka dan MutsutoKawahara (1995)

Domain model

HASIL PENELITIAN

Vortex shedding disekitar heated cylinder: a). streaklines, b). streamlines, c). isotherms

PENELITIAN TERDAHULU

Re=100, Ri=0Re=100, Ri=0.5

Re=100, Ri=1.0

HASIL PENELITIAN

PENELITIAN TERDAHULU

Re=100, Ri=-0.5 Re=100, Ri=-1.0

dengan nilai Ri yang meningkat mulaidari Ri = 0.0 sampai 1.0, von karmanstreet dibelakang silinder menghilangdan aliran mulai steady dengan duavortices yang simetris.

HASIL PENELITIAN

PENELITIAN TERDAHULU

•Gangguan pada von karmanstreet terjadi sekitar Ri= 0.15

•Titik separasi dari kedua sisipermukaan silinder bergeser kebelakang

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 membentukdefleksi negatif•(Ri>1), transisi alirannya lebih cepatmuncul berupa struktur 3D•mushroom type vortex street

PENELITIAN TERDAHULU

H. Hu dan M. M. Koochesfahani(2010)

Re=135dengan variasi Ri=0 -1.04

HASIL PENELITIAN

PENELITIAN TERDAHULU

•Re yang konstan dan nilai Riyang relatif kecil (Ri<0,31) pembentukan vortex yang terjadi tidak jauh berbedadengan nilai Ri = 0 (unheated cylinder)•Wake clousure length meningkat seiring meningkatnyanilai Ri

HASIL PENELITIAN

PENELITIAN TERDAHULU

•Richardson Number meningkatmaka nilai rata-rata NusseltNumber akan menurun secaralinier

PENELITIAN TERDAHULU

Matthieu Boirlaud et al

•karakteristik sepertistruktur mushroom padawake dibelakang silinder•interaksi yang kuatantara buoyancy denganinersia yang bekerja padaaliran fluida.

Re=1000 dengan variasiRi=0 dan Ri=2.77U∞ = 0.3 m/s

PENELITIAN TERDAHULU

Penelitian Md. Mahbubar Rahmanet al

k-omega SST memilikinilai Strouhal Number yang paling mendekatieksperimen untuk setiapkasus kemudian diikutioleh Realizable k-ε danyang paling jauh dari hasileksperimen adalahturbulensi model k-ε standart.

PERUMUSAN MASALAH

KarakteristikAliran

Turbulensimodel terbaik

Re=1000

Aliran melintasisilinder yang dipanaskan

VariasiTurbulensimodel

Re=135

Ri=0 danRi=1

Ri=0 danRi =2.77

BATASAN PENELITIAN

Disimulasikan dengan bantuan perangkat lunak Fluent 6.3.26

• Fluida yang dipakai adalah air untuk Re =135 danudara untuk Re = 1000 dengan kondisi unsteadyflow, incompressible flow, uniform flow pada sisiinlet

Inlet Velocity Inlet

Outlet outflow

Silinder Isothermal wall

METODE PENELITIAN

Langkah – Langkah Di FluentGRID

Domain simulasi numerik silinder sirkular tunggal pada kasus Re =135

Domain simulasi numerik silinder sirkular tunggal pada kasus Re =1000

METODE PENELITIAN

PEMILIHAN MODEL

Langkah – Langkah Di Fluent

• 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

SOLUTION

Langkah – Langkah Di Fluent

• 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

URUTAN LANGKAH PENELITIAN

Pembuatan Model 3D

Tidak Tidak

YaYa

Ya Ya

Pembahasan dan Kesimpulan

SELESAI

Komparasi 2D-3D dan pemilihan dimensi model uji

Variasi turbulen model

Post processing

Tidak

Menentukan daerah analisa

Penentuan Model, Kondisi Batas Inlet dan Outlet

Memeriksa kualitas mesh

Meshing pada Domain

Pembuatan Model 2D

Pelaksanaan Proses Iterasi

Konvergensi Tercapai

Grid Independensi

Tidak

Menentukan daerah analisa

Penentuan Model, Kondisi Batas Inlet dan Outlet

Memeriksa kualitas mesh

Meshing pada Domain

Pelaksanaan Proses Iterasi

Konvergensi Tercapai

Grid Independensi

Studi Literatur

MULAI

Menampilkan HasilMenampilkan Hasil

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

ALOKASI WAKTU

TERIMA KASIH