“STUDI EKSPERIMEN DAN NUMERIK PENGARUH PENAMBAHAN KEKASARAN TERHADAP

KARAKTERISTIK BOUNDARY LAYER MELINTASI BUMP (Re = 21000)”

Oleh:

Mega Dewi Rimba K. (2110100009)

Dosen Pembimbing:

Prof. Dr. Ir sutardi, M.Eng.

JURUSAN TEKNIK MESIN FTI ITS

separasi

U

Penundaan separasi•Menambahkan Kekasaran•Menambahkan kawat pengganggu

Wahyu, 2005Bump

Separasi =0.75CD =0.986

Guntur, 2011

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

Cp

x/a

eksperimen

numerik

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

Cp

x/a

eksperimen

numerik

Bump

Tanpa Ketirusan

Dengan Ketirusan

SEPARASI = 0.34CD eks = 0.78196CD num = 0.81349

SEPARASI=0.39CDeks = 0.6506CD num = 0.7533

Joongnyon dan Hyung,2006

CD Eksperimen dan Numerik

Profil Kecepatan

Mengetahui karakteristik aliran

Incompressible, steady flow, viscous, danuniform flow pada sisi masuk

Aliran yang diamati sepanjang plat danbump

Kemungkinan adanya perpindahanpanas diabaikan

Fluida mengalir secara eksternal

METODE PENELITIAN

EKSPERIMEN NUMERIK

Satuan mm

TinggiKekasaran= 1.5 mm

Pressure tap 40 titik sebelum bump25 titik pada bump70 titik setelah bump

Profil kecepatan 8 titik (δ = 1mm)

V =16.17 m/s

inlet

Outlet

Upper wall

Lower wall

Rougness

Parameterρ = 1.19 kg/m3

k-ω SSTV = 16.17 m/s

BUMP

Grafik Cp eksperimen dan Numerik

Kontur Kecepatan numerik danEksperimen

Path line kecepatan

Koefisien Drag (CD )

Distribusi Cp eksperimen

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

cp tanpa pengganggu

cp panjang 50mm

panjang 100mm

-0.5 0.5

y

x

Cp

x/d

Separasi

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Cp

θ

Separasi

DistribusiCp

Numerik

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

Cp

x/d

tanpa pengganggu

pengganggu 5 cm

pengganggu 10 cm

Separasi

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 50 100 150 200

Cp

θ

TanpaPengganggu

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

cp numerik

cp eksperimen

Cp

x/d

Separasi

Separasi =0.18

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

-20 30 80 130 180

Cp

θ

eksperimen

numerik

Pengganggu50 mm

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

Cp

x/d

cp numerik

cp eksperimen

Separasi =0.1375

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0 50 100 150 200

Cp

θ

cp numrik

cp eksperimen

Separasi

Pengganggu100 mm

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12

Cp

x/d

cp numerik

cp eksperimen

Separasi = 0.1375

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0 50 100 150 200

Cp

θ

cp numerik

cp eksperimen

Profil Kecepatan eksperimen

0

2

4

6

8

0 100 200 300 400 500

y(m

m)

0

2

4

6

8

0 100 200 300 400 500

y(m

m)

0

2

4

6

8

0 100 200 300 400 500

y(m

m)

-3 d -2d 0 1d 2d 3d 4d 5d

-3 d -2d 0 1d 2d 3d 4d 5d

-3 d -2d 0 1d 2d 3d 4d 5d

Tanpa pengganggu

Pengganggu 50 mm

Pengganggu 100mm

Profil kecepatan numerikX = -5d

Tanpa Pengganggu

Pengganggu 50 mm

Pengganggu 100 mm

Tanpa Pengganggu

Pengganggu 50 mm

Pengganggu 100mm

X =-2.5 d

X = 0Tanpa pengganggu

Pengganggu 50 mm

Pengganggu 100 mm

X = 0.025d

Tanpa Pengganggu

Pengganggu 50 mm

Pengganggu 100mm

X = 3.75 d

Tanpa Pengganggu

Pengganggu 50 mm

Pengganggu 100mm

X = 4.5 d

Tanpa pengganggu Pengganggu 50 mm

Pegganggu 100 mm

Velocity Path lineTanpa Pengganggu

Pengganggu 50 mm

Pengganggu 100 mm

Koefisien Drag Total (CD)CDf CDp CD

Eksperimen

Tanpa Pengganggu 42.5 % 57.5 % 1.13

Pengganggu 50 mm 55.5 % 44.5 % 1.37

Pengganggu 100 mm 57.8 % 42.2 % 1.40

Numerik

Tanpa Pengganggu 14.2 % 85.8 % 1.27

Pengganggu 50 mm 14.8 % 85.2 % 1.35

Pengganggu 100 mm 26.5% 73.5 % 1.36

Grafik Koefisien total drag

1.0

1.1

1.1

1.2

1.2

1.3

1.3

1.4

1.4

1.5

0 20 40 60 80 100 120

CD

Panjang kekasaran

eksperimen

numerik

Adanya penambahan kekasaran tidakmampu menunda terjadinya separasi

Cp pada bump tanpa pengganggu dandengan pengganggu tidakmenunjukkan perbedaan yang signifikan

Adanya penambahan kekasaranmenyebabkan koefisien drag total dankoefisien drag friction meningkat.

Hasil koefisien drag yang didapatkandari simulasi numerik dan eksperimenmemiliki fenomena yang sama.

Untuk penelitian selanjutnya kekasaranpermukaan divariasikan besarnya, agar membentuk boundary layer yang turbulen

TERIMA KASIHMohon saran untuk kebaikan Tugas

Akhir ini

Meshing Jumlah face Perubahan CD

A 203930 1.38

B 222754 18824 1.31

C 303728 80974 1.27

D 344566 40838 1.27