laporan cfd

7/17/2019 Laporan CFD

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-cfd-568c1a045ad3e 1/48

BAB II

DASAR TEORI

2.1 PRO/Engineer Wildfire

Pro/Engineer Wildfire merupakan software yang dibuat oleh PTC ( Parametric

Technology Corporation) untuk mempermudah pembuatan model-model, perakitan

komponen, pembuatan gambar teknik lengkap dengan BOM ( Bill Of Material ), Optimasi

design, simulasi gerakan pada assembly, simulasi struktur dan thermal dan simulasi proses

manufacturnya !ecara umum software ini terdiri dari tiga bagian, yaitu"

• C#$ (Computer Aided esign)

Pada bagian ini model-model dibuat dalam bentuk %$ dengan Tools yang telah

disediakan dan dari gambar %$ tersebut dapat dibuat gambar teknik lengkap dengan

Bill Of Material -nya Perakitan ( Assembly) pada bagian ini bersifat tetap (tanpa

pergerakan)

• C#& (Computer Aided Engineering )

Model-model yang telah dibuat dianalisis pada bagian ini untuk melihat kekuatan

struktur dan simulasi Thermal -nya $ari hasil analisis yang diperoleh dapat dibuat

beberapa bentuk baru yang lebih optimal

• C#M (Computer Aided Manufacturing )

!imulasi proses manufaktur dilakukan pada bagian ini Model-model dapat langsung

diproduksi pada mesin-mesin C'C yang compatible dengan software ini

• C$ (Computational !luid ynamics)

Metode perhitungan dengan sebuah kontrol dimensi, luas dan olume denganmemanfaatkan bantuan komputasi komputer untuk melakukan perhitungan pada tiap-

tiap elemen pembaginya

3



4

2.2 CFD

Prinsipnya adalah suatu ruang yang berisi fluida yang akan dilakukan penghitungan

dibagi men*adi beberapa bagian, hal ini sering disebut dengan sel dan prosesnya dinamakan

meshing Bagian-bagian yang terbagi tersebut merupakan sebuah kontrol penghitungan yang

akan dilakukan adalah apli"asi +ontrol-kontrol penghitungan ini beserta kontrol-kontrol

penghitungan lainnya merupakan pembagian ruang yang disebut tadi atau meshing 'antinya,

pada setiap titik kontrol penghitungan akan dilakukan penghitungan oleh apli"asi dengan

batasan domain dan boundary condition yang telah ditentukan Prinsip inilah yang banyak

dipakai pada proses penghitungan dengan menggunakan bantuan komputasi komputer

Contoh lain penerapan prinsip ini adalah !inite Element Analysis (&#) yang digunakan

untuk menghitung tegangan yang ter*adi pada benda solid

!e*arah C$ beraal pada tahun .-an dan terkenal pada tahun /.-an #alnya

pemakaian konsep C$ hanya digunakan untuk aliran fluida dan reaksi kimia, namun seiring

dengan perkembangannya industri ditahun 0.-an membuat C$ makin dibutuhkan pada

berbagai apli"asi lain Contoh sekarang ini banyak sekali paket-paket software C#$

menyertakan konsep C$ yang dipakai untuk menganalisis stress yang ter*adi pada desain

yang dibuat Pemakaian C$ secara umum dipakai untuk memprediksi "

1 #liran dan panas

2 Transfer massa

% Perubahan fase seperti pada proses melting , pengembunan dan pendidihan

3 4eaksi kimia seperti pembakaran

5 6erakan mekanis seperti piston dan fan

Tegangan dan tumpuan pada benda solid

/ 6elembung elektromagnetik



5

Gambar 2.1 Analisa #a$u !luida

C$ adalah penghitungan yang mengkhususkan pada fluida Mulai dari aliran fluida, heat

transfer dan reaksi kimia yang ter*adi pada fluida #tas prinsip-prinsip dasar mekanika fluida,

konserasi energi, momentum, massa, serta species, penghitungan dengan C$ dapat

dilakukan !ecara sederhana proses penghitungan yang dilakukan oleh apli"asi C$ adalah

dengan kontrol-kontrol penghitungan yang telah dilakukan maka kontrol penghitungan

tersebut akan melibatkan dengan memanfaatkan persamaan-persamaan yang terlibat

Persaman-persamaan ini adalah persamaan yang membangkitkan dengan memasukan

parameter apa sa*a yang terlibat dalam domain Misalnya ketika suatu model yang akan

dianalisis melibatkan temperatur berarti model tersebut melibatkan persamaan energi atau

konserasi dari energi tersebut %nisialisasi aal dari persamaan adalah boundary condition

Boundary condition adalah kondisi di mana kontrol-kontrol perhitungan didefinisikan sebagai

definisi aal yang akan dilibatkan kekontrol-kontrol penghitungan yang berdekatan

dengannya melalui persaman-persamaan yang terlibat

!ecara umum proses penghitungan C$ terdiri atas tiga bagian utama "

1 Prepocessor

2 Processor

% Post processor

Prepocessor adalah tahap dimana data diinput mulai dari pendefinisian domain serta

pendefinisian kondisi batas atau boundary condition $itahap ini *uga sebuah benda atau

ruangan yang akan dianalisis dibagi-bagi dengan *umlah grid tertentu atau sering *uga disebut



6

dengan meshing Tahap selan*utnya adalah processor , pada tahap ini dilakukan proses

penghitungan data-data input dengan persamaan yang terlibat secara iteratif #rtinya

penghitungan dilakukan hingga hasil menu*u error terkecil atau hingga mencapai nilai yang

"on&ergen Penghitungan dilakukan secara menyeluruh terhadap olume kontrol dengan proses integrasi persamaan dis"rit Tahap akhir merupakan tahap post processor di mana hasil

perhitungan diinterpretasi"an ke dalam gambar, grafik bahkan animasi dengan pola arna

tertentu

7al yang paling mendasar mengapa konsep C$ ( software C$) banyak sekali digunakan

dalam dunia industri adalah dengan C$ dapat dilakukan analisis terhadap suatu sistem

dengan mengurangi biaya eksperimen dan tentunya aktu yang pan*ang dalam melakukan

eksperimen tersebut #tau dalam proses design enggineering tahap yang harus dilakukan

men*adi lebih pendek 7al ini yang mendasari pemakaian konsep C$ adalah pemahaman

lebih dalam akan suatu masalah yang akan diselesaikan atau dalam hal ini pemahaman lebih

dalam mengenai karakterisrik aliran fluida dengan melihat hasil berupa grafik, ektor, kontur

dan bahkan animasi

Tata Cara en!alan"an Pr#gram Cfde$ign%.1&

# Membuka Program C$esign81.

1. 9angkah pertama buka program Cfdesign'()* melalui es"top +omputer anda

klik:enter progam C$esign81., #tau bisa melalui klik start, all programs,

CFdesign 10.0, klik program CFDesign 10.0

Gambar 2.2 Membu"a Program C! esign '()*

2 9angkah kedua dapat secara langsung melalui program P4O-&, perhatikan gambar

di baah ini,



7

Gambar 2.' Membu"a Program C! esign '()* melalui P+O,E

B Men*alankan progam C$esign81.

!etelah progam C$ terbuka,

Gambar 2.( Proses Men$alan"an C! esign '()*

Cara navigasi mengg)na"an mouse

Gambar 2.* -a&igasi mengguna"an Mouse



8

Perinta+ CFDe$ign %.1&

Perinta+ ,eg)naan

.croll ke baah pada roda tengah mouse tepat

pada benda ker*aPerbesar gambar

.croll ke atas pada roda tengah mouse tepat

pada benda ker*aPerkecil gambar

Tekan Ctrl ; Tekan scroll mouse kemudian

digerakan +otasi benda ker*a

Tekan Ctrl ; Tekan kanan Mouse lalu digerakan Memindahkan posisi benda ker*a

+lik kanan Mouse pada benda ker*a Menghilangkan bagian dari benda ker*a

+lik kanan Mouse di luar benda ker*a Mengembalikan bagian dari benda ker*a

Tekan .hift ; Tekan scroll mouse kemudian

digerakan

Memutar benda ker*a searah pada satu

sumbu

+lik kiri pada benda ker*a <ntuk menandai benda ker*a

Tabel 2.1 Perintah dan egunaan C! esign '()*

2.' -a!) Aliran Fl)ida

Fl)ida

luida adalah =at yang dapat mengalir +ata luida mencakup =at car, air dan gas karena

kedua =at ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh =at padat

tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir

!usu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh =at cair dan !emua =at cair itu dapat

dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat

yang lain !elain =at cair, =at gas *uga termasuk fluida >at gas *uga dapat mengalir dari satu

satu tempat ke tempat lain 7embusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari

satu tempat ke tempat lain

luida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari !etiap hari

manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya !etiap hari

pesaat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya $emikian *uga kapal



9

selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya #ir yang diminum dan udara yang

dihirup *uga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari

eni$ eni$ Fl)ida

luida dibagi men*adi dua, yaitu "

1. Fl)ida Stati$

luida !tatis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida

dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau

bisa dikatakan baha partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam

sehingga tidak memiliki gaya geser

Contoh fenomena fluida statis dapat dibagi men*adi statis sederhana dan tidak sederhana

Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya

apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak

Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam

pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai

Cairan yang berada dalam be*ana mengalami gaya-gaya yang seimbang sehingga cairan itu

tidak mengalir 6aya dari sebelah kiri diimbangi dengan gaya dari sebelah kanan, gaya dari

atas ditahan dari baah Cairan yang massanya M menekan dasar be*ana dengan gaya sebesar

Mg 6aya ini tersebar merata pada seluruh permukaan dasar be*ana !elama cairan itu tidak

mengalir (dalam keadaan statis), pada cairan tidak ada gaya geseran sehingga hanya

melakukan gaya ke baah oleh akibat berat cairan dalam kolom tersebut

2. Fl)ida dinami$

luida dinamis adalah fluida (bisa berupa =at cair, gas) yang bergerak <ntuk memudahkan

dalam mempela*ari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan

terhadap aktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan olume), tidak kental, tidak

turbulen (tidak mengalami putaran-putaran)

0)")m Bern#)li

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan baha

pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan

tekanan pada aliran tersebut Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dariPersamaan Bernoulli yang menyatakan baha *umlah energi pada suatu titik di dalam suatu



10

aliran tertutup sama besarnya dengan *umlah energi di titik lain pada *alur aliran yang sama

Prinsip ini diambil dari nama ilmuan Belanda:!iss yang bernama $aniel Bernoulli

$alam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk

persamaan Bernoulli? yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible

flo), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flo)

Terdapat beberapa #sumsi 7ukum Bernoulli diantaranya"

o luida tidak dapat dimampatkan (incompressible) dan noniscous

o Tidak ada kehilangan energi akibat gesekan antara fluida dan dinding pipa

o Tidak ada energi panas yang ditransfer melintasi batas-batas pipa untuk cairan

baik sebagai keuntungan atau kerugian panas

o Tidak ada pompa di bagian pipa

o #liran fluida laminar (bersifat tetap)

Aliran Ta" Termamat"an

#liran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya

besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepan*ang aliran tersebut Contoh fluida tak-

termampatkan adalah" air, berbagai *enis minyak, emulsi, dll Bentuk Persamaan Bernoulli

untuk aliran tak termampatkan adalah sebagai berikut "

$imana "

@ kecepatan fluida

g @ percepatan graitasi bumi

h @ ketinggian relatif terhadapa suatu referensi

p @ tekanan fluida

A @ densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi asumsi

sebagai berikut "

#liran bersifat tunak (steady state)



11

Tidak terdapat gesekan

Aliran Termamat"an

#liran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran

kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepan*ang aliran tersebut Contoh fluida

termampatkan adalah" udara, gas alam, dll Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan

adalah sebagai berikut "

7ukum Bernoulli menyatakan baha *umlah dari tekanan ( p ), energi kinetik per satuan

olum (1:2 P8D2 ), dan energi potensial per satuan olume (Agh) memiliki nilai yang sama

pada setiap titik sepan*ang suatu garis arus

$alam bagian ini kita hanya akan mendiskusikan bagaimana cara berfikir Bernoulli

sampai menemukan persamaannya, kemudian menuliskan persamaan ini #kan tetapi kita

tidak akan menurunkan persamaan Bernoulli secara matematis

+ita disini dapat melihat sebuah pipa yang pada kedua u*ungnya berbeda dimana u*ung

pipa pertama lebih besar dari pada u*ung pipa kedua

Peneraan 0)")m Bern#)lli

a. Te#rema T#rrieli

!alah satu penggunaan persamaan Bernoulli adalah menghitung kecepatan =at cair yang

keluar dari dasar sebuah adah

Gambar 2.3 Apli"asi Bernoulli Pada Wadah

+ita terapkan persamaan Bernoulli pada titik 1 (permukaan adah) dan titik 2

(permukaan lubang) +arena diameter kran:lubang pada dasar adah *auh lebih kecil dari

diameter adah, maka kecepatan =at cair di permukaan adah dianggap nol (1 @ .)

Permukaan adah dan permukaan lubang:kran terbuka sehingga tekanannya sama dengan

tekanan atmosfir (P1 @ P2) $engan demikian, persamaan Bernoulli untuk kasus ini adalah



12

Eika kita ingin menghitung kecepatan aliran =at cair pada lubang di dasar adah, maka

persamaan ini kita oprek lagi men*adi "

Berdasarkan persamaan ini, tampak baha la*u aliran air pada lubang yang ber*arak h dari

permukaan adah sama dengan la*u aliran air yang *atuh bebas se*auh h (bandingkan 6erak

*atuh Bebas)

Fni dikenal dengan Teorema Torricceli Teorema ini ditemukan oleh Torricelli, murid

6allileo, satu abad sebelum Bernoulli menemukan persamaannya

2.( Perinda+an ,al#r

Perpindahan panas merupakan ilmu untuk meramalkan perpindahan energi dalam

bentuk panas yang ter*adi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material

$alam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan panas yang

ter*adi, atau yang lebih dikenal dengan la*u perpindahan panas Maka ilmu perpindahan

panas *uga merupakan ilmu untuk meramalkan la*u perpindahan panas yang ter*adi pada

kondisi-kondisi tertentu Perpindahan kalor dapat didefinisikan sebagai suatu proses

berpindahnya suatu energi (kalor) dari satu daerah ke daerah lain akibat adanya perbedaan

temperatur pada daerah tersebut #da tiga bentuk mekanisme perpindahan panas yang

diketahui, yaitu konduksi, koneksi, dan radiasi

Perinda+an ,al#r $eara ,#nd)"$i

Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor

mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah dalam



13

suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang

bersinggungan secara langsung sehingga ter*adi pertukaran energi dan momentum

Persamaan $asar +onduksi "

+eterangan "

G @ 9a*u Perpindahan Panas (k* : det,H)

k @ +onduktifitas Termal (H:mIC) # @ 9uas Penampang (mJ)

dT @ Perbedaan Temperatur ( IC, I )

dK @ Perbedaan Earak (m : det)

LT @ Perubahan !uhu ( IC, I )

Perinda+an ,al#r $eara ,#n4e"$i

+oneksi adalah perpindahan panas karena adanya gerakan: aliran: pencampuran dari

bagian panas ke bagian yang dingin Contohnya adalah kehilangan panas dari radiator mobil,

pendinginan dari secangkir kopi dll Menurut cara menggerakkan alirannya, perpindahan

panas koneksi diklasifikasikan men*adi dua, yakni koneksi bebas (free conection) dankoneksi paksa ( forced con&ection) Bila gerakan fluida disebabkan karena adanya

perbedaan kerapatan karena perbedaan suhu, maka perpindahan panasnya disebut sebagai

koneksi bebas ( free / natural con&ection) Bila gerakan fluida disebabkan oleh gaya pemaksa

: eksitasi dari luar, misalkan dengan pompa atau kipas yang menggerakkan fluida sehingga

fluida mengalir di atas permukaan, maka perpindahan panasnya disebut sebagai koneksi

paksa ( forced con&ection)

Proses pemanasan atau pendinginan fluida yang mengalir didalam saluran tertutup seperti pada gambar 22 merupakan contoh proses perpindahan panas 9a*u perpindahan panas pada

beda suhu tertentu dapat dihitung dengan persamaan

+eterangan "

@ 9a*u Perpindahan Panas ( k*:det atau H )

h @ +oefisien perpindahan Panas +oneksi ( H : m2oC )

# @ 9uas Bidang Permukaan Perpindahaan Panas ( ft 2

, m2

)



14

T @ Temperature $inding (oC , + )

TN @ Temperatur !ekeliling (oC , + )

,la$ifi"a$i Pen)"ar ,al#r Berda$ar"an S)$)nan Aliran Fl)ida

ang dimaksud dengan susunan aliran fluida di sini adalah berapa kali fluida mengalir

sepan*ang penukar kalor se*ak saat masuk hingga meninggalkannya serta bagaimana arah

aliran relatif antara kedua fluida (apakah se*a*ar:parallel, berlaanan arah:counter atau

bersilangan:cross)

a5 Pert)"aran ana$ dengan aliran $eara+ 6co-current/parallel flow5

aitu apabila arah aliran dari kedua fluida di dalam penukar kalor adalah se*a*ar

#rtinya kedua fluida masuk pada sisi yang satu dan keluar dari sisi yang lain mengalir

dengan arah yang sama +arakter penukar panas *enis ini temperatur fluida yang memberikan

energi akan selalu lebih tinggi dibanding yang menerima energi se*ak mulai memasuki

penukar kalor hingga keluar

Gambar 2.7 Aliran Parallel !low an Profil Temperatur

$imana"

G @ la*u perpindahan panas ( watt )

@ la*u alir massa fluida ( kg:s )

c @ kapasitas kalor spesifik ( *:kg.C )



15

T @ suhu fluida (.C )

b5 Pert)"aran ana$ dengan aliran berla8anan ara+ 6counter current / flow)

aitu bila kedua fluida mengalir dengan arah yang saling berlaanan dan keluar pada sisi

yang berlaanan Pada tipe ini masih mungkin ter*adi baha temperatur fluida yang

menerima panas (temperatur fluida dingin) saat keluar penukar kalor (T3) lebih tinggi

dibanding temperatur fluida yang memberikan kalor (temperatur fluida panas) saat

meninggalkan penukar kalor

Gambar 2.9 Aliran Counter !low an Profil Temperatur

$ari gambar diatas, la*u perpindahan panasnya dapat dinyatakan sebagai berikut

$imana "

G @ la*u perpindahan panas ( watt )

@ la*u alir massa fluida ( kg:s )

C @ kapasitas kalor spesifik ( *:kg.C ) T @ suhu fluida (

.C )

5 Pert)"aran ana$ dengan aliran $ilang 6 r#$$ fl#8 5



16

#rtinya arah aliran kedua fluida saling bersilangan Contoh yang sering kita lihat adalah

radiator mobil dimana arah aliran air pendingin mesin yang memberikan energinya ke

udara saling bersilangan #pabila ditin*au dari efektiitas pertukaran energi, penukar kalor

*enis ini berada diantara kedua *enis di atas $alam kasus radiator mobil, udara meleatiradiator dengan temperatur rata-rata yang hampir sama dengan temperatur udara lingkungan

kemudian memperoleh panas dengan la*u yang berbeda di setiap posisi yang berbeda untuk

kemudian bercampur lagi setelah meninggalkan radiator sehingga akan mempunyai

temperatur yang hampir seragam

Gambar 2.: Aliran Cross !low an Profil Temperatur

BAB III

A;A-ISIS PRA,TI,<

'.1 Anali$i$ Pia



17

$alam latihan ini, kita akan menganalisis aliran fluida cair melalui sebuah model

sederhana dari sebuah pipa Terdapat aliran fluida memasuki inlet , dan mengalir keluar

melalui lubang keluar outlet Material pipa terbuat dari tembaga Model C#$ terdiri dari

hanya bagian padat dan tutup pada aliran masuk dan keluar !isanya bagian kosong di manafluida mengalir, dan ketika memasuki progam CFDesign model , secara otomatis akan

membuat olume aliran terisi dengan fluida <kuran benda ker*a akan ditetapkan secara

otomatis

Berikut adalah gambar benda ker*a yang dianalisis mengunakan progam C$

Gambar '.1 Benda "er$a Pipa

!ebelum melakukan analisa, kita akan membuat desain benda ker*a tersebut di C#$ Pro,

Engineer Wildfire 0(*( 9angkah langkah yang harus dilakukan adalah "

1 +lik file, new , tulis nama file, dan unchec" use default templeteQ lalu klik O,

+emudian pilih mmns1part1solid dan klik O,



18

Gambar '.2 Menu !ile -ew

2 Pilih menu %nsert R .weep R Protrusion R ."etch Tra$ R Plane R Pilih !ront R O"ay R

efault

2ambar 3(3 Menu .weep

2ambar 3(0 Menu 4ntu" Menggambar ."etch

% 7asil gambar sebagai berikut



19

Gambar '.* 2ambar 5asil CA

3 Pilih menu sa&e as copy kemudian simpan file dengan format (AC%.

!elan*utnya untuk memulai melakukan analisis 9atihan 1 melalui progam C$ ini maka

langkah-langkah yang harus dilakukan adalah"

1 +lik pada Menu Bar pada po*ok kiri atas, file lalu klik new, atau melalui keyboard tekan

Ctrl6-(

7( !elan*utnya buka file pipa.sat yang sudah kita buat tadi

Gambar '.3 !ile Benda er$a

% 9angkah selan*utnya mengatur satuan yang akan digunakan, caranya arahkan kursor anda

ke arah po*ok kiri atas, satuan yang digunakan adalah millimeter (mm)

3 !elan*utnya masuk ke 2eometry pada bagian sebelah atas kiri $i dalam geometry ini

pilih Fill Void untuk menutup lubang yang ada lihat gambar di baah ini



20

Gambar '.7 Pilih 'oid !ill

!elan*utnya arahkan "ursor ke salah satu u*ung lubang lalu klik kiri hingga muncul

lingkaran merah seperti gambar di atas, dan klik uild surface pada Control ar , lihat

gambar di samping kanan 9akukan proses ini pada dua lubang yang lainnya sehingga lubang

tersebut tertutup semua

5 !elan*utnya lihat pada Control ar !eometr"= lalu klik Fill void, lihat gambar di baah

Gambar '.9 Control Bar 2eometry

!elan*utnya masuk ke oundar"

/ Mengatur kondisi kecepatan aliran pada #nlet lubang tempat masuk dengan cara klik kiri

pada lubang hingga berarna merah, perhatikan tanda panah pada gambar di baah ini,

lalu masukan data pada $ropert" settings sesuai gambar di atas, dan klik %ppl"



21

Gambar '.: li" pada #ubang %nlet dan format table

S Mengatur kondisi besarnya pressure (tekanan) pada lubang keluar atau &utlet dengan cara

klik kiri pada salah satu lubang yang paling besar hingga berarna merah, lalu masukan

data pada $ropert" settings, perhatikan gambar di baah ini, dan klik Apply

Gambar '.1& Mengatur besarnya Pressure

0 Proses selan*utnya adalah masuk ke 'es( Definitions klik kiri pada gambar

selan*utnya klik %utomatic sie lihat gambar di baah ini,



22

Gambar '.11 Automatic si8e

11 !elan*utnya masuk ke 'aterial and Devices untuk memberikan data bahan material apayang akan digunakan pada proses ini

Gambar '.12 Menu Materials and e&ices

12 Proses selan*utnya masuk ke Analy8e kemudian pilih 2O dan 7asilnya seperti berikut

Gambar '.1' ata Proses Analy8e

'.2 Anali$i$ Fa)et



23

$alam latihan ini, kita akan menganalisis aliran fluida cair melalui sebuah model

sederhana dari sebuah keran rumah tangga Terdapat aliran air panas dan aliran air dingin

memasuki keran inlet , lalu dicampur oleh pengaduk, dan mengalir keluar melalui lubang

keluar outlet Material pipa terbuat dari tembaga Model C#$ terdiri dari hanya bagian padatdan tutup pada aliran masuk dan keluar !isanya bagian kosong di mana air mengalir, dan

ketika memasuki progam CFDesign model , secara otomatis akan membuat olume aliran

terisi dengan fluida <kuran benda ker*a akan ditetapkan secara otomatis #liran fluida panas

dan dingin akan di*alankan secara terpisah, tetapi transisi antara kedua aliran tersebut akan

men*adi otomatis

Benda ker*a terdiri dari dua bagian yakni, pipa dan pengaduk Berikut adalah gambar

benda ker*a yang dianalisis mengunakan progam C$

Gambar '.1( Benda "er$a Pipa dan Pengadu" 9"eran:

!elan*utnya untuk memulai melakukan analisis 9atihan 1 melalui progam C$ ini maka

langkah-langkah yang harus dilakukan adalah "

1 +lik pada Menu Bar pada po*ok kiri atas, file lalu klik new, atau melalui keyboard

tekan Ctrl6-(

7( !elan*utnya buka *ocal Disk +C), CFdesign100, amples, $rongineer-ildfire,

faucet, "li" open pada file faucet.asm.1



24

2ambar 3(); !ile Benda er$a

Gambar '.13 6ambar Benda er$a

S 9angkah selan*utnya mengatur satuan yang akan digunakan, caranya arahkan kursor anda

ke arah po*ok kiri atas, satuan yang digunakan adalah millimeter (mm)

0 !elan*utnya masuk ke 2eometry pada bagian sebelah atas kiri $i dalam geometry ini

pilih Void Fill untuk menutup lubang yang ada lihat gambar di baah ini

Gambar '.17 Control Bar 2eometry

1. !elan*utnya masuk ke oundar"

11 Mengatur kondisi kecepatan aliran pada #nlet lubang tempat masuk dengan cara klik kiri

pada dua lubang hingga berarna merah, perhatikan tanda panah pada gambar di baahini, lalu masukan data pada $ropert" settings sesuai gambar di atas, dan klik %ppl"



25

Gambar '.19 li" pada #ubang %nlet dan format table

Gambar '.1: Mengatur "ondisi besarnya inlet

1/ Mengatur kondisi besarnya temperatur pada #nlet lubang tempat masuk dengan cara klik

kiri pada salah satu lubang hingga berarna merah, lalu masukan data pada $ropert"

perhatikan gambar di baah ini dan klik Apply

9alu lakukan hal yang sama sesuai urutan langkah no S pada lubang yang satu lagi tetapi

data yang dimasukan berbeda, perhatikan gambar di baah ini, dan klik apply

6ambar %11

Gambar '.2& Mengatur ata yang berbeda pada !aucet

1S Mengatur kondisi besarnya pressure (tekanan) pada lubang keluar atau &utlet dengan cara

klik kiri pada salah satu lubang yang paling besar hingga berarna merah, lalu masukan

data pada $ropert" settings, perhatikan gambar di baah ini, dan klik Apply



26

Gambar '.21 Mengatur besarnya Pressure pada !aucet

1. Proses selan*utnya adalah masuk ke 'es( Definitions klik kiri pada gambar selan*utnya

klik %utomatic sie lihat gambar di baah ini,

Gambar '.22 Automatic si8e

1% !elan*utnya masuk ke 'aterial and Devices untuk memberikan data bahan material apa

yang akan digunakan pada proses ini

a <ntuk material pipa yang digunakan, pertama klik kiri bagian pipa terluar hingga

berarna merah, lihat gambar di baah ini,

Gambar '.2' Pipa Terluar



27

lalu klik kanan sebanyak dua kali untuk menampilkan pipa bagian dalam, dan selan*utnya

klik kiri pada pipa tersebut, alu masukan data pada $ropert" settings sebagai berikut, lihat

gambar di baah ini,

Gambar '.2( Pipa alam < Property .etting

lalu klik Apply !etelah itu arahkan "ursor anda kembali ke benda ker*a dan klik kanan di

luar benda ker*a, untuk mengembalikan gambar ke bentuk semula

b Memasukan data aliran fluida yang digunakan, yakni dengan cara klik kanan pada

benda ker*a untuk menampilkan gambar fluidanya dan klik kiri hingga berubah arna

c men*adi merah !elan*utnya masukan data pada $ropert" settings, perhatikan gambar

di baah ini, lalu klik Apply !etelah itu klik kanan di luar benda ker*a untuk

mengembalikan gambar ker*a ke bentuk semula

Gambar '.2* 2ambar untu" menentu"an Aliran !luida

13 Proses selan*utnya masuk ke Analy8e



28

Gambar '.23 ata Proses Analy8e

+emudian klik 2o, untuk men*alankan analisis C$ $alam proses ini, analisis C$

sedang ber*alan biarkan proses ini ber*alan hingga benar-benar selesai Eika proses ini

urutannya benar maka benda ker*a akan berubah arna dan muncul gambar grafik di baah

benda ker*a Proses analisis C$ ini telah selesai 9ihat gambar hasil analisis di baah ini

15 Berikut gambar hasil analisis eran menggunakan program C$

Gambar '.27 5asil Analisis pada "eran mengguna"an program C!

Gambar '.29 5asil grafi" dengan mengguna"an beberapa &ariable

1 <ntuk melihat hasil simulasi C!, "li" +e&iew R "li" -otes pada Menu Control Bar R "li"

.ummary

'.' Anali$i$ Pia Dalam B#>

$alam latihan ini, kita akan menganalisis aliran fluida melalui sebuah model sederhana

dari sebuah pipa yang ditutupi oleh sebuah bo Bo diasumsikan sebagai udara yang

mengalir di permukaan pipa Terdapat aliran fluida memasuki inlet , dan mengalir keluar

melalui lubang keluar outlet Material pipa terbuat dari tembaga !ementar bo terbuat dari



29

air constant C#$ terdiri dari hanya bagian padat dan tutup pada aliran masuk dan keluar

!isanya bagian kosong dimana fluida mengalir, dan ketika memasuki progam CFDesign

model , secara otomatis akan membuat olume aliran terisi dengan fluida <kuran benda ker*a

akan ditetapkan secara otomatis

Benda ker*a terdiri dari dua bagian yakni, pipa dan bo Berikut adalah gambar benda

ker*a yang dianalisis mengunakan progam C$

Pertama kita akan membuat BO? melalui progam C$ ini, adapun langkah langkah

penger*aanya sebagai berikut "

1 Ealankan program Pro/Engineer

2 li" pada Menu Bar pada po*ok kiri atas, file lalu "li" new, atau melalui "eyboard

tekan Ctrl6-

% !elan*utnya Pilih Part seperti pada gambar di baah "

Gambar '.2: Menu 3

3 !elan*utnya Pilih ."etch dan buat persegi dengan ukuran p l @ 1.. 1.. (mm)

!eperti pada gambar di baah ini



30

Gambar '.(3 2ambar ."etch Persegi

5 !elan*utnya Pilih ce"list= lalu pilih menu e>trude lalu beri ketebalan sebesar 5. mm

Gambar '.'& 2ambar 5asil E>trude

!elan*utnya Pilih %nsert R .weep R Cut R ."etch Tra$ R Plane R Pilih Top R O"ay R

efault

Gambar '.'1 %nsert .weep Cut



31

Gambar '.'2 5asil .weep Cut

/ !elan*utnya simpan gambar yang sudah kita buat di folder

+edua kita akan membuat PIPA melalui progam C$ ini, adapun langkah langkah

penger*aanya sebagai berikut "



tekan Ctrl6-

% !elan*utnya Pilih Part seperti pada gambar di baah "

Gambar '.'' Menu 3

3 !elan*utnya Pilih menu %nsert R .weep R ProtrussionR ."etch Tra$ R Plane R Pilih

!ront R O"ay R efault



32

Gambar '.'( .weep Protrussion

Gambar '.'* 5asil .weep Protrussion

5 !elan*utnya simpan gambar yang sudah kita buat di folder

!etelah kita membuat kedua part tersebut, barulah kita melakukan penggabungan kedua

part tersebut #dapun langkah langkah dalam a$$embling sebagai berikut "

1 +lik file, kemudian pilih new

2 Pilih Assembly, kemudian tulis nama file (PipaBo), dan unchec" ?use default

template@ lalu klik o" +emudian pilih mmns1asm1design dan klik o"



33

Gambar '.'3 -ew Assembly

% <ntuk mempermudah proses assembly, buat datum ais asm top dan asm right, serta

asm front dan asm right

3 !elan*utnya klik assembly dan buka file (Bo) yang akan di assembly(

Gambar '.'7 Menu Assemble

5 !elan*utnya klik ce"list seperti pada gambar di baah ini

Gambar '.'9 Menu Ce"list

!elan*utnya pilih menu assemble kembali dan masukan part kedua (pipa) #tur posisi

part pipa tersebut dengan cara menempelkan masing masing plan +emudian setelah

posisinya pas klik ceklist seperti pada no5



34

/ !elan*utnya setelah kedua part tergabung dengan sempurna, simpan file tersebut

dengan sa&e as copy dengan format #CF!

!etelah proses penggabungan kedua part dilakukan, selan*utnya melakukan anali$a

dengan menggunakan CFD De$ign #dapun langkah langkahnya adalah sebagai berikut "

1 Buka program C!

2 !elan*utnya li" pada Menu Bar pada po*ok kiri atas, file lalu "li" new

% !elan*utnya mengatur satuan yang akan digunakan

3 9angkah selan*utnya masuk ke , pilih 'oid !ill(

5 Masuk ke untuk mengatur kondisi yang diminta

!elan*utnya masuk ke menu Mesh efinitions "li" pada gambar

selan*utnya "li" Automatic si8e(

/ !elan*utnya masuk ke menu Material and e&ices untuk memberikan data bahan

material yang akan digunakan

S !elan*utnya Proses selan*utnya masuk ke Analy8e lalu "li" 2O(

Gambar '.': Menu Ce"list

0 <ntuk melihat hasilnya dari analisa C!, "li" +e&iew R "li" -otes pada Menu Control

Bar R "li" .ummary(



35

BAB I%

A;A-ISIS <IA;

(.1 <!ian Tenga+ Seme$ter 6<TS5<*ian Tengah !emester " #nalisa soal di baah ini dengan menggunakan

softare C$ Pro,Engineer

Gambar (.1 .oal Pipa 94T.:

9angkah langkah penger*aan "



tekan Ctrl6-

% !elan*utnya Pilih Part seperti pada gambar di baah

Gambar (.2 Menu 3

3 +emudian masuk ke menu %nsert R .weep R Protrussion R ."etch Tra$ R Plane R

Pilih Top R O"ay R efault



36

Gambar (.' %nsert .weep Protrussion

Gambar (.( 2ambar A"hir 5asil Protrussion

5 +emudian simpan file menggunakan sa&e as copy dengan format (AC%.

Buka program C!esign dan "li" file R "li" new R buka file pipa

/ 9angkah selan*utnya mengatur satuan yang akan digunakan, caranya arahkan kursor

anda ke arah po*ok kiri atas, satuan yang digunakan adalah millimeter (mm)

S 9angkah selan*utnya masuk ke pada bagian sebelah atas kiri $i

dalam geometry ini pilih 'oid !ill untuk menutup lubang yang ada lihat gambar di

baah ini "



37

Gambar (.* 2eometry Pipa 94T.:

#rahkan kursor ke salah satu u*ung lubang lalu "li" hingga muncul lingkaran

merah

li" Build surface pada Control Bar

9akukan proses ini pada dua lubang yang lainnya sehingga lubang tersebut

tertutup semua

0 Masuk ke untuk mengatur kondisi pipa yang diminta

a Mengatur kondisi pada lubang inlet 1 "

li" pada inlet 1 hingga berarna

Masukan data pada Property settings (8 @ 5. mm:s)

li" apply

li" pada inlet 1 lagi hingga berarna

Masukan data pada Property settings (T @ /.°C)

li" apply

b Mengatur kondisi pada inlet 2 lubang "

li" pada inlet 2 hingga berarna

Masukan data pada Property settings (8 @ . mm:s)

li" apply

li" pada inlet 2 lagi hingga berarna

Masukan data pada Property settings (T @ 1.°C)

li" apply



38

c Mengatur kondisi pada outlet lubang "

li" pada outlet hingga berarna

Masukan data pada Property settings (P @ . Pa)

li" apply

1. Proses selan*utnya adalah masuk ke Mesh efinitions "li" pada gambar

selan*utnya "li" Automatic si8e lihat gambar di baah ini "

Gambar (.3 Meshing

11 Masuk ke Material and e&ices untuk memberikan data bahan material yang akan

digunakan pada proses ini

a Material Pipa

li" bagian pipa terluar sampai berarna merah

Masukkan data pada property setting 9.olid Cooper1'ariable:

li" apply



39

Gambar (.7 Material Properties Pipa

b Mengatur fluida men*adi 5 7O1Constant

Gambar (.9 Material Aliran !luida

12. Proses selan*utnya masuk ke Analy8e perhatikan Control

Menu Bar , ikuti petun*uk seperti di gambar Fsi iteration 1.. lalu "li" 2O pada

bagian baah



40

Gambar (.: Analy8e Pipa 94T.:

Gambar (.1& Tampilan 5asil Analy8e Pipa 94T.:

1% <ntuk melihat hasil simulasi C!, "li" +e&iew R "li" -otes pada Menu Control Bar

R "li" .ummary



41

Gambar (.11 .umarry Outlet Pipa 94T.:

$ari simulasi C$ didapat "

- Total Mass !low Out @ -%1S./e;..S g:s

- Total 'ol( !low Out @ -%1S3;.11 mm%:s

- Temperatur Outlet @ 2S5/1 °C(.1 <!ian A"+ir Seme$ter 6<AS5

<*ian #khir !emester yang dilakukan pada Minggu, 1& ei 2&1* oleh kelompok

C$5, dengan tugas yaitu menganalisis benda sesuai soal yang telah diberikan

Gambar (.12 .oal Pipa alam Bo> 94A.:



42

9angkah-langkah Penger*aan "

)( Ealankan program Pro/Engineer(

2 Pilih Menu !ile .et Wor"ing irectory dan arahkan pada folder ker*a

% Pilih !ile -ew untuk membuat ob*ect baru Buatlah Part dengan nama PipaU1Q,

dengan menggunakan ukuran milimeter

Gambar (.1' Pipa1)

0( !elan*utnya li" %nsert R .weep R Protrusion R ."etch Tra$ R Plane R Pilih Top R

O"ay R efault

Gambar (.1( %nsert .weep )

Gambar (.1* %nsert .weep 7



43

5 +lik line R Buat sketch seperti gambar R $one R klik circle R buat lingkaran

dengan diameter luar 12 mm dan diameter dalam 1. mm R done R Preie R O+

Gambar (.13 ."etch Pipa

+emudian untuk membuat balok berongga klik sketch R pilih plane top R sketch R

pilih rectangular R buat kotak sesuai ukuran R klik etrude R O+

Gambar (.17 ."etch ota"



44

Gambar (.19 ."etch ota" .etelah ie>trude

/ +emudian ikuti langkah-langkah sesuai gambar di baah ini



45

Gambar (.1: Tahapan Membuat ota" Berongga

S !impan file dalam bentuk Acis(file dengan sa&e as copy(

0 Buka program C!(

1. li" pada Menu Bar pada po*ok kiri atas, file lalu "li" new, atau melalui "eyboard

tekan Ctrl6-(

11 9angkah selan*utnya mengatur satuan yang akan digunakan, caranya arahkan kursor

anda ke arah po*ok kiri atas, satuan yang digunakan adalah millimeter (mm)

12 9angkah selan*utnya masuk ke pada bagian sebelah atas kiri $i

dalam geometry ini pilih 'oid !ill untuk menutup lubang yang ada lihat gambar di

baah ini "

Gambar (.2& 2eometry 94A.:

1% Masuk ke untuk mengatur kondisi yang dminta

Fnlet 8 @ 5. mm:s T @ 1. oC

Outlet P @ . Pa

!uhu udara . oC



46

Gambar (.21 %nput Boundary Condition

13 Proses selan*utnya adalah masuk ke Mesh efinitions "li" pada gambar

selan*utnya "li" Automatic si8e lihat gambar di baah ini "

Gambar (.22 Meshing 94A.:

15 Masuk ke Material and e&ices untuk memberikan data bahan material yang akan

digunakan pada proses ini



47

Gambar (.2' Material and e&ice 94A.:

16. Proses selan*utnya masuk ke Analy8e perhatikan Control

Menu Bar , ikuti petun*uk seperti di gambar Fsi iteration 1. lalu "li" 2O pada bagian

baah

Gambar (.2( Analy8e 94A.:

Gambar (.2* Tampilan 5asil Analy8e 94A.:

1/ <ntuk melihat hasil simulasi C!, "li" +e&iew R "li" -otes pada Menu Control Bar R

"li" .ummary



48

Gambar (.23 .ummary 94A.:



49

BAB %

PE;<T<P

*.1 ,e$im)lan

Pro:&ngineer Hildfire merupakan softare yang dibuat oleh PTC ( Parametric

Technology Corporation) untuk mempermudah pembuatan model-model, perakitan

komponen, pembuatan gambar teknik lengkap dengan BOM ( Bill Of Material ), Optimasi

design, simulasi gerakan pada assembly, simulasi struktur dan thermal dan simulasi proses

manufacturnya !ecara umum softare ini terdiri dari beberapa macam, yaitu"

•C#$ (Computer Aided esign)

• C#& (Computer Aided Engineering )

• C#M (Computer Aided Manufacturing )

• C$ (Computational !luid ynamics)

C$ adalah penghitungan yang mengkhususkan pada fluida Mulai dari aliran fluida,

heat transfer dan reaksi kimia yang ter*adi pada fluida #tas prinsip-prinsip dasar mekanika

fluida, konserasi energi, momentum, massa, serta species, penghitungan dengan C$ dapat

dilakukan

!ecara umum proses penghitungan C$ terdiri atas % bagian utama"

1 Prepocessor

2 Processor

% Post processor

Prepocessor adalah tahap dimana data diinput mulai dari pendefinisian domain serta

pendefinisian kondisi batas atau boundary condition $itahap ini *uga sebuah benda atau

ruangan yang akan dianalisis dibagi-bagi dengan *umlah grid tertentu atau sering *uga disebut

dengan meshing

Tahap selan*utnya adalah processor , pada tahap ini dilakukan proses penghitungan

data-data input dengan persamaan yang terlibat secara iteratif #rtinya penghitungan

dilakukan hingga hasil menu*u error terkecil atau hingga mencapai nilai yang konergen

Penghitungan dilakukan secara menyeluruh terhadap olume kontrol dengan proses integrasi

persamaan diskrit

Tahap akhir merupakan tahap post processor di mana hasil perhitungandiinterpretasikan ke dalam gambar, grafik bahkan animasi dengan pola arna tertentu



50

DAFTAR P<STA,A

1 Tim 9ab 2..5 Pra"te" CA asar/#an$ut Eurusan Teknik Mesin <n3 PancasilaEakarta

2 Tim 9ab 2..5 Pra"te" .imulasi Me"ani"a e"uatan Material Eurusan Teknik

Mesin <n3 Pancasila Eakarta

% Tim 9ab 2.13 Modul C! Eurusan Teknik Mesin <n3 Pancasila Eakarta

3 7olman, E,P 2..2 5eat Transfer $epartment of Mechanical &ngineering !outhern

Methodist <niersity

5 http"::fluidadinamiseeblycom:persamaan-kontinuitashtml

http"::fidiyanaraniblogspotcom:2.13:.5:mekanika-fluidahtml

/ http"::fisikaituasyikeeblycom:hukum-bernaullihtml

S https"::agiet2/ordpresscom:2.11:.%:./:hukum-bernoulli:

laporan cfd

Documents