sistem pemindaian cfd

Nama : Edwin Otniel LumbantoruanNIM : 03031181320027Shift : Rabu (13.00-15.00)Kelompok : 4

Sistem Kerja Pemindaian CFD

1. ANSYS CFD

Tahapan menggunakan ANSYS CFD untuk analisa pressure dan velocity

benda yg terkena fluida :

1) Melakukan pemodelan di ICEM yang sudah terintegrasi dengan ANSYS,

aplikasi ini digunakan untuk pemodelan dan pendefinisian tiap part: inlet,

outline, wall, fluid.

Gambar 1.1. Tahap 1 pemindaian CFD

(Sumber: http://goodrindo.blogspot.co.id/2011/12/fluid-hidrodynamics-menggunakan-

ansys.html,2012)

2) Selanjutnya melakukan meshing model, dengan fasilitas tool mesh masukan

input unit tiap part untuk kemudian dilakukan compute meshing.


(Sumber: http://goodrindo.blogspot.co.id,2012)

3) Gunakan tool output untuk export file kedalam CFX-pre untuk kemudian

dilakukan pengaplikasian tiap boudery (inflow, outflow, wall, dll) dan

dilkukan analisa (define run). definisikan aliran di inflow jenis (air/udara)

keceptan fluida, bgtupun out flow, wall.

4) Hasil running didapat berupa data grafik, visualisasi, serta animasi model

akibat fluida tersebut: dibawah ini merupkan visualisasi grafik kontur velocity

dan animasi streamline.


(Sumber: http://goodrindo.blogspot.co.id,2012)

2. CFDSOF

1) Lakukan pengaturan domain untuk mengatur ukuran ruang. Kita akan

melakukan simulasi pada aliran diantara pelat datar. Ukuran panjang adalah 1

meter, tinggi 0.025 meter dan jumlah cell yang digunakan adalah 50 cell

untuk panjang dan 30 cell untuk tinggi.

Gambar 2.1. Input Domain

(Sumber : http://arandityonarutomo.blogspot.co.id,2012)

Gambar 2.2. Hasil pengamatan dari input domain


2) Untuk menganalisis aliran turbulen, maka aktifkan aplikasi turbulen dan

gunakan K-Epsilon.

Gambar 2.3. K-Epsilon


3. Atur kondisi sempadan dengan klik input lalu klik KS. Untuk inlet 1,

masukkan kececatan u sebesar 0.001 m/s.

Gambar 2.4. Kondisi sempadan


4. Atur koefisien fisikal dengan memasukkan nilai densitas dan viskositas fluida

air (bawaan).

Gambar 2.5. Koefisien Fisikal


5. Setelah semua input dan domain telah diatur, maka lakukan iterasi.

6. Berikut adalah hasil simulasi :

Gambar 2.6. Kontur turbulensi


Gambar 2.6. Kontur kecepatan


-

Gambar 2.6. Vektor kecepatan


Jika dilihat dari hasil simulasi di atas, maka terlihat bahwa aliran

mengalami olakan di bagian entrance region. Hal itu terlihat dari kontur turbulen

yang menyatakan energi kinetik fluida cukup besar pada area entrance region. Hal

itu ditandai dengan warna kontur merah pada bagian atas tepat saat fluida

memasuki area diantara pelat datar.

Gambar 2.7. Hasil Simulasi


Ketik fluida mengalir dan memasuki area diantara 2 pelat, maka fluida

mecari bentuk laminarnya terlebih dahulu. Untuk mencari bentuk laminar, fluida

mengalami olakan dan pada akhirnya fluida mencapai kondisi laminar. Hasil

simulasi di atas merupakan aliran yang dipotong pada sumbunya, sehingga

sebenarnya bagian yang terlihat pada kontur kecepatan adalah dari sumbu sampai

ke pelat bagian atas. Ilustrasi di bawah ini mungkin mampu menjelaskan lebih

detail. Jika aliran secara utuhnya adalah sebagai berikut :



Maka karena aliran tersebut simetris, maka kita hanya menganalisis

setengah dari jarak antara 2 pelat, sehingga :



3. Prinsip Perhitungan CFD

Prinsip-prinsip dasar mekanika fluida, konservasi energi, momentum,

massa, serta species, penghitungan dengan CFD dapat dilakukan. Secara

sederhana proses penghitungan yang dilakukan oleh aplikasi CFD adalah dengan

kontrol-kontrol penghitungan yang telah dilakukan maka kontrol penghitungan

tersebut akan dilibatkan dengan memanfaatkan persamaan-persamaan yang

terlibat. Persamaan-persamaan ini adalah persamaan yang dibangkitkan dengan

memasukkan parameter apa saja yang terlibat dalam domain. Misalnya ketika

suatu model yang akan dianalisa melibatkan temperatur berarti model tersebut

melibatkan persamaan energi atau konservasi dari energi tersebut. Inisialisasi awal

dari persamaan adalah boundary condition. Boundary condition adalah kondisi

dimana kontrol-kontrol perhitungan didefinisikan sebagi definisi awal yang akan

dilibatkan ke kontrol-kontrol penghitungan yang berdekatan dengannya melalui

persamaan-persamaan yang terlibat.

CFD, penghitungan yang mengkhususkan pada fluida, mulai dari aliran

fluida, heat transfer dan reaksi kimia yang terjadi pada fluida. Atas prinsip-prinsip

dasar mekanika fluida, konservasi energi, momentum, massa, serta species,

penghitungan dengan CFD dapat dilakukan. Persamaan-persamaan ini adalah

persamaan yang dibangkitkan dengan memasukkan parameter apa saja yang

terlibat dalam domain. Misalnya ketika suatu model yang akan dianalisa

melibatkan temperatur berarti model tersebut melibatkan persamaan energi atau

konservasi dari energi tersebut. Inisialisasi awal dari persamaan adalah boundary

condition. Boundary condition adalah kondisi dimana kontrol-kontrol perhitungan

didefinisikan sebagi definisi awal yang akan dilibatkan ke kontrol-kontrol

penghitungan yang berdekatan dengannya melalui persamaan-persamaan yang

terlibat. Berikut ini skema sederhana dari proses penghitungan konsep CFD:

Gambar 3.1. Gaya Gambaran Umum Proses CFD

(Sumber: https://fauzanahmad.wordpress.com,2009)

CFD , metode penghitungan dengan sebuah kontrol dimensi, luas dan

volume dengan memanfaatkan bantuan komputasi komputer untuk melakukan

perhitungan pada tiap-tiap elemen pembaginya. Prinsipnya adalah suatu ruang

yang berisi fluida yang akan dilakukan penghitungan dibagi-bagi menjadi

beberapa bagian, hal ini sering disebut dengan sel dan prosesnya dinamakan

meshing. Bagian-bagian yang terbagi tersebut merupakan sebuah kontrol

penghitungan yang akan dilakukan oleh aplikasi atau software. Kontrol-kontrol

penghitungan ini beserta kontrol-kontrol penghitungan lainnya merupakan

pembagian ruang yang disebutkan tadi atau meshing. Nantinya, pada setiap titik

kontrol penghitungan akan dilakukan penghitungan oleh aplikasi 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 Finite Element Analysis

(FEA) yang digunakan untuk menghitung tegangan yang terjadi pada benda solid.

Dalam proses design engineering tahap yang harus dilakukan menjadi

lebih pendek. Hal lain yang mendasari pemakaian konsep CFD adalah

pemahaman lebih dalam akan suatu masalah yang akan diselesaikan atau dalam

hal ini pemahaman lebih dalam mengenai karakteristik aliran fluida dengan

melihat hasil berupa grafik, vektor, kontur dan bahkan animasi.

Gambar 3.2. Software Analisis CFD

(Sumber: http://andiramuhammad.blogspot.co.id/2013/03/tentang-cfd-computational-

fluid-dynamics.html, 2013)

4. Persamaan-persamaan Konservasi

Dalam membuat model CFD diperlukan definisi dari model itu sendiri,

apakah model tersebut memepertimbangkan faktor reaksi kimia, mass transfer,

heat transfer atau hanya berupa aliran fluida non kompressible dan laminar.

Definisi dari model sebenarnya adalah memilih persamaan mana yang akan

diaktifkan dalam suatu proses CFD. Banyak sekali persamaan yang digunakan

dalam konsep CFD secara umum karena semua persamaan tersebut merupakan

pendekatan dari karakteristik fluida yang akan mendekatkannya pada kondisi real.

Berikut ini salah satu contoh persamaan-persamaan dasar yang terlibat dalam

suatu aliran laminar tanpa melibatkan perpindahan kalor maupun spesies.

4.1 Persamaan Konservasi Massa

(1)

keterangan:

p : denstitas.

t : waktu.

u : viskositas.

4.2 Persamaan Konservasi Momentum.

Gambar 4.1. Gaya-gaya yang terjadi dalam arah x pada suatu elemen fluida


Persamaan konservasi momentum adalah persamaan yang

mendefinisikan gerakan fluida ketika terjadi gaya-gaya pada partikel-partikelnya

pada setiap elemen fluida yang didefiniskan di dalam model CFD. Untuk lebih

jelasnya lihat gambar di bawah ini :

(2)

keterangan:

p : densitas

g : gravitasi

Persamaan diatas adalah persamaan diferensial umum dari gerakan

fluida. Kenyataannya persamaan tersebut dapat diaplikasikan untuk setiap

continuum (solid atau fluid) ketika bergerak ataupun diam.

3. Boundary Conditions.

Dalam menganalisa suatu aliran fluida terdapat dua metode yang dapat

digunakan, yang pertama adalah mencari pola aliran secara detail (x, y, z) pada

setiap titik atau yang kedua, mencari pola aliran pada suatu daerah tertentu dengan

keseimbangan antara aliran masuk dan keluar dan menentukan (secara kasar)

efek-efek yang mempengaruhi aliran tersebut (seperti: gaya atau perubahan

energi). Metode pertama adalah metode analisa diferensial sedangkan yang kedua

adalah metode integral atau control volume. Boundary conditions adalah kondisi

dari batasan sebuah kontrol volume tersebut. Dalam analisa menggunakan CFD

seluruh titik dalam kontrol volume tersebut di cari nilainya secara detail, diketahui

pada boundary conditions. Secara umum boundary conditions terdiri dari dua

macam, inlet dan oulet. Inlet biasanya didefinisikan sebagai tempat dimana fluida

memasuki domain (control volume) yang ditentukan. Berbagai macam kondisi

didefinisikan pada inlet ini mulai dari kecepatan, komposisi, temperatur, tekanan,

laju aliran. Sedangkan pada outlet biasanya didefinisikan sebagai kondisi dimana

CFD merupakan nilai yang didapat dari semua variabel yang didefinisikan dan

diextrapolasi dari titik atau sel sebelumnya. Di bawah ini salah satu contoh

penerapan boundary conditions.

Gambar 3.1. Salah satu contoh boundary conditions pada analisa aliran viscous

heat conduction fluid


4. Solusi dari persamaan

Setelah semua terdefinisi maka seluruh variabel yang diketahui

dimasukkan kedalam persamaan dan diselesaikan menggunakan operasi numerik..

Berikut ini flow charts dari salah satu aplikasi CFD (Fluent) dalam penyelesaian

persamaan.

Gambar 4.1. Prosedur penyelesaian dari salah satu software CFD (Fluent)


DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Fluid Hidrodynamics menggunakan Ansys CFD. (online).

http://goodrindo.blogspot.co.id. (Diakses pada 4 Oktober 2015)

Fauzan. 2009. CFD.(online). https://fauzanahmad.wordpress.com. (Diakses pada

5 Oktober 2015)

Narutomo,Arandityo. 2012 . Aliran Turbulen Pada Aliran Fluida . (online).

http://arandityonarutomo.blogspot.co.id/2012/04/aliran-turbulen-pada-aliran-

fluida.html. (Di akses Pada 6 Oktober 2015)

sistem pemindaian cfd

Documents