studi eksperimen dan numerik mengenai ...digilib.its.ac.id/public/its-paper-38768-2110100027...dea...

STUDI EKSPERIMEN DAN NUMERIK MENGENAI PENGARUH PENAMBAHAN SPLITTER PLATE TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN DI SEKITAR SILINDER SIRKULAR

PADA BILANGAN REYNOLDS (Re) = 2,6 x 104

Oleh:

Dea Amanda Bestari (2110 100 027)

Dosen Pembimbing: Prof. Ir. Sutardi, M.Eng, Ph.D.

Tiang Penyangga Jembatan

Cerobong Asap

Landasan Rig Offshore

Latar Belakang

Latar Belakang

Wake Gaya Drag

Vortex Shedding

Penelitian Terdahulu

Silinder

Short Taper

Long Taper

Splitter

Kruger, dkk (2001)

Re : 50.000, 100.000, 135.000

Penelitian Terdahulu

Roshko (1954)

L D

L / D = 5 Re = 14.500

Rumusan Masalah

Interaksi antara fluida dan silinder

Vortex Shedding

Gaya Drag Penempatan

Splitter

L D

L/D = 5 Re = 14.500

Penempatan Splitter L/D = 2,5

Re = 26.000

CD & Vortex Shedding

tertunda

Tujuan Penelitian

1 • Distribusi Tekanan (Cp)

2 • Titik Separasi

3 • Base Pressure

4 • Koefisien Total Drag

5 • Profil Kecepatan di daerah midspan & wake

6 • Detail visualisasi aliran

Batasan Masalah

Incompressible flow

Steady flow

Viscous flow

Uniform flow pada sisi upstream

Kekasaran permukaan benda uji dibaikan

Perpindahan panas

diabaikan

Studi

Eksperimen Benda Uji

Peralatan Uji

Numerik Gambit

Fluent

Metode Penelitian

Panjang silinder sirkular (Lc ) : 300 mm Diameter silinder sirkular (d) : 30 mm

Panjang splitter (Ls ) : 75 mm Lebar splitter(ws) : 300 mm Tebal splitter (ts) : 2,4 mm

Peralatan Uji

Jenis : Subsonic open circuit wind tunnel Dimensi Test Section Area : (300 x 300 x 600) mm Kecepatan aliran maksimum : 20 m/s Intensitas turbulensi : 0,8% Rasio penyempitan penampang (A1/A2) : 3,15 : 1

Pitot tube

Pressure tap

Manometer

Thermometer

Penggaris

Pressure transducer

Langkah Eksperimen

Mencatat data hasil eksperimen

Pengukuran profil kecepatan di daerah midspan & wake

Pengukuran tekanan statis pada kontur silinder

Set-up kecepatan aliran fluida pada wind tunnel

Kalibrasi pressure transducer

Pengukuran temperatur udara

Pemasangan benda uji pada wind tunnel

Posisi Benda dan Pitot Tube di dalam wind tunnel

Tekanan free stream

Profil kecepatan daerah midspan Profil kecepatan daerah downstream

• Pembuatan model geometri • Meshing • Boundary condition

Studi Numerik

Pre-processing

Processing

Post-processing

• Models : k-ω SST • Material : ρ & µ • Boundary condition : Vinlet = 13,5 m/s • Monitor residual :10-6 • Grid independency test

• Grafik Cp • Visualisasi Kontur

Meshing & Boundary Conditions Ve

loci

ty In

let

Out

flow

Wall

Wall

Wall

Bentuk mesh: quadrilateral-map

Grid Independency Test

Jenis Meshing

Jumlah cells

Nilai CD Numerik

CD Eksperimen

Error (%)

A 51.000 1,194 1,12 6,61 B 60.600 1,193 1,12 6,52 C 67.200 1,186 1,12 5,89 D 69.600 1,181 1,12 5,45 E 72.000 1,181 1,12 5,45

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

CP

θ (°)

silinder sirkular tanpa splitter

silinder sirkular dengan splitter

Grafik Cp - Eksperimen

Grafik Cp - Numerik

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

CP

θ (°)



-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

CP

θ (°)

eksperimen Edwin (2014) numerik

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

CP

θ (°)

numerik eksperimen

silinder tanpa splitter

silinder dengan splitter

Profil Kecepatan Daerah Midspan - Eksperimen

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

-1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

y/h

u/Umax

Silinder sirkular dengan splitter

Silinder sirkular tanpa splitter

Profil Kecepatan Daerah Midspan - Numerik

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

-1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

y/h

u/Umax

Silinder sirkular tanpa splitter

Silinder sirkular dengan splitter

Profil Kecepatan Daerah Midspan Eksperimen & Numerik

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

y/h

u/Umax

Eksperimen

Numerik

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

-0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 y/

h u/Umax

Eksperimen

Numerik

silinder tanpa splitter silinder dengan splitter

Profil Kecepatan di Belakang Silinder - Eksperimen

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y/h

u/Umax

silinder sirkular tanpa splitter silinder sirkular dengan splitter

Profil Kecepatan di Belakang Silinder - Numerik

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y/h

u/Umax



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y/h

u/Umax

Eksperimen Numerik

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y/h

u/Umax

Eksperimen Numerik



Velocity Pathlines



A

B

Vektor Kecepatan



x/D 0,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,5 4,0 -0,8

x/D

0,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,5 4,0 -0,8

Kontur Tekanan Statis



Kontur Kecepatan Aliran



Perbandingan CDt

CDp CDf CDt Eksperimen

Tanpa Splitter 1,220 0,033 1,253

Dengan Splitter 1,024 0,446 1,470

Kenaikan 17,32%

Numerik

Tanpa Splitter 1,318 0,039 1,357

Dengan Splitter 1,259 0,015 1,274

Penurunan 6,12%

KESIMPULAN

• Eksperimen : CDt meningkat 17,32% Numerik : CDt menurun 6,12% • Eksperimen : CDf meningkat (0,033 0,446) Numerik : CDf menurun (0,039 0,015) • Eksperimen : CDp menurun (1,220 1,024) Numerik : CDp menurun (1,318 1,259) • Letak titik separasi tidak tertunda

SARAN

• Kalibrasi pressure transducer setiap pengambilan data

• Integrasi perhitungan defisit momentum yang menyeluruh

• Peremajaan wind tunnel dan alat ukur • Penggunaan model simulasi unsteady

SEKIAN DAN TERIMA KASIH

STUDI EKSPERIMEN DAN NUMERIK MENGENAI PENGARUH PENAMBAHAN SPLITTER PLATE TERHADAP KARAKTERISTIK ALIRAN DI SEKITAR SILINDER SIRKULAR PADA BILANGAN REYNOLDS (Re) = 2,6 x 104Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33SEKIAN �DAN TERIMA KASIH

studi eksperimen dan numerik mengenai ...digilib.its.ac.id/public/its-paper-38768-2110100027...dea...

Documents