Post on 10-Apr-2023
KOMPUTASI DINAMIKA FLUIDA (11 NOVEMBER 2014)
ALIRAN LAMINAR AXISYMMETRI
1. Kecepatan rata-rata
π π =ποΏ½Μ οΏ½π·
π
οΏ½Μ οΏ½ =π ππ
ππ·
οΏ½Μ οΏ½ =2200 Γ 0,001
1000 Γ 0,02
οΏ½Μ οΏ½ = π, ππ π/π
2. Kecepatan Maksimum
Distribusi kecepatan sepanjang arah x π(π₯) = ππππ₯ Γ [1 β (π
π )
2
]
οΏ½Μ οΏ½ =π·ππππ‘
πΏπ’ππ
οΏ½Μ οΏ½ =β« π ππ΄
β« ππ΄
οΏ½Μ οΏ½ =β« ππππ₯ Γ [1 β (
ππ )
2
]π=π
π=0π Γ π Γ ππ
β« π Γ π Γ πππ=π
π=0
οΏ½Μ οΏ½ =πππππ₯ β« [π β
π3
π 2]π=π
π=0Γ ππ
π β« Γ π Γ πππ=π
π=0
οΏ½Μ οΏ½ =
ππππ₯ [12 π2 β
14
π4
π 2]π=0
π=π
[12 π2]
π=0
π=π
οΏ½Μ οΏ½ =ππππ₯ [
12 π 2 β
14
π 4
π 2]
[12 π 2]
οΏ½Μ οΏ½ =ππππ₯ [
12 β
14] π 2
[12] π 2
οΏ½Μ οΏ½ =1
2ππππ₯
ππππ₯ = 2οΏ½Μ οΏ½
ππππ₯ = 2 Γ 0,11
π½πππ = π, ππ π/π
GAMBIT
1. Tentukan koordinat dari masing-masing titik
2. Buka program Gambit yang telah diinstall
3. Pada kolom Operation, pilih Geometry, untuk membuat desain yang telah digambarkan.
a. Pilih Vertex Command Window
b. Masukkan koordinat dari masing masing titik (x,y,z) yang telat dibuat pada bagian
Global, kemudian pilih Apply.
c. Untuk menghubungkan titik-titik tersebut, pilih Edge Command Window.
Kemudian tekan Shift + klik titik-titik yang ingin dihubungkan secara berurutan. Pilih
Apply.
Untuk menghapus garis yang salah, pilih Delete Edges, kemudian tekan shit + klik
titik yang ingin dihapus, lalu Apply.
d. Untuk menghubungkan titik-titik tersebut, pilih Face Command Window.
Kemudian tekan Shift + klik 4 garis yang ingin dibuat bidang secara berurutan, lalu
pilih Apply.
e. Membuat mesh, pilih Mesh Command window.
Akan muncul kotak dialog, ubah internal size menjadi interval count.
Lalu tekan shift + garis-garis yang ditunjukkan pada gambar berikut (lingkaran
merah).
Pada kolom interval, diisi sesuai yang diinginkan. Lalu pilih Apply
Untuk dapat preview mesh yang akan dibuat, tekan Enter, lalu jika sudah sesuai
pilih Apply.
Mesh vertical : 80
Mesh Horizontal : 10, 20, dan 40
f. Lalu pilih Face Command Window
Lalu tekan shift + pilih bidang yang akan dibuat mesh.
Ubah type menjadi Map.
g. Lalu pilih Zone untuk menentukan boundary.
Lalu tekan shift + pilih garis yang dilingkar merah (sebagai velocity inlet).
Name : input (opsional)
Type : velocity_inlet
Lalu pilih Apply
Name : output (opsional)
Type : pressure_inlet
Lalu pilih Apply
Name : sumbu (opsional)
Type : Axis
Lalu pilih Apply
h. Kemudian pilih File Export Mesh
Akan muncul kotak dialog. Check bagian Export 2D (X-Y) Mesh. Lalu pilih Accept.
i. Lakukan untuk mesh horizontal 20 dan 40, kemudian save as.
FLUENT
1. Buka program FLUENT yang sudah terinstall
2. Pilih File Read Case
3. Pilih file dalam ekstensi .msh yang ingin dijalankan. (Contoh: Aliran Laminer 40 mesh).
Lalu pilih OK!
4. Setelah file dijalankan, akan muncul notifikasi Warning. Diabaikan saja.
5. Setting default dari FLUENT adalah dalam meter, sedangkan yang kita gunakan dalam soal
adalah centimeter. Pilih Grid Scale.
Lalu pilih Scale (sekali saja)
6. Kemudian pilih Define Model Solver. Pada bagian Space, pilih Axisymmetric.
7. Pilih Define Model Viscous untuk menentukan jenis aliran. Dalam kasus ini, pilih
Laminar.
8. Pilih Define Material untuk menentukan jenis fluida yang akan digunakan
Pilih Fluent Database. Untuk memilih jenis fluida yang sudah tersedia didalam database.
Dalam kasus ini fluida yang digunakan adalah water liquid. Lalu pilih Copy.
Kemudian pilih change/create
9. Pilih Define Operating Conditions untuk memeriksa tekanan sama dengan tekanan
atmosfer.
10. Pilih Define Boundary Conditions
Pilih fluid Set. Kemudian ubah Material Name menjadi water-liquid.
Pilih input Velocity-inlet Set. Kemudian ubah Velocity Spesification Method menjadi
Magnitude, Normal to Boundary atau Components
Velocity magnitude = 0.1 Axial Velocity = 0.1 ; Radial Velocity = 0
Pilih output Set. Untuk memeriksa jikalau tekanan (gauge) = 0
11. Pilih Solve Initialize. Pada bagian Compute From pilih input. Lalu pilih Init.
12. Pilih Solve Monitors Residual. Pada bagian option checklist Plot dan bagian
Convergence Criterion ubah menjadi 1e-7
13. Pilih Solve Iteration. Pada bagian Number of Iterations isi angka 1000.
Iterasi sedang dijalankan. Cepat/lambatnya proses iterasi bergantung pada kemampuan Laptop.
14. Pilih Plot XY Plot. Ubah Plot Direction menjadi X = 0 dan Y =1
Y Axis Function menjadi velocity. Lalu klik surface output dan pilih Plot.
15. Grafik XY telah ditampilkan.
Vmax yang dihasilkan adalah 0,16 m/s. Namun, dalam perhitungan manual, Vmax yang
didapatkan adalah sekitar 0,22 m/s.
Maka, langkah selanjutnya adalah mendefinisikan hasil output diatas menjadi input untuk
proses selanjutnya. Caranya adalah:
16. Pilih File Write Profile. Pada bagian surface pilih output, kemudian pada values
pilih Axial Velocity, Radial Velocity, Grid X-Velocity, Grid Y-Velocity, X Coordinate,
dan Y Coordinate. Setelah itu pilih Write
17. Pilih File Read Profile. Bila file yang tadi dibuat tidak ada, maka pada bagian File
of Type ganti menjadi All Files.
18. Pilih Solve Initialize. Pada bagian Compute From pilih input. Lalu pilih Init.
Pilih OK
19. Pilih Define Boundary Conditions. Pilih input Velocity-inlet Set. Kemudian
ubah Velocity Spesification Method menjadi Magnitude and Direction. Pada bagian
velocity magnitude dan axial component of flow direction pilih axial velocity.
20. Pilih Solve Iteration. Pada bagian Number of Iterations isi angka 500. (biar cepat)
21. Pilih Plot XY Plot. Ubah Plot Direction menjadi X = 0 dan Y =1
Vmax yang dihasilkan adalah 0,18 m/s. Namun, dalam perhitungan manual, Vmax yang
didapatkan adalah sekitar 0,2 m/s.
22. Ulangi langkah 16-21 lagi sampai mendapatkan Vmax 0,22 m/s