Penyelesaian Soal 8.20

Dari soal tersebut, diketahui :

·         Berat Spesifik minyak γ = 8900 N/m³.

·         Massa jenis minyak ρ = 890 kg/m³.

·         Viskositas minyak µ = 0.1 Ns/m² = 0.01 kg s/m².

·         Panjang pipa = 0.5 m

·         Diameter pipa = 23 mm = 0.023 m

·         Jari-jari pipa = 0.0115 m

Ditanyakan : Range nilai h bila aliran minyak adalah laminar!

Pembahasan :

·           Jika aliran minyak adalah laminar flow, maka dengan bilangan Reynold pada aliran laminar, kita dapat menentukan kecepatan aliran masuk minyak ke dalam pipa.

·           Sesuai dengan persamaan Bernoulli, persamaan yang berlaku adalah :

·         Bila z₁ = z₂, maka persamaan di atas menjadi :

·         Pressure Drop yang terjadi pada pipa, didapatkan dengan persamaan :

·         Jika dimasukkan ke dalam persamaan bernouli pada manometer :

·         Dari hasil tersebut, maka dapat dilakukan simulasi dengan menggunakan CFDSOF untuk membuktikan hasil analitis dengan hasil simulasi. Berikut adalah hasil simulasi yang dilakukan :

1. Menentukan dimensi dari pipa :

2. Menentukan Nilai kf untuk densitas dan viskositas :

3. Menentukan kecepatan aliran inlet :

4. Simulasi :

5. Hasil simulasi. Dari hasil simulasi, didapatkan tekanan pada setiap titik adalah sebagai berikut :

·         Dari hasil tersebut, maka dapat dilakukan simulasi dengan menggunakan CFDSOF untuk membuktikan hasil analitis dengan hasil simulasi. Berikut adalah hasil simulasi yang dilakukan :

P₁ pada grid x₂y₂ = 428 Pa

P₂ pada grid x₇₅y₂ = 148 Pa

P₁ – P₂ = (428 -148) Pa = 280 Pa = 28.0 kg /m².

 Jika dibandingkan dengan hasil analitis dimana ΔP ≤ 30.9 kg/m², maka :

28.0 kg/m² (simulasi) ≤ 30.9 kg/m² (analitis)

Simulasi CFD untuk Aliran External (Aerodynamis)

Kita akan mencoba mensimulasikan fenomena aliran fluida yang secara tiba-tiba terganggu oleh karena adanya penghalang, baik penghalang itu memiliki profil yang aerodinamis (aliran di sepanjang body mobil) maupun profil hambatan yang tidak aerodinamis (tiang jembatan pada aliran sungai).

Pada kesempatan ini, kita akan mencoba mensimulasikan fenomena aliran fluida yang terganggu karena adanya hambatan dengan profil yang non-aerodinamis. Dengan menggunakan CFD SOF, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :

Gambar di atas menunjukkan  bahwa aliran fluida dari inlet 1 dengan kecepatan 0.25 m/s akan melalui penghalang (blove body) berbentuk persegi. Melalui simulasi ini, kita akan melihat fenomena yang terjadi sepanjang aliran dalam detik tertentu. Berikut adalah hasil simulasinya.
Pertama-tama kita akan melihat profil kecepatan pada detik-deti tertentu.