UTS KOMPUTASI TEKNIK

I. FUNGSI KECEPATAN ALIRAN LAMINAR

Pada kasus ini, kita akan mengalirkan fluida dengan kecepatan tertentu di atas sebuah pelat. Aliran di atas plat tersebut akan menyebabkan terbentuknya profil aliran kecepatan dimana aliran pada lapisan permukaan pelat memiliki kecepatan yang cukup kecil dan berkembang pada nilai tinggi tertentu di atas lapisan permukaan plat. Untuk mengetahui profil kecepatan tersbut, maka kita  melakukan simulasi menggunakan CFD. Data hasil simulasi yang dilakukan digunakan untuk perhitungan secara numeric sehingga grafik profil kecepatan dapat diketahui. Berikut adalah langkah-langkah yang dilakukan :

1. Membuat Domain dengan menu Atur Domain. Domain yang dibuat adalah panjang 1 m dan tinggi 0.1 m, dengan jumlah cell panjang 50 cell dan jumlah cell tinggi 20 cell.

2. Inlet 1 dialirkan oleh input kecepatan u sebesar 0.001 m/s dan inlet 2 diset dengan tekanan 0 Pa

3. Masukkan nilai Konstanta fisikal dari fluida dengan memasukkan nilai densitas air 1000 kg/m3 dan viskositas air 9x10E-4 kg/ms

4. Lakukan Iterasi

5. Hasil yang didapatkan adalah sebagai berikut :

Gambar di atas merupakan profil kecepatan dari aliran tersebut. Terlihat bahwa kecepatan pada permukaan pelat lebih kecil dan membentuk pola seperti berikut :

Data kecepatan fluida di setiap titik adalah sebagai berikut :

Untuk mendapatkan fungsi profil kecepatan, maka kita menggunakan perhitungan numeric dengan metode regresi polynomial dan eleminasi Gaus, dengan menggunakan Visual Basic.

Dengan menggunakan program ini untuk menemukan fungsi profil kecepatan, kita mengambil setiap titik pada grid i tertentu. Kita akan mengambil pada grid 1 ke-30 dan 45

 Fungsi Kecepatan Aliran adalah U = y = -1.8x² + 0.0001914 x -6,03.10^-6

.Fungsi Kecepatan Aliran adalah U = y = -1.8x² + 0.000186 x -5,7.10^-6

Dari kedua persamaan di atas diketahui bahwa kedua persamaan tersebut memiliki persamaan yang cukup identik. Hal itu menunjukkan bahwa pola aliran sepanjang aliran fluida adalah sama sehingga dapat dikatakan bahwa kecepatan aliran di atas pelat datar di sepanjang aliran memiliki fungsi kecepatan, yaitu :

U = y = -1.8x² + 0.00018 x -6.10^-6

Dilihat dari kontur kecepatan, maka dapat disimpulkan bahwa kecepatan fluidayang semakin mendekati pelat datar memiliki kecepatan yang semakin kecil dan  0 m/s pada permukaan pelat. Hal itu dapat terjadi karena aliran fluida pada permukaan plat mengalami hambatan sehingga fluida tertahan oleh hambatan yang disebabkan gesekan antara fluida dan pelat. 

II. HAMBATAN PLAT

Ketika sebuah fluida mengalir dan bersinggungan dengan suatu permukaan, terjadi gesekan antara fluida dengan permukaan tersebut. Hambatan yang terjadi pada fluida diakibatkan oleh viskositas fluida tersebut. Selain itu, hambatan tersebut diakibatkan oleh keofisien gesekan dari permukaan pelat dan tegangan gesernya.

 dengan dp / dx merupakan τ atau tegangan geser, sehingga persamaan di atas menjadi

Hubungan antara tegangan geser dan koefisien gesek adalah :

Sehingga persamaan untuk mencari koefisien gesek adalah

Untuk mendapatkan nilai koefisien gesek (hambatan plat) maka kita menggunakan persamaan kecepatan pada soal nomor 1 dan menurunkannya.

U = -1.8y² + 0.00018 y -6.10^-6

U' = -3.6y + 0.00018 

Nilai U tersebut kita masukkan pada y = 0 tepat pada permukaan plat, sehingga didapatkan U' = 0.00018.

Dengan nilai densitas air 1000 kg/m3, viskositas air 9x10E-4 kg/ms, dan kecepatan rata-rata 0.000967 maka :

Cf = (0.0009 x 0.00018 x 2) / 1000 x (0.000967)^2 = 0.00035.

Jadi koefisien gesek pada permukaan pelat tersebut adalah 0.00035.

UTS CFD ALIRAN LAMINAR DI ANTARA DUA PLAT SEJAJAR

Dalam pengeditan.

SINOPSIS TUGAS BESAR CFD_ANALISIS ALIRAN UDARA PADA COLD STORAGE

Cold storage merupakan sarana yang digunakan untuk mendinginkan dan menyimpan produk-produk tertentu. Produk-produk tersebut antara lain adalah bahan pangan seperti sayur, buah, daging, susu, dan lain-lain. Produk tersebut pada kondisi tertentu harus diturunkan suhunya sesuai dengan kriteria yang dibutuhkan produk tersebut dan untuk disimpan dalam waktu tertentu.

Cold storage pada umunya menggunakan sistem pendingin dengan siklus kompresi uap, dengan empat komponen utama, yaitu :

1. Evaporator, yang berfungis untuk menguapkan refrijeran dengan mengambil kalor dari ruangan yang ingin didinginkan.
2. Kompresor, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan refrijeran sebelum didinginkan di kondensor..
3. Kondensor, yang berfungsi untuk mengembunkan refrijeran dengan membuang kalor dari refrijeran tersebut.
4. Sistem Expansi, yang berfungsi untuk menurunkan tempratur refrijeran pada tempratur yang cukup rendah dengan menurunkan tekanan refrijeran tersebut  sebelum dimasukkan ke dalam evaporator.

Cold storage yang dimana system pendinginannya menggunakan system kompresi uap, membutuhkan daya yang cukup besar untuk mengoperasikannya. Untuk itu, efisiensi yang tinggi dari system pendingin tersebut sangat dibutuhkan, tidak hanya efisiensi dari system refrijerasi tapi juga efisiensi dari pendinginan Cold Storage tersebut. Efisiensi pendinginan Cold Storage sangat berpengaruh pada posisi perletakan evaporator dan juga penempatan produk-produk yang ingin didinginkan atau disimpan. Untuk itu saya ingin melakukan simulasi aliran udara dalam ruangan cold storage, untuk mengetahui kecepatan aliran udara, tekanan, dan tempratur aliran yang keluar dari evaporator, yang mengalir melalui setiap sisi produk, dan masuk kembali ke dalam evaporator.

Tujuan dari simulasi ini adalah untuk menentukan lokasi perletakan evaporator dan juga produk yang akan didinginkan dalam Cold Storage tersebut, untuk meningkatkan efisiensi pendinginan produk dalam Cold Storage tersebut dan lama pendinginan produk.