kasus aliran diantara dua plat sejajar

Pada bahasan CFD kali ini adalah tentang masalah aliran fluida diantara 2 plat sejajar yang sering kita temui pada kasus aliran dalam pipa. Dalam simulasi kali ini kita akan menganalogikan aliran dalam pipa tersebut dalam potongan 2 dimensi.

 

Kita akan menyelesaikan soal diatas menggunakan CFDSOF dengan merubah variabel untuk viskositas dan kecepatan fluida yang masuk melalui inlet antara 2 plat. Langkah2nya adalah sebagai berikut :

• Menentukan domain dengan panjang 1m dan tinggi 0.1m. Sedangkan untuk jumlah cell kita tentukan panjang 50 dan tinggi 30.
• Mengatur inlet pada sisi sebelah kiri dan outlet pada sisi sebelah kanan. 
• Sebelum kita melakukan solving kita akan mengatur grid pipa untuk sisi-sisi sebelah atas dan bawah agar memiliki ketebalan tertentu yang dianalogikan sebagai tebal pipa. Pada kasus kali ini akan diberikan bahwa grid yang terbentuk akan dibedakan yaitu dengan memberikan faktor pemberat pada saat proses modif segmen dengan tujuan untuk lebih merapatkan cell guna memudahkan untuk melihat fenomena yang terjadi didaerah tersebut. Langkah-langkah pengaturan grid adalah menggunakan inisialisasi segmen, dengan cara pada sb x segmen akan dibagi menjadi 2 bagian dengan jumlah cell 28 dan 20, pada sb y segmen akan dibagi menjadi 3 bagian dengan jumlah cell 10, 8 dan 10
• Memasukkan konstanta fisikal untuk densitas 1.2 kg/m3, dan viskositas 4x10-5, dan kecepatan u sebesar 0.01 m/s. Kemudian ulangi simulasi dengan merubah viskositas 1x10-5 dan u sebesar 0.04, ulangi untuk viskositas dan kecepatan u berbeda-beda. Kemudian lakukan iterasi dengan jumlah iterasi 2000.

 Gambar pengaturan domain,

Gambar pengaturan inlet dan outlet cell,

Gambar tahap inisialisasi segmen,

Gambar grid yang terbentuk setelah dilakukan inisialisasi segmen,

Gambar daftar konstanta fisikal yang diinput,

Gambar vektor kecepatan untuk kecepatan u 0.01 m/s dan viskositas 4e-05 kg/m.s

Gambar vektor kecepatan u untuk 0.01 m/s dan viskositas 1e-05 kg/m.s



Gambar vektor kecepatan u untuk 0.04 m/s dan viskositas 1e-05 kg/m.s



Gambar kontur kecepatan u untuk 0.01 m/s dan viskositas 4e-05 kg/m.s

 Gambar kontur kecepatan u untuk 0.01 m/s dan viskositas 1e-05 kg/m.s

 Gambar kontur kecepatan u untuk 0.04 m/s dan viskositas 1e-05 kg/m.s

Analisis simulasi untuk aliran dalam diantara 2 pelat :

• Dalam aliran diantara 2 pelat terdapat boundary layer atau lapisan batas yang terjadi ketika aliran dalam jarak entrance region flow. Pada daerah ini profil kecepatan aliran masih berubah-ubah karena masih terjadi turbulensi aliran akibat gesekan dan juga efek viskos. Boundary layer akan semakin kecil sepanjang jarak menuju aliran berkembang penuh/fully developed flow dimana pada aliran ini profil kecepatan adalah tetap dan aliran cendenrung laminer.
• Beberapa faktor yang mempengaruhi aliran tersebut adalah kecepatan u sepanjang pipa/ antara 2 plat, viskositas dinamik fluida.
• Pada kecepatan u tetap dan viskositas yang makin kecil maka bilangan reynold yang didapatkan makin besar sehingga jarak entrance region flow makin besar, dan aliran makin turbulen. Aliran turbulen Re>4000
• Pada viskositas tetap dan kecepatan makin kecil maka bilangan reynold yang didapatkan makin kecil sehingga jarak entrance region flow makin kecil, dan aliran makin laminer. Aliran laminer Re<2000.
• 
• Hal ini membuktikan bahwa kecepatan u dengan viskositas dinamik adalah berbanding terbalik.