definisi drag

Setiap benda yang bergerak akan mengalami gaya dorong ataupun gaya hambat yang diakibatkan oleh pergerakan fluida. Informasi yang tersedia mengenai gaya drag pada sebuah benda adalah hasil dari eksperimen yang banyak sekali dilakukan dengan menggunakan terowongan angin, terowongan air, tangki yang digunakan untuk mengukur drag model-model pad sebuah benda. Drag gesekan adalah bagian dari drag yang langsung disebabkan oleh tegangan geser pada benda. Jika permukaan sejajar dengan kecepatan hulu, seluruh gaya geser berkontribusi langsung terhadap drag. Jika permukaan tegak lurus terhadap kecepatan hulu, tegangan geser tidak memberikan kontribusi apapun terhadap drag. Hal ini terjadi pada plat datar yang tegak lurus terhadap kecepatan hulu.

Secara umum, permukaan sebuah benda terdiri dari bagian yang sejajardan tegak lurus terhadap aliran, dan juga pada arah diantaranya. Karena fluida-fluida yang umum viskostasnya kecil, kontribusi dari gaya geser terhadap drag keseluruhan pada benda seringkali sangat kecil. Hal ini karena bilangan Reynolds untuk aliran-aliran yang lazim sangat besar, persentase drag yang disebabkan langsung oleh tegangan geser seringkali sangat kecil. Drag tekanan adalah bagian dari drag yang langsung disebabkan oleh tekanan pad sebuah benda. Drag tekanan adalah fungsi dari besarnya tekanan dan orientasi arah elemen pemukaan dimana gaya tekanan tersebut bekerja.Sebagai contoh, gaya tekanan pada kedua sisi plat datar sejajar aliran mungkin saja sangat besar tetapigaya tersebut tidak berkontribusi pada gaya drag . Untuk aliran-aliran yang efek viskosnya relative lebih besar terhadap efek inersia (yaitu aliran dengan bilangan Reynolds kecil), didapati bahwa baik perbedaan tekanan dan tegangan geser dinding berbanding langsung dengan tegangan viskos karakteristik. 

 

Drag untuk yang objek beda

Disini saya mencoba untuk mensimulasikan sistem drag pada jenis benda yang berbeda. Terdapat perbandingan panjang yang lebar pada tiap-tiap benda.

setelah itu dilakukan proses iterasi sebanyak 10000 tetapi setelah kekonvergenan menjadi

maka akan diperoleh kontur kecepatan dan tekanan

setelah itu lihat alfa, variable dan gaya wall, sehingga ditampilkan seperti pada gambar di bawah ini

Pembuktian viscous flow pada pipa

di sini terdapat soal sistem perpipaan seperti pada gambar di bawah ini :

pada gambar di coba membahas tentang pressure drop yang terjadi sepanjang pipa dengan menggunakan manometer tabung U dan persamaan yang menyertainya.
dari hasil perhitungan secara teoritis dengan kondis laminar Re<2100. maka diperoleh besar kecepatan < 10.06 m/s  sehingga  di dalam simulasi maka kita masukkan besar kecepatan lebih kecil dari 10 m/s. dari hasil perhitungan diperoleh besar h adalah 0.509 . Maka akan di coba untuk dilakukan simulasi sebagai berikut :

Gaya drag pada objek

Pada postingan kali ini saya mencoba untuk mensimulasikan sistem gaya -gaya yang dipengaruhi oleh separasi aliran. Gaya graj adalah gaya eksternal pada objek benda ( gaya dorong ) yang searah dengan aliran fluida. Gaya drag merupakan kebalikan dari gaya lift ( gaya normal pada objek). okey pertama yang dilakukan adalah membuat objek benda yang ingin dilakukan analisa .Jadi pada simulasi ini terdapat 2 inputan dengan kecepatan 1 m/s

Setelah itu menentukan domain pada sistem yang akan disimulasikan

Dan dilanjutkan dengan kondisi sepadan pada sistem

Setelah seluruh karakteristik dianalisa, maka selanjutnya adalah melakukan iterasi

Setelah itu, untuk melihat gaya -gaya yang bekerja pada sistem, ada beberapa langkah yang dilakukan , diantaranya :

T

Dari tabel di atas akan terlihat gaya-gaya eksternal pada sistem yang dilakukan , hasil kontur dapat dilihat di bawah ini :

 

postingan olakan sebelumnya

Disini hanya mencoba untuk mensimulasikan olakan yang terjadi pada sistem dengan kontur hanya terdiri dari inlet dan outlet di dalam sistem yang berbentuk persegi. Dari sini nanti akan terlihat olakan dan separasi yang terjadi padabagian inlet yang telah dimasukkan parameter-parameter kecepatan inlet yang serarah vertikal. Pendekatan CFD dilakukan dengan menggunakan CFDSOF.

External flow

Okey, kali ini saya mencoba untuk mensimulasikan sistem aliran external flow yang dipengaruhi oleh time depedency. Jadi sistem yang mengalir tidak berada di dalam objek tetapi berapa pada permukaan kontur sistem. Vorteks yang terjadi yang diberikan aliran fluida akan selalu mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Maka dari itu pengaruh dari kontur permukaan akan mempengaruhi proses separasi aliran pada objek. Maka dari itu terjadi perubahan statik seiring dengan perubahan waktu yang terjadi. Sistemnya seperti sistem pada wind/water tunnel, dimana kita meletakkan objek yang solid ke dalam sistem lalu di lihat perubahan tekanan dan kecepatan seiring dengan perubahan temperaturenya .
Oke langsung saja kita coba untuk mensimulasikan dengan menggunakan CFDSOF

setelah itu dilakukan inisialisasi segmen untuk mengatur jumlah grid yang sesuai

 Langkah selanjtnya menentukan faktor pemberat yang digunakan pada sistem

Jadi kalau dalam tampilan cell nya seperti pada gambar di bawah ini

Bagian tengah adalah bentuk dari objek yang solid, dialiri fluida dari bagian kiri ke arah objek sehingga akan terbentuk kontur aliran pada permukaannya. jadi grid dapat dilihat seperti pada gambar di bawah ini:

dari kondisi parameter sepadan seperti gambar di bawah ini

Setelah dilakukan iterasi maka hasil yang di dapat , dapat dilihat pada gambar di bawah ini

dan kontur vektor kecepatannya seperti pada gambar di bawah ini

Aliran pada saluran tertutup ( pipa)

Perpindahan fluida ( cairan atau gas) di dalam sebuah saluran tertutup (biasanya disebut dengan pipa) sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. Terdapat perbedaan diameter antara penampang satu dengan penampang lainnya sehingga diperoleh variasi tekanan. Kita akan menggunakan analisa dengan pendekatan secara komputational fluids dynamics pada pola aliran pipa . Tentunya aliran fluida di dalam sebuah pipa mungkin merupakan aliran laminar ataupun turbulen, tentunya melalui pendekatan ini dapat diperoleh karakteristik dan kontur aliran pada sistem.
Pertama sekali yaitu menentukan model penggambaran pipa yang akan disimulasikan. penampang pertama harus berbeda dengan penampang kedua. seperti di lihat pada gambar di bawah ini:

Pemilihan grid yang rapat untuk mendapatkan kontur aliran yang lebih detail. Dari gambar di atas diperoleh input domain sebesar  panjang 2 m, tinggi 0.5 m , jumlah cell pada i=70 dan j=50.

Unutk melihat perbedaan pada tiap-tiap karaktersitik pipa , maka dilakukan inisialisasi segmen pada arah x dan y dan memasukkan faktor pemberat pada arah x dan y sehingga diperoleh perbedaan kontur cell pada sistem

Dari karakteristik-karakteristik yang telah ditentukan sebelumnya , maka akan didapatkan karakteristik dari grid sepert pada gambar di bawah ini:

Setelah dilakukan iterasi maka akan diperoleh hasil dari simulasi aliran pada pipa( kontur tekanan) seperti pada gambr di bawah ini.

begitu juga velocity magnitude seperti pada gambar di bawah ini:

Tentunya dengan perbedaan luas penampang akan mempengaruhi kontinuitas sistem. Hal ini dipengaruhi oleh tekanan dan tegangan geser. Tetapi untuk aliran tunak berkembang penuh di dalam pipa berdiameter konstan mungkin digerakkan oleh gaya-gaya gravitasi atau tekanan. Beda tekanan antara satu bagian pipa horizontal dengan bagian lainnya yang mendorong fluida mengalir melewati pipa .

Resume Convection -Diffusion Problem

Kita tahu sebelumnya bahwa difusi selalu terjadi di sepanjang koveksi alami.sehingga kita dapat mengetahui metode untuk memprediksi gabungan antar difusi dan koveksi. persamaan koveksi-difusi secara umum dapat di lihat di bawah ini :

Dari persamaan di atas terlihat keseimbangan energi pad control volume dan control surface. Bagian kiri persamaan mengidentifikasikan sebagai flux conveksi dan bagian kiri mengidentifikasikan sebagai difusi. Masalah utama di dalam mendeskritkan konveksi adalah menghitung nilai dari transport properties pada kontrol volume dan flux convective yang melewati boundary layar. Selain itu juga proses difusi berefek pada distribusi dari flux disepanjang gradient bahkan persebaran konveksi mempengaruhi arah aliran.
a. Konveksi dan difusi pada 1 dimensi
Proses konveksi dan difusi pada kondisi 1 dimensi pada kecepatan u

Dapat dilihat ilustrasi kondisi kontrol volume 1 dimensional. Terdapat pusat node P dan masing -masing disebelahnya Wdan Edan kontrol volume diidentifikasikan sebagai w dan e seprti terlihat pada gambar di bawah ini:

 Integrasi dari persamaan awal diatas akan ditemukan persamaan baru ri control volume seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

Hal itu tepat untuk mendefiniskan 2 variable F dan D flux conveksi per unit area dan conduktansi diffusi pada cell. Nilai-nilai variable F dan D dapat ditulis dengan menggunakan persamaan

 

 Kita dapat mengembangkan persamaan dengan mengasumsikan Aw=Ae=A untuk mewakili kontribusi dari difusi pada bagian persamaan sebelah kanan. Sehingga persamaan konveksi-difusi dapat di tulis menjadi