Distribusi temperature Transient

Di sini saya mencoba untuk mensimulasikan distribusi temperature transient dengan melihat distribusi temperature dari waktu ke waktu. Plat diberi temperature sebesar 473 K dan ujung lainnya diberikan temperature 273 Kdan ujung lainnya terisolasi. Plat bersifat konduktif dengan konduktivitas thermal k=10 w/m.k. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini:

berikut ini adalah tahapan yang dilakukan dengan menggunakan CFDSOF :

 

Di bawah ini akan ditampilkan gambarnya

 dan proses iterasinya

sehingga hasilnya dapat dilihat seperi gambar di bawah ini

Tugas Take Home UTS

Dari pendekatan sebelumnya , soal no 2e lebih kepada pendekatan hokum momentum. Dimana rata-rata peningkatan jumlah momentum fluida sama dengan jumlah dari gaya .

Rata-rata peningkatan pada sumbu x= ρdu/dx

Rata-rata pendekatan pada sumbu y= y= ρdu/dy

a.       Sketsa aliran 

Dari grid di atas terlihat bahwa terdapat perbedaan tekanan yang masuk ke dalam sistem antara tekana pada P1 dan P2. Pada sistem kali ini ditentukan bahwa tekanan P1 lebih besar dibandingkan dengan tekanan p2. Proses separasi aliran hanya dilakukan pada aliran sejajar tehadap sumbu x.  Dari karakteristik tersebut maka aliran mengalir dari kiri ke kanan ( P1-> P2) sehingga dapat ditulis menjadi :

Dengan menetapkan besar nilai P2 sebesar 0.64 bar dan P1 sebesar 1 bar, maka besar nila P1 untuk menghasilkan aliran laminar-tunak dengan arah aliran hanya pada arah kecepatan vector u tanpa adanya olakan yang meghasilkan proses perpindahan. 

Dengan variable-variable di bawah ini :

Ρ( densitas )=1

Μ( vsikositas )= 1e-5

Variable –variable ini mempengaruhi distribusi nilai tekanan pada sistem control volume.

Dari rumus persamaan konservasi momentum pada arah sumbu x

Dengan jarak antara plat pertama dengan plat kedua sebesar 0.1 dengan nilai viskositas yang telah ditentukan maka diperoleh persamaan baru :     dp/dx=-12  

Dengan h adalah jarak antara plat pertama dengan plat ke dua. Semakin dekat jarak antara plat maka tekanan dan kecepatan fluida yang mengalir antara 2 plat akan semakin lebih besar. Perbedaan tekanan inila yang akan menyebabkan terjadinya olakan yang menhasilkan pola separasi aliran yang beraneka ragam dengan variasi tekanan pula. 

Beberapa kesimpulan dari hasil simulasi :

a.       Terjadi pola aliran berkembang pada arah aliran yang sejajar dengan sumbu x dimana proses ini terhadi pada saat pola kecepatan aliran adalah sama untuk stagnasi aliran dan nilai dari      sama untuk aliran

b.      Tentunya pada aliran antara 2 plat terdapat friction atau pergeseran pada masing-masing plat sehingga tercipta vortex dari kondisi aliran hingga transisi yang dilanjutkan akan mengalami proses turbulensi. 

Tugas Take Home UTS ( FASRI HATOMI, 0-806330106)

Disini saya mencoba untuk menyelesaikan sistem plat dengan menggunakan CFD. Inti dari soalnya adalah menetukan distribusi separasi aliran pada plat dengan perbedaan tekanan antara kondisi inlet pertama dengan inlet kedua. Sehingga hasil akhirnya dapat ditentukan separasi tekanan dan kecepatan pada sistem

 1.      Mengalokasikan memori yang akan digunakan pad CFDSOF

Alokasi aliran

2. 1.      Setelah itu menentukan dimensi dari sistem yang akan dilakukan simulasi CFD dengan menggunakan           CFDSOF.

dengan Panjang=1

Tinggi =0. 1

Lebar = 1

Dimensi

Jumlah cell

dan di lanjutkan menentukan banyaknya cell yang akan digunakan. Semakin banyak cell maka hasil dari proses dari simulasi akan semakin akurat. Pada simulasi kali ini menggunakan jumlah cell sebanyak :

i= 150 buah

j= 50 buah

3. LAngkah selanjutnya adalah menentukan properties dari fluida yang akan digunakan sesuai dengan soal. Karena ini jug akan mementukan hasil dari simulasi CFD

4. Tahap berikutnya adalah menetukan kondisi sepadan pada sistem dengan memasukkan parameter-parameter pada tekanan inlet 1 dan tekanan inlet 2. 

5. Langkah selanjutnya adalah menentukan gaya badan ( gravitasi ) dengan nilai 9.81. Karena arahnya berlawanan terhadap sumbu y, maka bertanda -

5. Langkah selajutnya adalah inisialisasi segmen untuk properies grid

6. Setelah di plot sehingga dapat diperoleh hasil sebagai berikut :

Grid

Kontur kecepatan

Plot kecepatan 

Analisa dan Kesimpulan :

 Dari grafik yang diperoleh terlihat bahwa jarak antar part dan jumlah grid mempengaruhi proses simulasi.semakin dekat jarak antar plat maka distribusi tekanan juga akan semakin besar. Hal ini dipengaruhi oleh besar dari tegangan viskos dan kerapatan pada fluida. Selain itu juga pada sistem terjadi proses fully developed yang sejajar terhadap arah sumbu x dimana pada sistem ini gradient tekanan dan sistem viskos tidak mengalami perubahan . Ini juga akan mempengaruhi terciptanya vorteks atau pola aliran  akibat dari perubahan tekanan sehingga arah dari olakan juga mengalami perubahan. 

Postingan 4.2.

Pada tugas kali ini akan disimulasikann separasi aliran yang terdapat pada 2 plat yang terdapat perbedaan temperature. Darin soal diberitahukan besar nilai konduktivitas pada sistem. Pada gambar soal 2 dimensi akan dirubah menjadi 3 dimensi untuk dapat melihat karakteristik tarhadap perbedaan temperature. Seperti biasa langkah pertama adalah menentukan input pada sistem

Stelah itu dimasukkan dimensi -dimensi yang berkaitan pada sistem

Setelah itu dimasukkan ukuran panjang  dan tinggi pada sistem

Setelah itu akan diperoleh tampilan dari cell yang telah di desain

Langkah berikutnya adalah mengganti sel-sel yang diperlukan untuk dilakukan variasi temperature

Dari data-data byang dimasukkan bahwa temperature w1( dinding sebelah kiri) sebesar 373 K dan W3 ( dinding sebelah kanan ) sebesar 473. Diantara W1 dan W2 berupa rongga yang simetris dengan konduktivitas thermal sebesar 0.5. Berdasarkan hukum heat transfer dan mass transfer, tentunya terdapat aliran energi panas. Tetapi karena terdapat perbedaan temperature yang tidak terlalu significat maka proses perpindahannya juga tidak terlalu merubah sistem

Konveksi

Tentu kita sudah tau pengertian konveksi. Konveksi adalah salah satu jenis perpindahan kalor dengan adanya perantara dari temperature yang lebih tinggi ke temperature yang lebih rendah.Dengan melakukan simulasi CFD , kita dapat melihat proses perpindahan panas pada temperature yang lebih tinggi ke temperature yang lebih rendah. Maka setting simulasi dimana w1= 100 celcius dan w3= 200 celcius. Diantara w1 dan w3 terdapat w3 sebagai tempat aliran. Maka pada analisa w2, dilakukan input konduktivitas thermal sebesar 0.5. Dari analisa CFD, terdapat 3 zona . yaitu zona w1 , zona w2 dan zona w3.

Terlihat di atas parameter-parameter yang dibutuhkan untuk melakukan computational fluids dynamics.

Setelah itu dilakukan pengecekan ulang apakah kondisi -kondisi yang diinginkan sudah dimasukkan seluruhnya mulia dari sifat-sifat fluidanya, kondisi-kondisi sepadanyya, jenis model yang digunakan. Apabila sudah memenuhi maka dilakukan proses iterasi :

Awalnya dilakukan iterasi sebanyak 500 kali, tetapi masih belum konvergen , dimana masih terlihat perubahan pada pada parameter tekanan , temperature dan energi. Maka dari itu dilakukan iterasi sebanyak 3000 kali.

setelah itu didapatkan hasil kontur yang terlihat di bawah ini :

dan setelah di plot diperoleh grafik seperti di bawah ini :

lanjutan simulasi sebelumnya

Disini saya mencoba untuk menambah proses dan sistem simulasi pertemuan sebelumnya.Dari perhitungan dan parameter-parameter yang sama dengan sebelumnya tetapi di tambahkan dengan perbedaan jumlah cell yang lebih besar dan simulasi yang lebih banyak sehingga diperoleh ketelitian yang lebih tinggi. Maka diperoleh hasil flow simulation sebagai berikut :


dari simulasi yang dilakukan terlihat bahwa terdapat perbedaan kecepatan antara kecepatan yang masuk  ke dalam sistem dengan kecepatan yang keluar ke dalam sistem. Tekanan pada bagian masuk sistem lebih rendah yang mengakibatkan kecepatan yang diperoleh lebih tinggi PV/T = C. Setelah lebih jauh kecepatannya akan berangsur turun.
di bawah ini juga di hasilkan proses simulasi untuk ruangan dalam 3 dimensi yang dapat terlihat seperti di bawah ini:

selain itu dapat di plot hasil proses yang telah dilakukan