Studi Numerik Pengaruh Diameter Wire dalam Peningkatan Amplitudo Fluktuasi Gaya Lift pada Circular Cylinder dengan D=80mm dan Variasi Reynolds Number

Hanif, Imaduddin (2023) Studi Numerik Pengaruh Diameter Wire dalam Peningkatan Amplitudo Fluktuasi Gaya Lift pada Circular Cylinder dengan D=80mm dan Variasi Reynolds Number. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000091-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Energi listrik saat ini menjadi sumber energi yang memiliki peran sangat vital dalam masyarakat global dan masih sangat dibutuhkan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mendapatkan energi listrik alternatif adalah dengan memanfaatkan fenomena Flow Induced Vibration (FIV). Getaran yang disebabkan fluktuasi gaya lift dari aliran kemudian dikonversi menjadi energi listrik oleh Piezoelectric Transducer. Desain silinder yang optimal dibutuhkan untuk mendapatkan gaya lift yang maksimum serta gaya drag yang minimum. Penambahan kekasaran menggunakan wire menjadi salah satu upaya untuk mendapatkan hal tersebut. Oleh karena itu dilakukan analisis terkait pengaruh penambahan wire serta variasi ukuran wire pada silinder sirkular terhadap peningkatan gaya lift dan penurunan gaya drag. Penelitian dilakukan menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan menggunakan software Ansys Fluent 2021 R2. Viscous model yang digunakan adalah URANS (Unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes) dengan model k-ω SST (Shear Stress Transport). Jenis silinder yang digunakan adalah silinder sirkuler berdiameter 80 mm dengan jumlah wire seragam yaitu 8 wire. Variasi dilakukan dengan menambahkan kekasaran permukaan menggunakan wire dengan ukuran 0,8 mm; 0,6 mm; dan 0,4 mm, dengan wire utama diletakkan pada sudut 90o dan simetri terhadap titik stagnasi, kemudian wire lainnya akan diletakkan pada sisi leeward dengan jarak yang sama antar wire, dan dilakukan pada bilangan Reynolds 6 x 103 ≤ Re ≤ 4 x 104. Hasil yang diperoleh dari simulasi bahwa penambahan kekasaran permukaan dengan wire pada sisi leeward efektif dalam meningkatkan nilai CL RMS dan CL RMS/(C_D ) ̅. Silinder dengan ukuran wire 0,8 mm pada Re = 6 x 103 mampu meningkatkan nilai CL RMS hingga 150% dengan CL RMS = 1,431. Sedangkan untuk CL RMS/(C_D ) ̅ hasil terbaik didapat silinder dengan ukuran wire 0,8 mm pada Re = 6 x 103 dengan peningkatan sebesar 75% pada CL RMS/(C_D ) ̅ = 0,885. Adapun nilai Strouhal number mengalami variasi nilai, dengan penurunan terbesar didapatkan variasi silinder dengan wire 0,8 mm pada Re = 6 x 103 (sekitar -11,22%). Sedangkan peningkatan tertinggi didapatkan variasi wire ukuran 0,6 pada Re = 2 x 104 (sekitar 9,43%).
===============================================================================================================================
Electric energy has become a highly vital energy source in global community and remains in high demand. One of the efforts to obtain alternative electric energy is by harnessing the phenomenon of Flow Induced Vibration (FIV). Vibrations caused by lift force fluctuations in the flow are then converted into electrical energy by Piezoelectric Transducers. Optimal cylinder design is needed to achieve maximum lift force and minimum drag force. The addition of roughness using wires is one of the methods employed to achieve this goal. Therefore, an analysis is conducted regarding the influence of adding wires and varying wire size on a circular cylinder concerning the increase in lift force and reduction in drag force. The research is carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD) with Ansys Fluent 2021 R2 software. The viscous model employed is URANS (Unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes) with k-ω SST (Shear Stress Transport) model. The type of cylinder used is a circular cylinder with an 80 mm diameter and equipped with a uniform arrangement of 8 wires. Variations are made by adding surface roughness using wires with sizes of 0,8 mm; 0,6 mm; and 0,4 mm. The main wire is positioned at a 90-degree angle and symmetrical to the stagnation, while the other wires are placed on leeward side with equal distances between wires. The study is conducted at Reynolds Number ranging from 6 x 103 to 4 x 104. The simulation results show that adding surface roughness with wires on the leeward side effectively enhances the value of CL RMS dan CL RMS/(C_D ) ̅. Cylinder with 0,8 mm wires at Re = 6 x 103 is capable of increasing CL RMS value by up to 150% with CL RMS = 1,431. As for CL RMS/(C_D ) ̅, the best result obtained with a cylinder with 0,8 mm wires at Re = 6 x 103, showing an increase of 75% in CL RMS/(C_D ) ̅ = 0,885. The Strouhal Number varies, with the most significant decrease observed in the variation with 0,8 mm wires at Re = 6 x 103 (approximately -11,22%). Meanwhile, the highest increase is found in the variation with 0,6 mm wires at Re = 2 x 104 (approximately 9,43%).

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Silinder Sirkuler, Wire, Lift, Drag, Circular cylinder
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Imaduddin Hanif
Date Deposited:	01 Sep 2023 08:43
Last Modified:	01 Sep 2023 08:43
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/102973

Actions (login required)

View Item