Studi Numerik Karakteristik Aliran didalam Pipa Circular dengan Pembesaran Penampang (Sudden Enlargement) diikuti Elbow 90 dengan Memvariasikan Rasio D/d dan Nilai Reynolds Number

Abadi, Firman Aditya (2018) Studi Numerik Karakteristik Aliran didalam Pipa Circular dengan Pembesaran Penampang (Sudden Enlargement) diikuti Elbow 90 dengan Memvariasikan Rasio D/d dan Nilai Reynolds Number. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
2115105051-undergraduate-theses.pdf
Restricted to Repository staff only

Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Pipa berbentuk lurus dan melengkung (curved) dengan pembesaran penampang (sudden enlargement) biasa di gunakan pada bidang industri yaitu industri pengilangan minyak, semen, maupun industri pembangkit listrik. Selain itu juga bisa digunakan untuk memodelkan sistem jaringan tranportasi darah yang dimulai dari jantung, karena tranportasi darah dimulai dengan pelebaran luas penampang dari pembuluh darah arteri kecil ke pembuluh darah arteri besar (aorta) kemudian di transfer ke seluruh tubuh sampai kembali lagi ke jantung. Di dalam studi aliran fluida pada pipa berbentuk lurus dan melengkung (curved) dengan pembesaran penampang (sudden enlargement) sama-sama mempunyai permasalahan, yaitu aliran sekunder (secondary flow), separasi, maupun friction loss. Separasi terjadi akibat ketidakmampuan aliran melawan tekanan balik (adverse pressure gradient). Sedangkan terbentuknya secondary flow terjadi akibat adanya perbedaan tekanan pada sisi inner dan outer wall, distribusi tekanan pada sisi outer wall lebih besar daripada sisi inner wall, hal ini memungkinkan partikel fluida bergerak dari outer wall menuju inner wall. Aliran sekunder (secondary flow) juga memicu terbentuknya vortex yang dapat mengurangi energi aliran sebagai akibat dari separation loss dan terjadinya penyumbatan aliran (blockage effect) serta mengurangi effective flow area sebagai akibat adanya secondary flow pada cross section area. Dan friction loss adalah kerugian akibat adanya gesekan. Oleh karena itu, pada tugas akhir ini akan menvisualisasikan fenomena-fenomena diatas terjadi pada pembuluh darah dengan menggunakan program CFD dengan variasi D/d= 1,5, 2 dan 3 dengan menetapkan nilai D konstan yaitu sebesar 20 mm serta nilai Red sebesar 100, 300, dan 600. Dari hasil studi numerik yang dilakukan didapatkan hasil berupa data kuantitatif dan kualitatif. Data kuantitatif dapat berupa distribusi nilai kecepatan dan reattachment length. Data kualitatif dapat berupa penampilan profil dan vektor kecepatan, tekanan, tegangan geser (shear stress) pada setiap cross section yang diinginkan. Seiring bertambahnya nilai Reynolds number dan variasi D/d maka semakin besar pula nilai kecepatan, nilai tekanan, nilai tegangan geser pada dinding dan reattachment length yang terjadi. Nilai tekanan rata-rata pada outlet saluran juga menunjukan semakin besar D/d dan Reynolds number maka nilai tekanan yang keluar semakin rendah. Pada dunia medis tekanan yang tinggi menyebabkan hipertensi dan tekanan yang rendah menyebabkan hipotensi. Tegangan geser yang besar sepanjang waktu memicu cepatnya penuaan pembuluh darah dan memperlambat aliran untuk keluar pembuluh darah. Untuk kecepatan aliran yang terlalu cepat menabrak dinding saluran juga akan menyebabkan pecahnya pembuluh darah dan hal yang paling fatal adalah kematian yang mendadak. Reattachment yang terlalu panjang juga menyebabkan terganggunya pola dan memperlambat aliran didalam saluran. ============================================================================================== The pipe is straight and curved with a sudden enlargement usually used in the industrial field of oil refinery, cement, and power plant industries. It can also be used to model a blood transfusion network that starts from the heart, because blood transport begins with widening the cross-sectional area from small arterial blood vessels into large arterial blood vessels (aorta) and then transferred throughout the body until it returns to the heart. In the study of fluid flow, through straight and curved pipes with a sudden enlargement have the same problem, secondary flow, separation, and friction loss. Separation occurs due to the inability of flow against back pressure (adverse pressure gradient). While the secondary flow occurs due to the difference in pressure on the inner side and outer wall, the pressure distribution on the outer wall is larger than the inner wall side, this allows the fluid particles to move from the outer wall to the inner wall. Secondary flow also triggers the formation of vortex that can reduce the flow energy as a result of separation loss and the occurrence of blockage effect and reduce the effective flow area as a result of secondary flow in the cross section area. And friction loss is a loss due to friction. Therefore, in this final project will visualize the phenomena above occur in blood vessel by using the program of CFD with variation of D / d = 1,5, 2 and 3 by varied Reynolds number 100,300, and 600. From the results of numerical studies to obtain results in the form of quantitative and qualitative data. Quantitative data can be a distribution of speed and reattachment length values. Qualitative data can be the appearance of profile and vector speed, pressure, shear stress (shear stress) in each cross section desired. As the Reynolds number and D / d variations increase, the greater the value of the velocity, the pressure value, the shear stress value on the wall and the reattachment length that occurs. The average pressure value on the channel outlet also shows the greater the D / d and Reynolds number the lower the pressure value. In the medical world high pressure causes hypertension and low pressure to cause hypotension. The large shear stress over time triggers the rapid aging of the blood vessels and slows the flow to the exit of the blood vessels. To speed flow too fast hit the wall of the channel will also cause the rupture of blood vessels and the most fatal thing is a sudden death. Reattachment that is too long also causes disruption of the pattern and slow down the flow in the channel.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Sistem tansportasi darah, CFD, secondary flow, friction loss, separasi, adverse pressure gradient, reattachment length, tegangan geser, blood transport system, separation, shear stress
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > (S1) Undergraduate Theses
Depositing User: firman aditya abadi
Date Deposited: 09 Feb 2018 02:33
Last Modified: 09 Feb 2018 02:33
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/50374

Actions (login required)

View Item View Item