Arifah, Rida (2019) Simulasi Numerik Karakteristik Aliran Melintasi Dua Silinder Sirkular Tersusun Tandem Dekat Dinding Miring. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
2115100061-Undergraduate_Theses.pdf Download (2MB) | Preview |
Abstract
Silinder sirkular yang berinteraksi dengan fluida adalah salah satu bentuk yang umum digunakan pada rekayasa teknik. Salah satu elemen struktural yang berbentuk silinder sirkular yaitu pipa. Instalasi perpipaan yang didirikan berkelompok atau dalam susunan tertentu sering ditemukan dalam bangunan industri. Salah satunya pada instalasi perpipaan di atas tanah untuk mengalirkan minyak dari sumur produksi menuju kilang minyak di daratan (Onshore) untuk diolah. Peletakan instalasi perpipaan di atas tanah pada umumnya diletakkan dengan jarak tertentu dari permukaan tanah baik pada permukaan tanah yang datar atau dengan kemiringan tertentu.
Tugas akhir ini menggunakan metode simulasi numerik dua dimensi steady dan incompressible flow menggunakan software CFD Ansys Fluent versi 19.1 untuk mengetahui karakteristik aliran melintasi dua silinder sirkular disusun tandem di dekat dinding miring. Bilangan Reynolds yang digunakan dalam simulasi ini sebesar 5x104 dengan kecepatan inlet sebesar 20 m/s. Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah rasio besar celah silinder sirkular dengan dinding (G/D) berturut-turut 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, dan 1, serta variasi kemiringan dinding (α) pada 0o, 10o, dan 20o. Rasio jarak longitudinal antar dua silinder sirkular (L/D) = 1,5 dibuat konstan. Pemodelan turbulence viscous yang digunakan adalah shear stress transport k-ω.
Hasil yang didapat dari simulasi numerik secara kualitatif menunjukkan bahwa peningkatan (G/D) akan mengurangi pengaruh blockage dan peningkatan (α) akan membentuk wake akibat inclined wall serta meningkatkan pengaruh adverse pressure gradient. Hasil yang didapat secara kuantitatif yaitu peningkatan G/D dan α akan meningkatkan trendline CDp dan menurunkan trendline CLp pada silinder-1 serta menurunkan trendline CDp dan meningkatkan trendline CLp pada silinder-2. Tinjauan pada α dapat disimpulkan bahwa peningkatan α pada setiap G/D akan menurunkan nilai CDp dan CLp pada silinder-1 serta meningkatkan CDp (tetap bernilai negatif) dan menurunkan CLp pada silinder-2. Dapat disimpulkan bahwa pada jarak (L/D) = 1,5 menunjukkan gaya drag yang semakin rendah pada silinder-2. Hal ini disebabkan oleh free shear layer silinder-1 melingkupi silinder-2 pada α = 0o dan 10o. Namun pada α = 20o pengurangan gaya drag silinder-2 diakibatan oleh wake step dari inclined wall.
===============================================================================================
Circular cylinders that interact with fluid are one of the forms commonly used in engineering. One of the circular cylindrical structural elements is the pipe. Piping installations that are erected in groups or in certain structures are often found in industrial buildings. One of them is in the above-ground pipeline installation to drain oil from the production well to the onshore oil refinery for processing. Laying of piping installation on land is generally placed at a certain distance from the surface of the ground either on a flat surface or with a certain inclined wall.
This final project uses a steady and incompressible flow numerical simulation method using Ansys Fluent version 19.1 CFD software to determine the flow characteristics across circular cylinders arranged in a tandem near inclined wall. The Reynolds number used in this simulation is 5x104 with an velocity inlet of 20 m / s. Variations carried out in this research are the ratio of the circular cylinder gap to the lower wall (G / D), respectively 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, and 1, as well as variations in the inclined wall angle (α) at 0o, 10o, and 20o. The longitudinal distance ratio between two circular cylinders (L / D) = 1.5 is made constant. The turbulence viscous modeling used is shear stress transport k-ω.
The results obtained from numerical simulations qualitatively indicate that an increase (G / D) will reduce the effect of blockage and increase (α) will form wake due to inclined wall and increase the effect of adverse pressure gradient. The results obtained quantitatively, namely an increase in G / D and α will increase the CDp trendline and reduce the CLp trendline on cylinder-1 and reduce the CDp trendline and increase the CLp trendline on cylinder-2. A review of α can be concluded that an increase in α for each G / D will decrease the value of CDp and CLp on cylinder-1 and increase CDp (still negative) and decrease CLp on cylinder-2. It can be concluded that at distance (L / D) = 1.5 shows the drag force which is lower on cylinder-2. This is caused by free shear layer cylinder-1 surrounding cylinder-2 at α = 0o and 10o. But at α = 20o the reduction of drag force in cylinder-2 is caused by a wake step from the inclined wall.
| Item Type: | Thesis (Undergraduate) |
|---|---|
| Additional Information: | RSM 620.106 Ari s-1 2019 |
| Uncontrolled Keywords: | two circular cylinders, tandem arrangement, inclined wall angle, drag and lift coefficient, wake step |
| Subjects: | T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ935 Pipe--Fluid dynamics. Tubes--Fluid dynamics |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Rida Arifah |
| Date Deposited: | 15 Jun 2021 02:50 |
| Last Modified: | 15 Jun 2021 02:50 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/60525 |
Actions (login required)
 |
View Item |