Studi eksperimen dan numerik aliran melintasi tiga buah silinder sirkular yang tersusun secara equilateral triangular dengan penambahan inlet disturbance body

Hardiatama, Intan (2015) Studi eksperimen dan numerik aliran melintasi tiga buah silinder sirkular yang tersusun secara equilateral triangular dengan penambahan inlet disturbance body. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
2113202001-Undergraduate.pdf

Download (5MB) | Preview

Abstract

Aliran eksternal melintasi bluff body mengalami perkembangan pesat setelah ditemukan konsep boundary layer oleh Ludwig Prandtl (1904), seiring dengan pesatnya perkembangan aplikasi teknik dari aliran melintasi bluff body ini seperti aplikasi pada heat exchanger, bangunan penyangga jalan tol dan bangunan lepas pantai. Penelitian ini terfokus pada bilangan Reynolds tinggi sesuai dengan kebutuhan aplikasi teknik yang ada. Penelitian ini membahas tentang pengendalian pasif pada bluff body berupa silinder sirkular dengan metode penambahan bodi pengganggu pada masing – masing bagian upstream dari tiga buah silinder sirkular utama yang tersusun secara equilateral triangular dan variasi jarak S/D dari susunan ketiga buah silinder tersebut. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan numerik. Tujuan dari penelitian ini secara eksperimen adalah mengetahui efektifitas teknik pengontrolan pasif lapis batas dari fluida, pengaruh blockage ratio terhadap kecepatan rata – rata pada Re konstan, menganalisis pola aliran pada permukaan silinder melalui koefisien pressure drag dan koefisien pressure. Sedangkan tujuan penelitian secara numerik untuk mengetahui efek blockage melalui visualisasi aliran yang terbentuk, sehingga dapat juga diketahui karakteristik wake yang terbentuk pada ketiga buah silinder yang tersusun secara equilateral triangular dengan penambahan dua buah pengganggu berbentuk silinder sirkular pada bagian upstream masing – masing silinder utama. Penelitian secara eksperimen diawali dengan kalibrasi alat ukur dilanjutkan pengambilan data dengan mengukur tekanan yang terjadi sepanjang kontur silinder yang dipasang pressure tap dengan memutar silinder dari 00 – 1800 pada interval 50, kemudian mengukur profil kecepatan aliran dimulai dari dinding atas saluran uji sampai dinding bawah dengan interval 5 mm. Penelitian secara numerik diawali dengan tahap pre-processing yang meliputi pembuatan domain, mesh dan menentukan kondisi batas menggunakan CFD komersial Gambit 2.4.6, dilanjutkan tahap processing diawali dengan memasukkan parameter yang diperlukan untuk proses pengambilan data kemudian di running menggunakan CFD komersial Fluent 6.3.26. Tahap akhir adalah tahap post-processing yang merupakan tahap pengolahan data – data hasil running baik dalam bentuk visualisasi kontur maupun data kuantitatif yang kemudian diolah dalam bentuk grafik. Melalui penambahan dua buah pengganggu pada masing – masing bagian upstream dari bluff body utama dan variasi jarak S/D terhadap ketiga buah silinder yang tersusun secara equilateral triangular diharapkan dapat mempengaruhi besarnya reduksi terhadap gaya drag yang terbentuk sehingga dapat meningkatkan pressure drop. Dari hasil pengambilan data baik secara numerik maupun eksperimen menunjukkan adanya penurunan koefisien drag karena adanya penambahan silinder pengganggu (inlet disturbance body) pada bagian upstream masing – masing silinder dari kelompok silinder yang tersusun secara equilateral triangular. Koefisien drag terendah terjadi pada jarak stagger S/D = 2,5 yang masih termasuk ke dalam kelompok medium gap spacing dimana pengaruh antar silinder masih sangat kuat. Hal ini juga dijelaskan pada penelitian Gu dan Sun (2000). Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa dengan melakukan pengendalian pasif melalui penambahan silinder pengganggu efektif dalam upaya mereduksi gaya drag. ========================================================================================================== External flow across bluff body has developed rapidly after the discovery of the concept of boundary layer by Ludwig Prandtl (1904), along with the rapid development of engineering applications of flow across bluff body, such as the heat exchanger applications, highways building and offshore buildings. This study focused on high Reynolds number according to the needs of existing engineering applications. This study discusses the passive control of the bluff body in the form of a circular cylinder with a method of adding inlet disturbance body on each upstream section of the three main circular cylinders arranged in equilateral triangular and variations within the S / D of the third arrangement of the cylinders. This research was carried out experimentally and numerically. The purpose of this study was to determine the effectiveness of the experimental techniques of passive control of the fluid boundary layer, the effect of blockage ratio to average speed at constant Re, analyze the flow pattern on the surface of the cylinder through the pressure drag coefficient and the pressure coefficient. While the purpose of the study numerically to determine the effect of blockage through flow visualization formed, so it can also be known characteristics of the wake that formed on three cylinders are arranged in equilateral triangular with the addition of two circular cylinder inlet disturbance body on the upstream part of each main cylinder. Experimental research begins with the calibration of measuring instruments, then collect data by measuring the pressure that occurs along the contour of the cylinder fitted with a rotating cylinder pressure tap of 00-1800 at intervals of 50, then measure the flow velocity profile starting from the top wall of the test section until the bottom wall at intervals of 5 mm. Numerically study begins with the pre-processing stage that includes domain manufacture, manufacture of mesh and determine the boundary conditions using commercial CFD Gambit 2.4.6, then continue processing stage begins by entering parameters - parameters required for the retrieval of data later in the running using commercial CFD Fluent 3.6.26. The final stage is the post-processing stage which is the stage of data processing from the results of running either in the form of contour visualization and quantitative data are then processed in the form of graphs. Through the addition of two circular cylinder inlet disturbance body on each upstream section of the main body bluff and variations within the S / D of the three cylinders are arranged in equilateral triangular expected to affect the magnitude of the reduction of the drag force is formed so as to increase the pressure drop. From the captured data both numerically and experimentally showed a decrease in drag coefficient due to the addition of inlet disturbance body on the upstream of each cylinder in a group of cylinder arranged in equilateral triangular. Lowest drag coefficient occurs at a distance stagger S / D = 2.5 which still belongs to the group of medium gap between the cylinder spacing where the influence is still very strong. It is also clear from the research Gu and Sun (2000). It can be concluded that the passive control through the addition of an effective inlet disturbance body in an attempt to reduce the drag force.

Item Type: Thesis (Masters)
Additional Information: RTM 620.106 4 Har s
Uncontrolled Keywords: bluff body; pressure tap; silinder pengganggu; tiga body dikonfigurasi equilateral triangular; profil kecepatan
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ935 Pipe--Fluid dynamics.
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User: - Taufiq Rahmanu
Date Deposited: 25 Jun 2019 07:23
Last Modified: 25 Jun 2019 07:23
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/63253

Actions (login required)

View Item View Item