Sudirman, - (2015) Karakteristik drag pada silinder annular fin dengan variasi jarak antar fin. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
2113202011-Undergraduate.pdf Download (8MB) | Preview |
Abstract
Fluida yang mengalir melewati suatu objek akan memberikan pengaruh yang
cukup signifikan berupa lift force dan drag force pada permukaan benda tersebut.
Hal ini sangat dipengaruhi oleh kecepatan aliran free-stream, profil aliran, kondisi
permukaan benda, bentuk maupun orientasi benda yang dilintasi. Salah satu bentuk
benda yang banyak ditemui pada dunia industri adalah silinder dengan annular fin,
dimana penggunaannya adalah sebagai pendingin udara internal combustion engine
dan alat penukar kalor. Pengamatan dengan metode numerik dapat digunakan untuk
menganalisa aliran di sekitar silinder dengan annular fin dan membandingkannya
dengan hasil metode eksperimen.
Benda uji berupa silinder sirkular diameter 25 mm ditambahkan annular fin
pada permukaannya dengan tebal fin 2 mm. Pengaruh jarak antar fin dengan variasi
10 mm, 14 mm, dan 18 mm terhadap karakteristik drag dan struktur aliran yang
terjadi di permukaan fin dan daerah wake diamati dengan metode simulasi numerik
menggunakan software Fluent 6.3 dan eksperimen pada open-circuit sub sonic wind
tunnel dengan bilangan Reynolds 2,5 x 104 berdasarkan diameter silinder dan
kecepatan rata-rata inlet. Pengukuran kecepatan dilakukan dengan menghubungkan
total pressure tube ke transducer pada jarak 4d dari sumbu silinder di daerah
downstream. Sedangkan gaya drag didapatkan dengan pengukuran secara langsung
menggunakan external force balance. Model 3D-steady flow Reynolds Averaged-
Navier Stokes (RANS) dan RNG k-ε dipilih sebagai turbulence model yang
digunakan untuk simulasi numerik. Silinder bersirip yang diamati dan bentuk
saluran yang digunakan merupakan bentuk benda yang simetris, maka untuk
simulasi numerik digunakan symmetry boundary.
Total drag terbesar terjadi pada silinder bersirip dengan fin pitch 10 mm
kemudian 14 mm, 18 mm, dan silinder sirkular. Hal ini dipertegas dengan profil
kecepatan hasil eksperimen dan simulasi numerik yang menunjukkan bahwa daerah
wake di belakang silinder bersirip dengan fin pitch 10 mm lebih luas dibandingkan
silinder sirkular dan silinder bersirip lainnya. Semakin rapat jarak antar fin, separasi
aliran yang terjadi pada ruang antar fin terjadi lebih awal. Letak titik separasi di
permukaan silinder sirkular terjadi pada titik 119o dan pada permukaan silinder
bersirip dengan jarak antar fin 10 mm, 14 mm, dan 18 mm masing-masing pada
titik 112o, 113o, dan 115o. Ketika jarak antar fin meningkat, posisi separasi aliran
dan vorteks di permukaan fin bergerak mendekat ke daerah di belakang silinder.
Hal ini menunjukkan bahwa udara tidak mengalir dengan baik pada daerah tersebut
untuk fin pitch yang sempit.
==========================================================================================================
The fluid flows through an object will provide significant influence in the
form of lift force and drag force on the surface of the object. It is highly influenced
by the free-stream flow velocity, flow profile, object surface conditions, form and
orientation of the object crossed. One of the objects widely used in industry is a
cylinder with annular fin, where its use is as an air conditioner internal combustion
engine and a heat exchanger. Observations by numerical methods can be used to
analyze the flow around a cylinder with annular fins and compare it with the results
of the experimental method.
The cylindrical test object with diameter of 25 mm is added annular fin on its
surface with fin thickness 2 mm. The influence of fin pitch variations of 10 mm, 14
mm, and 18 mm on the characteristics of drag and flow structures that occur on the
surface of the fin and wake area observed by the method of numerical simulation
using FLUENT 6.3 software and experiment in open-circuit sub-sonic wind tunnel
with Reynolds numbers based on the cylinder diameter and average velocity inlet
is 2.5 x 104. Velocity measurement is done by connecting the total pressure tube to
transducer at a distance 4d of the cylinder axis in the downstream area. While the
drag force is obtained by direct measurement using an external force balance. 3D
models-steady flow Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) and RNG k-ε
chosen as the turbulence model for numerical simulation. On this observations,
finned cylinders and form channels that used a form of symmetrical objects, then
for numerical simulation used the symmetry boundary.
The greatest drag total accoured on the finned cylinder with a fin pitch of 10
mm then 14 mm, 18 mm, and a circular cylinder. This is confirmed by experimental
and numerical simulations results of velocity profiles indicate that the wake region
behind the cylinder fins with fin pitch of 10 mm wider than the circular cylinder
and other finned cylinder. When the fin pitch increased, flow separation that occurs
in the space between the fin occurs earlier. The location of the separation point on
the surface of a circular cylinder occurs at the point on the surface 119o and the
finned cylinder with fin pitch of 10 mm, 14 mm, and 18 mm respectively at the
point of 112o, 113o, and 115o. When the fin pitch increased, the position of flow
separation and vortex at the surface of the fin moved to the leeward side. The result
shows that the air does not flow well to the leeward side.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Additional Information: | RTM 620.106 4 Sud k |
| Uncontrolled Keywords: | Silinder bersirip; karakteristik drag; annular fin; fin pitch |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis |
| Depositing User: | - Taufiq Rahmanu |
| Date Deposited: | 25 Jun 2019 07:37 |
| Last Modified: | 25 Jun 2019 07:37 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/63255 |
Actions (login required)
 |
View Item |