Studi Numerik Pengaruh Panjang dan Ketebalan Plat Splitter Terhadap Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular Tunggal pada Bagian Downstream

Hajjar, Shaffina (2026) Studi Numerik Pengaruh Panjang dan Ketebalan Plat Splitter Terhadap Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular Tunggal pada Bagian Downstream. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007221051-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (8MB) | Request a copy

Abstract

Interaksi antara aliran fluida dan objek padat merupakan salah satu fenomena penting dalam bidang teknik, khususnya pada aliran yang melintasi bluff body seperti silinder sirkular. Interaksi aliran ini menyebabkan terjadinya separasi aliran yang memicu fenomena vortex shedding, sehingga meningkatkan gaya hambat (drag), fluktuasi gaya angkat (lift), serta berpotensi menimbulkan getaran pada struktur. Salah satu metode passive flow control yang banyak digunakan untuk mengurangi fenomena tersebut adalah pemasangan splitter plate pada bagian downstream silinder. Efektivitas metode ini dipengaruhi oleh parameter geometris splitter plate, khususnya panjang dan ketebalan, sehingga diperlukan kajian untuk menentukan konfigurasi yang memberikan performa aerodinamika paling optimum. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi panjang dan ketebalan splitter plate terhadap karakteristik aliran di sekitar silinder sirkular serta menentukan konfigurasi yang paling optimum. Simulasi numerik dilakukan menggunakan ANSYS Fluent 2025 R1 dengan pendekatan aliran tak tunak dua dimensi (unsteady 2D) menggunakan model turbulensi k–ω Shear Stress Transport (SST). Variasi yang digunakan meliputi rasio panjang splitter plate (L/D) sebesar 0,5; 1; 1,5; dan 2, dengan rasio ketebalan (T/D) sebesar 0,08 dan 0,14 serta gap ratio (G/D) sebesar 0,14 pada silinder sirkular berdiameter 36 mm. Parameter yang dianalisis meliputi distribusi koefisien tekanan (Cp), profil kecepatan, koefisien drag (Cd), koefisien gaya angkat berfluktuasi (Cl’), bilangan Strouhal (St), serta visualisasi kontur tekanan statis, velocity magnitude, streamline, turbulent intensity, dan vorticity magnitude. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konfigurasi splitter plate dengan panjang L/D = 1,5 dan ketebalan T/D = 0,14 merupakan konfigurasi yang paling optimum dalam meningkatkan performa aerodinamika silinder sirkular. Konfigurasi tersebut menghasilkan peningkatan base pressure coefficient (Cbp) dari −1,43 pada silinder polos menjadi −1,06, penurunan drag coefficient (Cd) dari 1,31 menjadi 1,04 atau sebesar 20,61%, serta penurunan Strouhal number (St) dari 0,217 menjadi 0,141 atau sebesar 35,02%. Peningkatan performa tersebut menunjukkan bahwa konfigurasi tersebut mampu meningkatkan tekanan dasar, menunda pembentukan vortex shedding, mempersempit daerah wake, serta menghasilkan karakteristik aliran yang lebih stabil sehingga reduksi gaya hambat menjadi lebih efektif dibandingkan konfigurasi lainnya.

===============================================================================================================================

The interaction between fluid flow and solid bodies is one of the fundamental phenomena in engineering, particularly for flows around bluff bodies such as circular cylinders. This interaction induces flow separation, leading to vortex shedding, which increases drag force, fluctuating lift force, and may cause structural vibrations. One of the most widely adopted passive flow control methods to mitigate these phenomena is the installation of a splitter plate downstream of the cylinder. The effectiveness of this method is strongly influenced by the geometric parameters of the splitter plate, particularly its length and thickness. Therefore, a comprehensive investigation is required to determine the optimum configuration for improving aerodynamic performance. This study aims to investigate the effects of splitter plate length and thickness on the flow characteristics around a circular cylinder and to identify the optimum configuration. Numerical simulations were performed using ANSYS Fluent 2025 R1 with a two-dimensional unsteady flow approach and the k–ω Shear Stress Transport (SST) turbulence model. The splitter plate length ratios (L/D) investigated were 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0, while the thickness ratios (T/D) were 0.08 and 0.14 with a gap ratio (G/D) of 0.14 for a circular cylinder with a diameter of 36 mm. The evaluated parameters included the pressure coefficient (Cp) distribution, velocity profile, drag coefficient (Cd), fluctuating lift coefficient (Cl′), Strouhal number (St), and flow-field visualizations consisting of static pressure, velocity magnitude, streamlines, turbulent intensity, and vorticity magnitude contours. The results indicate that the splitter plate configuration with L/D = 1.5 and T/D = 0.14 provides the optimum aerodynamic performance. This configuration increases the base pressure coefficient (Cbp) from −1.43 for the plain cylinder to −1.06, reduces the drag coefficient (Cd) from 1.31 to 1.04 (20.61%), and decreases the Strouhal number (St) from 0.217 to 0.141 (35.02%). These improvements demonstrate that the selected configuration enhances the base pressure, delays vortex shedding, narrows the wake region, and produces a more stable flow field, resulting in a more effective drag reduction than the other configurations.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Coefficient Pressure, Reduksi Gaya Hambat, Silinder Sirkular, Splitter Plate, Strouhal Number, Velocity Profile
Subjects:	T Technology > T Technology (General) T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521 Aerodynamics, Hypersonic.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering
Depositing User:	Shaffina Hajjar
Date Deposited:	29 Jul 2026 07:09
Last Modified:	29 Jul 2026 07:09
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/139156

Actions (login required)

View Item