Simulasi Fluida (CFD)

21 11 2008

Menyambung dari article sebelumnya, bahwa simulasi arus laut di luar pipa dapat menimbulkan VIV (Vortex Induced Vibration), hal ini dapat diketahui melalui salah satu pemrograman finite element. Vortex sendiri adalah fenomena turbulensi arus akibat perbedaan tekanan. Bila suatu pipa terekspos oleh aliran/arus dari suatu fluida (Angin, arus laut, dll) maka akan timbul vortex di belakang pipa dan pada keadaan tertentu (eg.bilangan Reynold > 20.000) maka akan timbul vibrasi/getaran.

Pada kondisi dimana nilai redaman nol, dapat dipastikan bila frekuensi natural pipa sama dengan frekuensi aliran fluida maka vibrasi mencapai harga tak terhingga. Hal tersebut dapat dijelaskan melalui:

daf

Dari persamaan inilah harga respon dinamik/defleksi/vibrasi diperoleh. (Mario Paz, Structural Dynamic).

DAF (Dynamic Amplification Factor) akan mencapai harga tak terhingga bila r (rasio frekuensi) sm dgn nol.

Kembali ke Simulasi Aliran melalui program berbasis finite element. Salah satunya adalah CFD (Computational Fluid Dynamic), penggunaan CFD susah2 gampang, artinya kita harus sabar dan mau untuk belajar secara bertahap. Bukan apa2, hasil output program sangat dipengaruhi oleh input awal, dimana bila sekali kita melakukan kesalahan pada awal pendefinisian model maka hasilnyapun juga akan salah. He3, saya jadi ingat teman saya anak mesin, kebetulan dia jg melakukan TA melalui program ini, malahan untuk nge”run” model dia butuh 1s/d2 hari hanya untuk menunggu output nya. Maklum modelnya udah 3Dimensi dan rumit. CFD ini ada 3 tahap utama:

  1. Pre-processor :
     pendefinisian geometri
     mesh generation
     pendefinisian boundary conditions dan continuum
  2. Solver :
     penaksiran variabel aliran yang tidak diketahui
     melakukan proses diskritisasi perhitungan
  3. Post-processor (melalui FLUENT 6.2.16)
     menampilkan output dari iterasi perhitungan solver secara visual/tabel

Diagram Alir CFD ditunjukkan, sbb:

Diagram Alir CFD

Karakteristik pemodelan:

•Dimensi Ruang (2D)

  • P X T : 3,75 X 1,25 m2
  • D : 0,25 m
1 cell
4 face
Tipe mesh : trihedral (wedge)
Tipe continuum : fluida
•Uji terhadap aliran dengan model viscous RSM (Reynolds Stress Model)
•Definisi material continuum  :  air fasa cair
Kondisi batas:
  1. Aliran masuk  : velocity inlet (biru) = 1,571 m/s
  2. Dinding : stationery wall (putih)
  3. Aliran keluar  : outflow (merah)

Stream Line

 

Total Pressure

Kesimpulan:

·Respon amplitudo mencapai maksimum saat rasio frekuensi sama dengan satu.
·Respon amplitudo sangat dipengaruhi oleh besar DAF yang bergantung pula pada besar nilai rasio dan koefisien redaman.
·Semakin besar koefisien redaman maka akan memperkecil besar respon amplitudo pipa.
·Semakin besar kecepatan total partikel maka akan memperbesar respon amplitudo pipa.

Hasil output CFD dalam melakukan simulasi aliran fluida di belakang pipa sanggup memberikan informasi akurat.

(CJP-211108)

Actions

Information




%d bloggers like this: