Pengujian Aliran Fluida (angin) di Sisi Luar Penampang Berupa Mobil Menggunakan Software Solidworks

BAB I

PRE-PROCESSING

Pre Processing adalah penjelasan langkah-langkah pengujian analisa dari awal sampai selesainya suatu analisa. Analisa yang dilakukan pada proses ini adalah analisa         External Flow Simulation. External Flow simulation adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui aliran fluida diluar sebuah penampang. Penampang yang dipakai adalah penampang berbentuk kubus menyerupai bentuk mobil. Jenis fluida yang digunakan yaitu fluida angin (air). Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui velocity (kecepatan), dencity (kerapatan) dari fluida yang akan diuji. Fluida yang digunakan pada pengujian ini adalah fluida gas udara (angin).  Berikut ini adalah keterangan pengujian yang akan dilakukan:

·         Tipe Fluida                       : Gases-Air (angin)

·         Kecepatan Fluida             : 30 m/s

·         Flow Tipe                         : Laminar & Turbulen Only

·         Tipe Penampang              : Kubus Potongan (Berbentuk Body Mobil)

Dibawah ini adalah langkah-langkah dari gambar serta penjelasannya:

·         Gambar diatas merupakan langkah yang digunakan untuk membuka file yang akan digunakan pada external flow simulation.

·         Pilih Ext 6 kemudian tekan Open.

1.1       Memulai Simulasi

·         Untuk memulai simulasi pilih toolbar Flow Simulation kemudian pilih Wizard.

·         Sehingga muncul seperti gambar dibawah.

·         Pada kolom configuration name, ganti sesuai dengan yang diinginkan.

·         Kemudian tekan next.

·         Sehingga muncul seperti gambar dibawah.

·         Pada unit system pilih manggunakan satuan SI dan rubah Temparature menjadi satuan ^oC

·         Tekan Next

·         Sehingga muncul seperti gambar dibawah.

·         Pada Analysis tipe pilih metode simulasi sebagai External

·         Tentukan Reference axis sesuai dengan arah aliran fluida dengan benda kerja. Dimana pada simulasi ini menggunakan sumbu X

·         Tentukan jenis fluida yang digunakan, dimana fluida yang digunakan adalah fluida udara (Air) kemudian tekan  Add

·         Tentukan Flow characteristic dimana digunakan Laminar and Turbulen

·         Kemudian tekan Next

·         Tekan Next karena parameter nya tidak ditentukan.

·         Selanjutnya rubah parameter Temperature menjadi 30^oC

·         Rubah Velocity in x dirextion menjadi -30 m/s

·         Tekan Next

·         Langsung tekan Finish

1.2       Menentukan Batas Pengujian

·         Pada simulasi yang dilakukan, penting untuk menentukan batasan simulasi yang akan dijalankan. Fungsinya adalah untuk mempermudah pengujian dan membatasi detail program simulasi yang akan dijalankan.

·         Langkahnya adalah memilih menu Flow Simulation Edit kemudian pilih Computational Domain. Klik kanan kemudian pilih Edit Definition

·         Tentukan batasan pengujuran yang akan dilakukan. Bagian belakang dari benda kerja sengaja dibuat lebuh panjang untuk memperlihatkan efek simulasi yang akan terjadi.

1.3       Menentukan Goals

·         Untuk menentukan goals, klok kanan pada menu goals kemudian pilih Insert surface goals

·         Kemudian akan muncul seperti gambar dibawah.

·         Pada Selection  pilih bagian pada benda uji yang akan mengalami benturan langsung fluida.

·         Pilih Parameter yang ingin digunakan yaitu: Total Pressure, Temperature, Dencity, Velicity dan Velocity (X).

·         Pilih pada menu Average

·         Kemudian tekan OK

  

BAB II

SOLVER-SOLUTION

            Didalam menjalankan simulasi, software menggunakan rumus-rumus perhitungan sederhana untuk mengolah proses simulasi sehingga mendapatkan hasil yang sesuai. Berikut ini akan dijelaskan solver solution yang digunakan oleh software untuk menghitung hasil simulasi.

2.1       Kerapatan (Dencity)

Kerapatan (density). Kerapatan atau density dinyatakan dengan ρ (ρ adalah huruf kecil Yunani yang dibaca “rho”), didefinisikan sebagai mass per satuan volume. ρ = (2-1) dimana ρ = kerapatan (kg/m3) m = massa benda (kg) v = volume (m3) Pada persamaan 2-1 diatas, dapat digunakan untuk menuliskan massa, dengan persamaan sebagai berikut : M = ρ v [ kg ] (2-

2.2       Jenis Aliran Fluida Dinamis Dan Penerapan Hukum Dasar Fluida Dinamis

Hidrodinamika merupakan ilmu yang mempelajari tentang fluida bergerak. Sebelum mempelajari fluida bergerak perlu diketahui fluida ideal dan jenis-jenis aliran fluida.

·         Fluida Ideal

Fluida ideal adalah fluida yang tidak kompresibel, berpindah tanpa mengalami gesekan, dan alirannya stasioner.

Tidak kompresibel, artinya bahwa dengan adanya perubahan tekanan, volume fluida tidak berubah.

Tidak mengalami gesekan, artinya bahwa pada saat fluida mengalir, gesekan antara fluida dengan dinding tempat mengalir dapat diabaikan.

Aliran stasioner, artinya tiap partikel fluida mempunyai garis alir tertentu dan untuk luas penampang yang sama mempunyai laju aliran yang sama.

·         Jenis Aliran Fluida

Ada beberapa jenis aliran fluida. Lintasanyang ditempuh suatu fluida yang sedang bergerak disebut garis alir. Berikut ini beberapa jenis aliran fluida.

Aliran lurus atau laminer yaitu aliran fluida mulus. Lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama lain dengan mulus. Pada aliran ini partikel fluida mengikuti lintasan yang mulus dan lintasan ini tidak saling bersilangan. Aliran laminer dijumpai pada air yang dialirkan melalui pipa atau slang.

Aliran turbulen yaitu aliran yang ditandai dengan adanya lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran. Aliran turbulen sering dijumpai di sungai-sungai dan selokan-selokan.

·         Persamaan Kontinuitas

Debit aliran yaitu besaran ybng merupakan laju volume atau jumlah volume fluida yang mengalir persatuan waktu

Mengingat volume fluida yang mengalir merupa-kan perkalian antara luas penampang dengan jarak aliran fluida debit dapat dirumuskan sebagai berikut.

 ·         Hukum Bernoulli

Hukum Bernoulli menyatakan hubungan besaran fluida dalam pipa antara tekanan, ketinggian, dan laju dinamika. Hukum Bernoulli dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

·         Penerapan Hukum Dasar Fluida Dinamis

1. Persamaan Kontinuitas

Slang Penyemprotan       
Ujung slang ditekan yang berarti memperkecil penampang agardiperoleh laju aliran yang lebih besar.

Penyempitan Pembuluh Darah  
Pada pembuluh darah yang mengalami penyempitan, laju aliran darah pada pembuluh yang menyempit akan lebih besar daripada laju aliran pada pembuluh normal.

2.3       Runing Program

            Selanjutnya adalah penjelasan runing program. Software secara otomatis menjalani perhitungan untuk mendapatkan hasil yang sesuai.

·         Setelah selesai menginput data pada simulasi, selanjutya menjalani simulasi (running) untuk mengetahui hasil dari simulasi secara keseluruhan.

·         Kemudian muncul seperti gambar dibawah.

·         Selanjutnya tekan Run

·         Komputer akan melaksanakan perhitngan menggunakan logika-logika pemrograman yang ada.

·         Tunggu sampai proses selesai (Finish)

BAB III

POST-PROCESSING

Post processing merupakan langkah yang digunakan untuk menjelaskan hasil simulasi yang dijalankan. Hasil simulasi yang akan diperlihatkan adalah Pressure, Velocity, Velocity X, Temperature dan Density. Pada lankah ini terdapat beberapa simulasi yang dijalani yaitu:

1.      Cut Plots merupakan langkah untuk menampilkan hasil simulasi didalam pipa. Fluida dalam pipa akan tampak alirannya.

2.      Flw Trajectories merupakan langkah yang digunakan untuk mengetahui alir dari fluida (angin) yang mengenai benda uji pada simulasi. Banyaknya aliran fluida pada penampang bisa ditentukan. Semakin banyak maka semakin akurat simulasi.

3.1       Cut Plots

·         Dengan menampilkan result.

·         Pada simulasi kali ini akan menampilkan result berupa Cut plots yang masing- masing  result memperlihatkan Pressure, Velocity, Velocity X, Temperature dan Density

·         Langkah selanjutnya yaitu klik kanan pada Cut plots kemudian tekan Insert

·         Akan muncul seperti gambar dibawah

·         Langsung saja tekan OK

1.      Pressure (Pa)

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari Pressure (Pa). Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Pressure (Pa) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki tekanan sebesar: 101786,77 Pa dan fluida yang tekanan nya lebih rendah ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki tekanan sebesar 101784,84 Pa

2.      Temperature ^oC

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari Temperature (^oC) Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Temperature (^oC) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki temperatur sebesar: 20,48^oC dan fluida yang temperature nya lebih rendah ditandakan dengan warna biru yaitu sebesar 19,90^oC

3.      Density (Kg/m³)

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari Density (kerapatan). Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Kerapatan (density) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki kecepatan sebesar: 786,88 kg/m³ dan fluida yang diam ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki kecepatan 784,42 kg/m³

4.      Velocity (m/s)

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari velocity. Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Kecepatan (velocity) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki kecepatan sebesar: 33,74m/s dan fluida yang diam ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki kecepatan o m/s (tidak bergerak).

5.      Velocity X (m/s)

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari velocity. Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Kecepatan (velocity) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki kecepatan sebesar: 5,85 m/s dan fluida yang diam ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki kecepatan -33,2 m/s (tidak bergerak). Hasil pengujian yang didapatkan minus dikarenakan aliran fluida berlawanan arah sumbu x.

3.2       Flow Trajectories

·         Dengan menampilkan result.

·         Pada simulasi kali ini akan menampilkan result berupa Flow Trajectories yang masing- masing  result memperlihatkan Pressure, Velocity, Velocity X, Temperature dan Density

·         Langkah selanjutnya yaitu klik kanan pada Flow Trajectories kemudian tekan Insert

·         Akan muncul seperti gambar dibawah

·         Pilih Front Plane untuk memperlihatkan tampak depan pengujian.

·         Kemudian pada Ploting Points juga masukkan Flow sebanyak 250

1.      Pressure (Pa)

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari Pressure (Pa). Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Pressure (Pa) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki tekanan sebesar: 101766,77 Pa dan fluida yang tekanan nya lebih rendah ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki tekanan sebesar 100784,84 kg/m³

·         Tekanan fluida tertinggi didapatkan pada bagian benda yang pertamakali mendapatkan sentuhan yaitu pada bagian depan benda yang menyerupa bentuk mobil. Pada bagian belakang benda terjadi turbulent yaitu merupakan arah gerak angin berputar-putar pada suatu penampang.

2.       Temperature

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari Temperature (^oC) Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Temperature (^oC) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki temperatur sebesar: 20,48^oC dan fluida yang temperature nya lebih rendah ditandakan dengan warna biru yaitu sebesar 19,90^oC

·         Temperature tertinggi ditunjukkan pada bagian belakang benda kerja yang berwarna merah.

3.      Density (Kerapatan)

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari Density (kerapatan). Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Kerapatan (density) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki kecepatan sebesar: 1,21 kg/m³ dan fluida yang diam ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki kecepatan 1,20 kg/m³

·         Kerapatan fluida tertinggi terjadi pada ujung benda kerja yang mengalami awal dampak hembusan angin. Disana terlihat kerapatan paling tinggi.

4.      Velocity (Kecepatan)

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari velocity. Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Kecepatan (velocity) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki kecepatan sebesar: 33,74m/s dan fluida yang diam ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki kecepatan o m/s (tidak bergerak).

·         Kecepatan tertinggipada fluida ditunjukkan oleh fluida yang tidak mengalami benturan langsung dengan benda uji.

5.      Velocity X

·         Akan tampak gambar yang menunjukkan data dari velocity. Terdapat range angka yang menyatakan posisi dan value yang didapatkan pada pengujian.

·         Kecepatan (velocity) fluida tertinggi dinyatakan dengan warna merah yaitu memiliki kecepatan sebesar: 5,85 m/s dan fluida yang diam ditandakan dengan warna biru yaitu memiliki kecepatan -33,2 m/s (tidak bergerak). Hasil pengujian yang didapatkan minus dikarenakan aliran fluida berlawanan arah sumbu x.

3.3       Kesimpulan

            Simulasi ini menggunakan benda uji berbentuk body kendaraan yang kemudian dikenakan tumbukan angin dari arah depan sehingga diketahui hasilnya. Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui Pressure (tekanan), Temperature (suhu), Density (Kerapatan, Velocity (Kecepatan) dan Velocity X (Keceptan pada sumbu X) pada pengujian atau simulasi yang telah dilakukan. Simulasi ini menggunakan benda uji berbentuk body kendaraan yang kemudian dikenakan tumbukan angin dari arah depan sehingga diketahui.

            Data-data yang digunakan pada pengujian ini adalah data suhu fluida sebesar 30^oC, kecepatan fluida 30 m/s, jenis fluida: Angin (Air). Data tersebut dimasukkan pada pengujian sehingga didapatkan hasil pengujian yang dihitung menggunakan rumus-rumus pada komputer. Result dati pengujian menampilkan cut plots dan Flow Trajectories. Sehingga bisa dibandingkan hasil yang didapatkan kedua result tersebut.