UTS Komputasi Teknik - Profil Kecepatan dan Hambatan

Perbandingan Profil kecepatan aliran laminer pada plat datar secara numerik dan analisis
Analisis:

Menurut  JP Holman di dalam bukunya yang berjudul “Heat Transfer”, aliran laminar ditentukan dengan batasan Re sebelum menjadi transisi pada plat datar  sebesar 5×10^5, Sedangkan rumus kecepatan profil dapat menggunakan pendekatan dari White, Frank M pada buku “Fluid Mechanics 4th” dengan persamaan
Keterangan
u adalah kecepatan profil fluida pada tinggi y
U adalah kecepatan maksimum
y adalah tinggi dari plat datar
δ adalah boundary layer



Analisa Numerik :
Untuk melakukan analisa secara numerik digunakanlah software CFDsof sehingga di dapatkan data berupa kecepatan yang kemudian dibuat persamaannya dan dibuat ke dalam program makro VB.

• Pembuatan Model

• Identifikasi Wall

Hijau adalah wall 1, kuning adalah simetris, hijau adalah inlet kemudian merah adalah outlet

• Pembuatan Segmen dan Pemberat

Arah X digunakan 1 segmen dengan panjang dari 0-1 dan cell  sebesar 78 dengan pemberat 3, sedangkan untuk arah Y digunakan 1 segmen dengan panjang 0-0.1 dan cell 48 serta pemberat

• Kondisi sepadan: dengan memasukkan nilai kecepatan U sebesar 0.01 m/s.
• Konstanta Fisikan: penggunaan fluida air dengan masa jenis 1000 kg/m^3 dan viskositas dynamic 9 x 10^-4 kg.m/s
• Kemudian dilakukan iterasi hingga nilai menjadi konvergen. 
• Residu

Hasil Simulasi

• Vektor Kecepatan

• Kecepatan-U

• Vektor Kecepatan U

• Besar Kecepatan (Beberapa Node)

• Profil Kecepatan V (Beberapa Node)

• Sheer Stress Arah X

• Menampilkan Data Sheer Stress

• Menampilkan Data Profil Kecepatan

Data ini dibuka sampai cell terakhir dengan cara menekan tombol enter berkali-kali.

• Penentuan Batas Laminar

Dari gambar simulasi yang di dapat, kemudian dibuatlah batas-batasaliran, yaitu aliran laminar, aliran transisi, dan aliran turbulensi. 

Setelah terbentuk profil kecepatan dan boundary layer, maka di dapat nilai panjang batas laminar adalah sekitar 0.14 meter. Dan dari hasil kecepatan setiap cell kemudian dibuat sebagai acuan dalam pembuatan program menggunakan visual basic.

Pembuatan Program Visual Basic

Diasumsi pada node 4 untuk pembuatan program laminer






Hasil program ketika dijalankan:
 


dengan listing program sebagai berikut: