Analisa Pengaruh Debit Aliran Terhadap Penurunan Tekanan dan Laju Kebocoran Melalui Dua Plat Sejajar dengan Metode CFD

MARETA DANAR PURWITO AJI, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc., Ph.D

2014 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Ilmu mekanika fluida memegang peranan penting dalam menunjang perkembangan ilmu biomedical. Salah satu peran ilmu mekanika fluida dalam dunia biomedical adalah analisa kasus kebocoran pembuluh darah pada penderita demam berdarah. Kebocoran pembuluh darah pada penderita demam berdarah karena terinfeksi virus dengue adalah masalah yang cukup kompleks sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut. Computational Fluid Dynamic (CFD) adalah sebuah metode komputasi yang memanfaatkan program yang ada pada komputer untuk menyelesaikan persamaan – persamaan yang berkaitan dengan mekanika fluida. Metode CFD sangat cocok untuk melakukan analisa terhadap penelitian yang membutuhkan biaya mahal dan mempunyai resiko tinggi jika dilakukan dengan eksperimen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh debit aliran terhadap penurunan tekanan dan laju kebocoran dengan metode CFD. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah medium dua plat sejajar, digital flow meter dan digital pressure gauge. Variasi debit yang dilakukan berkisar antara 1 L/m sampai 4 L/m untuk menjaga aliran agar tetap dalam kondisi laminer. Hasil ekperimen akan digunakan untuk melakukan validasi terhadap hasil komputasi. Setelah melakukan validasi, langkah selanjutnya adalah melakukan simulasi pada sistem dengan dua lubang kebocoran dengan diameter masing – masing sebesar 5 mm dengan jarak sebesar 25 cm pada pada plat bagian bawah. Simulasi dilakukan dengan menggunakan software FLUENT 6.3. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa pada aliran fluida melalui dua plat sejajar, debit aliran berbanding kuadratis dengan penurunan tekanan dan berbanding lurus dengan laju kebocoran. Pemodelan terhadap aliran melewati dua plat sejajar dapat didekati dengan menggunakan diameter hidrolis dan menghasilkan deviasi sebesar 3,32% terhadap hasil ekperimen. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pola aliran laminer fully developed akan berubah seketika menjadi tidak beraturan ketika melewati lubang kebocoran.

Fluid mechanics plays an important role in supporting the development of biomedical science. One of the role of this science in biomedical is the analysis of the case of vascular leakage in patients with dengue fever. Vascular leakage in patients with dengue fever as dengue virus infection is a fairly complex issue that needs further research. Computational Fluid Dynamic (CFD) is a computational method that utilizes existing programs on the computer to solve equations related to fluid mechanics. CFD method is suitable for analyzing the research that is expensive and has a high risk if it is performed by an experiments. This study aims to determine the effect of flow rate on pressure drop and leak rate with CFD method. Some tools that used in this study is the medium of two parallel plates, digital flow meter and a digital pressure gauge. Variations discharge conducted between 1 L / m to 4 L / m to keep the flow to remain laminar condition. The results of the experiment will be used to validate the computational results. After performing the validation, the next step is to simulate the system with a two-hole leaks in diameter each holes is 5 mm with 25 cm distance every hole that be on the bottom plate. Simulations performed using FLUENT 6.3 software. From the research it can be concluded that the fluid flow through two parallel plates, flow rates compared with the quadratic pressure drop and proportional to the rate of the leak. Modeling of the flow through two parallel plates can be approximated by using the hydraulic diameter and produces a deviation of 3.32% of the experimental results. The simulation results indicate that the fully developed laminar flow pattern will change instantly becomes irregular when passing through the hole leaks.

Kata Kunci : penurunan tekanan, laju kebocoran, debit aliran, aliran laminar, plat sejajar, Computational Fluid Dynamic (CFD)