Analisis Finite Element dan Computational Fluid Dynamics untuk Desain Konseptual Alat Pembersih Filter Udara
Fauzan Fakhriyo Sabarkiat, Ir. Andhi Akhmad Ismail, S.T., M.Eng.
2026 | Tugas Akhir | D4 TEKNOLOGI REKAYASA MESIN
Penelitian ini bertujuan merancang alat pembersih
filter udara berbasis ruang tertutup dengan analisis Finite Element Analysis
(FEA) untuk rangka dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk sistem
perpipaan. Rangka alat dibuat dari besi siku ASTM A36 dan dianalisis terhadap
beban aksial 680 N. Hasil FEA menunjukkan tegangan Von Mises maksimum sebesar
66,2 MPa, jauh di bawah yield strength material (250 MPa), dengan safety factor
3,29, sehingga rangka dinyatakan aman. Pada analisis CFD dengan kecepatan inlet
36,47 m/s, pipa pemutar menunjukkan distribusi kecepatan stabil dengan
kecepatan maksimum 37,415 m/s. Pada pipa penyemprot, variasi nozzle
menghasilkan performa berbeda: nozzle 3/16" (5,03 m/s), nozzle 3/16"
pipih (6,96 m/s), dan nozzle 1/4" ujung V menghasilkan kecepatan tertinggi
yaitu 26,56 m/s. Tekanan tertinggi pada pipa pemutar mencapai 1,367 × 10³ Pa,
sedangkan pada pipa penyemprot tekanan maksimum sebesar 6,660 × 10² Pa. Hasil
FEA dan CFD menunjukkan bahwa desain rangka layak secara struktural dan sistem
perpipaan mampu menghasilkan distribusi aliran yang efektif, terutama pada
nozzle 1/4" ujung V
yang memberikan pembersihan paling optimal.
This study aims to design an enclosed-chamber-based
air filter cleaning device using Finite Element Analysis (FEA) for the frame
and Computational Fluid Dynamics (CFD) for the piping system. The device frame
is made of ASTM A36 angle iron and was analyzed under an axial load of 680 N.
The FEA results show a maximum von Mises stress of 66.2 MPa, well below the
material’s yield strength (250 MPa), with a safety factor of 3.29, so the frame
is deemed safe. In the CFD analysis with an inlet velocity of 36.47 m/s, the
rotating pipe exhibited a stable velocity distribution with a maximum velocity
of 37.415 m/s. In the spray pipe, different nozzle configurations produced
varying performance: the 3/16“ nozzle (5.03 m/s), the 3/16” flat nozzle (6.96
m/s), and the 1/4" V-tip nozzle yielded the highest velocity of 26.56 m/s.
The highest pressure in the swirl pipe reached 1.367 × 10³ Pa, while in the
spray pipe, the maximum pressure was 6.660 × 10² Pa. The FEA and CFD results
indicate that the frame design is structurally sound and the piping system is
capable of producing an effective flow distribution, particularly with the
1/4" V-tip nozzle, which provides the most optimal cleaning.
Kata Kunci : FEA, CFD, Filter Udara, Distribusi Kecepatan, Tekanan Aliran
