Analisis Pengaruh Kekasaran Permukaan dan Debit Aliran Terhadap Pressure Drop dan Laju Kebocoran pada Aliran Laminar di Antara Dua Plat Sejajar dengan Metode CFD

YUSNANDA AGUS NUSIRWAN, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc., Ph.D.

2014 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Aliran fluida merupakan salah satu fenomena yang dapat ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Melihat cakupan yang sangat luas dari fenomena aliran fluida, potensi untuk diadakannya penelitian terhadap fenomena aliran fluida juga sangat besar. Banyak sekali peneliti yang melakukan berbagai macam penelitian tentang fenomena aliran fluida. Hingga saat ini, permasalahan yang muncul pada penelitian tentang aliran fluida mulai kompleks. Oleh karena itu, didukung dengan perkembangan teknologi yang semakin maju, para peneliti mulai mengembangkan dan membuat metode-metode baru dalam pemecahan masalah aliran fluida yang kompleks. Salah satunya yaitu dengan metode komputasi atau dapat disebut dengan CFD (Computational Fluid Dynamic). Metode CFD dapat memodelkan suatu permasalahan aliran fluida yang kompleks. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk dapat mengetahui pengaruh dari debit aliran dan kekasaran permukaan pada aliran laminer di antara 2 plat sejajar dengan metode CFD. Berdasarkan latar belakang tersebut dilakukan penelitian tentang salah satu fenomena aliran fluida yang kompleks. Dilakukan sebuah analisa aliran fluida 2 plat sejajar dengan kebocoran menggunakan metode CFD. Pada penelitan ini, dibandingkan pengaruh dari kekasaran permukaan saluran dan debit aliran terhadap pressure drop dan laju kebocoran. Variasi debit aliran yang digunakan adalah mulai dari 0,5 l/menit hingga 4 l/menit dengan selisih 0,5 l/menit untuk setiap variasi. Kekasaran permukaan juga divariasikan dengan mengatur parameter tinggi kekasaran pada Fluent. Variasi yang digunakan adlaah mulai dari 0,5 mm hingga 3 mm dengan kenaikan 0,5 mm untuk setiap variasi. Dalam pelaksanaan penelitian, metode yang digunakan adalah eksperimen dan simulasi yang kemudian hasil simulasi divalidasi dengan hasil eksperimen. Hasil yang didapatkan adalah pada aliran laminer, kekasaran permukaan tidak mempunyai pengaruh terhadap laju kebocoran dan pressure drop. Selain itu, semakin tinggi debit aliran, maka pressure drop dan laju kebocoran juga akan semakin besar. Pada aliran plat dengan kebocoran, terjadi penurunan kecepatan secara drastis setelah aliran melewati lubang kebocoran. Terjadi losses tekanan pada plat dengan kebocoran sehingga pressure drop yang terjadi pada daerah kebocoran akan lebih besar dibandingkan plat tanpa kebocoran. Pemodelan komputasi dari penelitian ini juga berhasil dibuat di software Fluent dengan error sekitar 5%.

Fluid flow was known as one of many daily phenomenon that we will faced everyday. Looking at the wide possibility in fluid flow research, many scientists doing some research about fluid flow. Nowaday, the cases about fluid flow were slowly begin more complicated. Therefore, supported by the development of technology, many scientists were starting to develop some new methods to solve the complex fluid flow cases. One of these method was computational method or often called CFD (Computational Fluid Dynamic). The goal of this research were to analysis the effect of flow discharge and surface roughness to pressure drop and leak rate in laminar flow between two parallel plate with CFD method. Based on this background, had been done a research about fluid flow between two porous plate with CFD method. In this research, the variation of surface roughness and flow discharge were made. The flow discharge vary from 0,5 l/minute until 4 l/minute with 0,5 l/minute gap for every variation. The surface roughness also vary from 0,5 mm to 3 mm variation of roughness height with 0,5 mm gap. The effect of this variable’s variation to pressure drop and leak rate were analyzed. In the conduct of research, the method used were experiment and computation. The validation between computational method with experimental method were made. The results from this research were in laminar flow, surface roughness has no effect to leak rate and pressure drop. Moreover, the increase of flow discharge will result on the increase of pressure drop and leak rate too. In fluid flow between two porous plate, the flow’s velocity will decrease significantly after passing the leakage. Pressure losses was occurred in the flow between porous plate. Consequently, the pressure drop on leak region were higher compared to the flow in plate without porous. Computational model from this research is also succesfully made in Fluent software with error around 5%.

Kata Kunci : Aliran laminer, kekasaran, debit, kebocoran, pressure drop, CFD