METODOLOGI PENELITIAN
4.3 Langkah Simulasi menggunakan FLUENT
Tahap – tahap yang harus dilalui sebelum kalkulasi menggunakan FLUENT dilakukan adalah :
1. General Setup
Beberapa hal yang harus diperhatikan :
o General > Check, General > Report Quality untuk melihat informasi seputar geometri termasuk Orthogonal Quality
Hal yang perlu diperhatikan :
Volume Geometri tidak boleh negatif
Orthogonal Quality diusahakan memiliki nilai di atas 0,3
Skala dari geometri tidak mengalami perubahan dari bentuk aslinya, jika terdapat perubahan maka gunakan General > Scale > pada menu ganti menjadi Specify Scaling Factor > pilih satuan unit yang diinginkan > Scale
o Pada General solver yang digunakan adalah pressure based karena kecepatan input tidak melebihi mach number 1
27 Gambar 4.10 Hasil geometri check up
Untuk melihat nilai dari orthogonal quality maka dilakukan inisialisasi terlebih dahulu. Setelah itu plot kontur dan pilih Countour of Mesh > Orthogonal quality, lalu klik Display untuk menampilkan hasilnya.
Gambar 4.11 Orthogonal Quality
Nilai 1 atau warna merah dari pada gambar menunjukkan bahwa model memiliki kualitas mesh yang bagus, sedangkan warna biru menunjukkan mesh yang memerlukan
28 perbaikan. Untuk kasus permodelan yang kompleks, kualitas mesh yang rendah diperbolehkan di bawah 0.3 dan apabila tidak memiliki pengaruh yang besar terhadap aliran utama.
2. Model
Berisi beberapa model analisis yang dapat dipakai untuk mensimulasikan keadaaan sesuai dengan formula yang disediakan oleh pihak Ansys Fluent. Untuk kasus Coanda Effect, 2 permodelan yang dipakai adalah Energi dan Viskositas.
Langkah – langkah yang perlu dilakukan :
o Klik Energy > Edit, centang kotak yang ada untuk mengaktifkan penggunaan persamaan yang berhubungan dengan energy saat kalkulasi
o Viscous > Edit > Gunakan formula k – ω (2 equation) dengan Model dirubah menjadi SST. Formula k – ω (2 equation) digunakan karena lebih cocok digunakan untuk aliran fluida eksternal, dan memiliki tingkat akurasi yang lebih tinggi daripada formula yg menggunakan 1 persamaan seperti Spalart – Almaras. o Klik ok
3. Materials
Pilih material yang akan diaplikasikan pada interior boundary. Dalam kasus ini adalah udara (air)
Langkah kerja adalah :
o Pada Material Fluid klik Create / Edit > Fluent Database > gunakan material yang diinginkan contohnya udara (air)
o Pada kolom properties ganti densitas material menjadi Incompressible – Ideal – Gas.
29 Gambar 4.12 Pemilihan jenis material
4. Cell Zone Condition
Memasukkan jenis material yang sudah dipilih ke interior boundary Langkah kerja :
o Pada zone yang diinginkan, klik Edit
o Pada Material Name, ganti menjadi jenis material yang sudah kita pilih sebelumnya
o Klik Ok
5. Boundary Condition
Pada kolom Zone, terdata semua Named Selection yang sudah kita berikan pada saat meshing sebelumnya. Pada bagian ini, kita harus menentukan tipe dari masing – masing Named Selection beserta input data propertiesnya.
Langkah kerja :
o Ganti tipe dari Inlet Zone menjadi velocity-inlet
o Klik Edit > pada Momentum tab ganti Specification Method menjadi Components o Masukkan nilai dari kecepatan masuk untuk Y-Velocity dengan nominal yang
30 o Untuk Turbulence Spesification Method ganti menjadi Intensity and Viscosity Ratio dengan nilai Turbulent Viscosity 1% dan besar Turbulent Viscosity Ratio sebesar 1
Gambar 4.13 Boundary Condition untuk Velocity Inlet o Untuk Wall Boundary, gunakan asumsi No-slip Condition
6. Reference Value
Sebagai input data awal yang akan digunakan oleh FLUENT pada saat akan melakukan iterasi.
Langkah kerja :
o Pada Compute From, ganti menjadi Inlet untuk memasukkan semua data inlet boundary sebagai reference value.
31 Gambar 4.14 Reference Values
7. Solution Control
Merupakan tempat untuk mengatur nilai dari URF (Under Relaxation Factor). Langkah kerja :
o Ganti nilai URF dari Energy menjadi 0,8
o Pada Solution Limits, ganti nominal dari Maximum Turbulent Viscosity Ratio menjadi 107.
32
8. Solution Initialization
Inisialisasi proses kalkulasi apakah ingin dilakukan dengan menggunakan Hybrid Initialization atau Standard Initialization
Langkah kerja :
o Tentukan jenis inisialisasi yang diinginkan o Initialization
9. Run Calculation
Untuk menjalankan kalkulasi harus menentukan jumlah iterasi yang diinginkan terlebih dahulu.
Langkah kerja :
o Masukkan jumlah iterasi yang ingin di lakukan pada kolom Number of Iterations o Tentukan setiap berapa kali iterasi FLUENT harus mengirimkan informasi pada
GUI pada kolom Reporting Interval o Klik Calculate untuk memulai iterasi
10. Grafik dan Animasi
Digunakan untuk memplot hasil iterasi ke dalam bentuk grafik maupun animasi. Dalam kasus ini hasil simulasi Coanda Effect akan diberikan dalam bentuk kontur grafik untuk melihat distribusi kecepatan serta tekanan statis yang terjadi.
Langkah kerja :
o Contour > Set Up > pada pilihan Countour of ganti menjadi Velocity Magnitude o Pada Options, centang pilihan Filled untuk menampilkan kontur secara penuh
pada permukaan geometri
o Pada Surfaces, klik area yang ingin ditampilkan konturnya o Klik Display untuk memunculkan kontur
Langkah yang sama digunakan ketika ingin menampilkan plot kontur untuk kasus tekanan statis maupun kasus lainnya.
33 Gambar 4.16 Setingan kontur
11. Plots
Digunakan untuk mengambil plot grafik untuk distribusi kecepatan dan tekanan pada permukaan geometri. Pada kasus distribusi kecepatan, harus membuat plane surface terlebih dahulu dengan memakai nomimal pada lapisan pertama yang dimasukkan saat meshing yaitu sebesar 0.2 mm.
Langkah kerja :
o XY Plot > Set Up
o Tentukan variable mana yang akan berada pada aksis Y dan X o Pilih surface yang ingin diplot grafik
o Klik Plot untuk memulai proses
34 o
Gambar 4.17 Settingan plot grafik
12. Reports
Data hasil kalkulasi berupa gaya angkat dapat ditampilkan dengan menggunakan Force yang terdapat pada Reports.
Langkah kerja :
o Pada Reports > Force > Klik Set Up
o Masukkan nilai Direction Vector untuk X = 0 dan Y = 1, hal ini dikarenakan gaya angkat selalu berarah ke atas melawan gravitasi
o Pada Wall Zones, klik area yang ingin dilihat gaya angkat yang bekerja o Klik Print untuk menampilkan data kalkulasi pada kolom Task Page o Klik Write untuk menyimpan data hasil kalkulasi.
35 BAB 5