BAB 2 KAJIAN PUSTAKA
2.3 Studi Numerik CFD
2.3.1 Pemodelan dengan Menggunakan Metode Numerik
Model turbulensi y
• Spalart-Allmaras : M persamaan, yang meme turbulen. Model ini dide
• Standart K-ε: Model ini flow. Pemodelan ini turbulence kinetic energy
• RNG K-ε : Pemodelan Model ini mirip den penyempurnaan. Penam Adanya efekswirlpada
• Reliazable K-ε: Pemode model Standart K-ε. P viskositas turbulen.
• Standart K-ω : Pemod model untuk memecahk model transport untuk rate (ε). Pemodelan ini bilangan Re rendah. P dari aliran laminar menuj
• SST K-ω : Pemodelan penyempurnaan dari St aliran yang lebih luas d
• RSM : Reynold Stress model RSM mendekat untuk tegangan reynold ini menggunakan 5 p turbulensi lainnya.
gan Menggunakan Metode Numerik bulensi
nsi yang digunakan dalam penyelesaian CFD anta Merupakan model turbulensi dengan sat mecahkan sebuah persamaan transport untuk didesain secara khusus untukaerospace.
l ini hanya valid untuk pemodelan denganfully ni didasarkan pada persamaan model transport nergy(k) dandissipation rate(ε).
an ini sering juga disebut Renormalization G dengan Standart K-ε, dengan penambahan
nambahan persamaan ε untuk rapidly straine pada turbulen, sehingga aliranswirlinglebih akur
odelan ini merupakan salah satu bentuk penye . Pemodelan ini menyediakan alternatif form
modelan yang menggunakan dua persamaan ahkan K-ω. Pemodelan ini didasarkan pada p uk turbulence kinetic energy (k) dan specific di n ini juga dapat digunakan untuk aliran yang h. Pemodelan ini juga dapat menampilkan transi
enuju aliran turbulen.
an Shear Stress Transport K- ω (SST K-ω) m Standart K-ω. Pemodelan ini lebih akurat unt s dariStandart K-ω.
ress Model merupakan pemodelan paling teliti kati RANS dengan menyelesaikan persamaan nold bersama-sama dengan persamaan laju disipa 5 persamaan transport, lebih banyak dibandi
ntara lain : satu model uk viskositas ully turbulent ransport untuk on Group K-ε. han beberapa rained flows. kurat. yempurnaan rmula untuk an transport da persamaan c dissipation ng memiliki ansisi aliran ) merupakan untuk kelas liti di fluent, an transport sipasi. Model nding model
2. Model Spe Model spesie • Spesies Transport transport spesie konservasi yang masing-masing dimodelkan denga ataupunparticle surf
• Non-premixed Com bakar dan pengoksi Pemodelan turbul persamaantransport masing-masing masing-masing spe • Premixed Combust pengoksidasi dica Reaksi terjadi pada dan produk hasi membentang dan be
• Partially Premixe Non-premixed Com Partially Premixe bahan bakar tak se
• Combustion PDF kimia hingga ting tepat, spesies kine nyala api dan pen
3. ModelDisc Pemodelkan model. Dengan meng
Spesies
sies yang digunakan dalam penyelesaian CFD a ransport : Species transport memodelkan penc
sies kimia dengan menggunakan penyelesa g mendeskripsikan konveksi, difusi dan reka komponen. Reaksi kimia multiple simul ngan reaksi kimia yang berupa reaksivolumetri le surface.
d Combustion : Pada model non-premixed com goksidasi memasuki zona reaksi dalam aliran urbulensi dari nyala api untuk model ini ransportsatu atau dua skalar (fraksi campuran). P spesies tidak digunakan namun persama spesies didapat dari prediksi fraksi campuran. bustion : Pada model premixed combustion, ba dicampur terlebih dahulu sebelum masuk ke zona
pada zona pembakaran yang memisahkan reakt hasil pembakaran. Model ini menghasilkan n dan berubah bentuk akibat turbulensi.
ixed Combustion : Model ini merupakan pengg d Combustion dan Premixed Combustion. Siste ixed Combustionyaitu pencampuran api denga k seragam.
DF Transport : Model ini digunakan untuk pe ingkat dalam turbulent flame. Dengan mekanism kinetik seperti CO dan NOx dapat dikendalikan,
engapian dapat diprediksi.
iscrete Phase
kan partikel bahan bakar dapat menggunakan ngaktifkan discrete phase model dapat diatur
D antara lain : pencampuran dan esaian persamaan ekasi kimia untuk multaneous dapat etric,wall surface
combustion, bahan ran yang berbeda. ini menggunakan . Persamaan untuk maan konservasi n.
, bahan bakar dan zona pembakaran. aktan tak terbakar n nyala api yang
ggabungan model istem pembakaran ngan pencampuran
uk pemodelan efek nisme kimia yang kan, serta habisnya
kan discrete phase ur parameter yang
berhubungan untuk mengeta pemodelandiscrete phasete
• Interaksi berisi param ditambah yang kontiny phase memungkinkan kontinyu. Update DP perhitungan untuk seg model, cocok digunaka Phase Interaction per frekwensi dimana par diperbaharui.
• Particle Treatment me steadyatauunsteady.
• Drag Parameter memung menghitung keseimban partikel bola halus. a) Spherical drag law
(smooth spheres). b) Non spherical drag
memiliki bentuk ya c) Stokes-Cunningham
particles.
d) High-Mach Numbe tambahan untuk m dari 0,4 atau bilang e) Dynamic drag law
Dynamic law han digunakan bersama f) Dense Discrete Phas
volume daridiscre
etahui perhitungan fase diskrit dari suatu partike eterdapat beberapa penyelesaian yaitu :
ameter yang digunakan untuk melakukan pe inyu dan diskrit aliran fase. Interaction with c nkan perhitungan ditambah dari fase diskrit
PM Sources Every Flow Interaction memung egi sumber partikel untuk setiap iterasi discre unakan untuk simulasi unsteady. Number of C
per DPM Iteration memungkinkan untuk m partikel dilacak dan sumber Discrete Phase
memberi opsi untuk memilih kondisi partike .
mungkinkan pengaturan drag law yang digunaka bangan gaya pada partikel bola mengasumsika
drag law, partikel diasumsikan sebagai partikel bol s).
drag law, partikel diasumsikan bukan bol uk yang identik.
ngham drag law, partikel diasumsikan sebagai sub
ber drag law, mirip dengan Spherical drag law uk memperhitungkan partikel bilangan Mach le
ngan Reynold lebih besar dari 20.
law, Menghitung pengaruh dari droplet di hanya digunakan untuk droplet brake up mode
maunsteady tracking.
Phase Model drag law, model ini dapat digun screte phase modeltelah dihitung.
rtikel. Untuk perhitungan h continuous it dan fase mungkinkan screte phase Continuous uk mengontrol hase Model tikel apakah unakan dalam sikan bahwa l bola halus bola, namun i sub-micron
drag law, dengan h lebih besar
t distortion, model yang
4. Model Inj Model tipe inj
• Single Injection : masing-masing kondi
• Group Injection: lebih dari kondisi
• Cone Injection: D (injeksi yang dise tipe yaituhollow c
• Surface Injection partikel dari perm menggunakan item
• The Plain Orific melalui nozel, t membentuk tetesa
• The Pressure Sw melalui nozel yan (central swirl cham swirl dan menge muncul dari luba ligamen dan tete pembakaran baha injection spark-igni mengalir ke fully formation,sheet brak
• The Flat Fan At Atomizer Model, pusaran (swirl). P (flat liquid sheet)
• The Air Blast Atom Swirl Atomizer M
Injeksi
injeksi yang digunakan dalam penyelesaian CF on : Digunakan apabila ingin memasukkan nila
kondisi awal.
on: Digunakan apabila ingin memasukkan nilai kondisi awal.
: Digunakan apabila ingin mendefinisikanspray disemprotkan mengerucut). Untuk cone injecti ow cone injectiondansolid cone injection.
tion : Digunakan apabila ingin mendefinisi rmukaan zona atau permukaan yang telah didef n item dalam menu permukaan.
rifice Atomizer Model : Digunakan apabila par , terbentuk sebuah pancaran kemudian mem
esan butiran (droplet).
Swirl Atomizer Model : Tipe injeksi ini mem yang dikenal sebagai swirl port ke dalam ruan chamber). Cairan berputar-putar mendorong ngembangkan inti udara hampa (hollow air core ubang sebagai lembaran tipis, yang tidak stabil
etesan. Pressure-swirl atomizer sangat luas di bahan bakar cair dalam turbin gas, oil furnac
-ignition automobil. Transisi dari aliran injektor ully developed spray dapat dibagi menjadi tiga
et brakeupdan atomisasi.
Atomizer Model : Tipe ini mirip dengan The odel,tetapi injeksi ini membuatflat sheetdan tida
). Pada cairan muncul lubang tipis seperti lemba et) yang memecah menjadi tetesan (droplet). Atomizer Model: Tipe ini merupakan variasi da
r Model, perbedaan antara kedua injeksi ini a
n CFD antara lain : nilai tunggal untuk
lai untuk satu atau
spray cone injection ction terdapat dua
nisikan pelepasan definisikan dengan
partikel dipercepat emecah sehingga
empercepat cairan uang pusat pusaran ong dinding ruang r core). Kemudian bil, putus menjadi digunakan untuk urnaces dan direct-ktor internal yang iga langkah : film
he Pressure Swirl idak menggunakan baran cairan datar
dariThe Pressure ni adalah pada air
blast atomizer model ke diperlukan karena be digunakan dalamair bl
• The Effervescent Atom cairan diresapi dengan su propelan. Sebagai volat fase. Perubahan fase y dengan sudut dispersi le cairan sangat panas dibua
Modelparticle type
• Massless Particle : Sebua mengikuti aliran dan partikel tersebut tidak yang diberikan diatasny
• Inert Particle : Sebuah tetesan atau gelembung) pemanasan atau pendin
• Droplet Particle :Dropl gas fase kontinyu ya maupun pendinginan di tersedia apabila perpind spesies kimia aktif ata modelaktif.
• Combusting Particle mempunyai keseimban devolatilisasi dan reaksi dari combusting partic juga bisa memasukka dengan memilih opsi memasukkan bahan ya bahan partikel dimulai
l ketebalan lembar diatur secara langsung. Ha berbagai mekanisme pembentukan lemba r blast atomizer model.
tomizer Model : Atomisasi effervescent adala n superpanas (sehubungan dengan kondisi hilir olatile liquid keluar dari nozzle, dengan cepa se yang cepat ini memecah aliran menjadi but
si lebar. Model ini juga berlaku untuk kasus-kasus di s dibuang.
typeyang digunakan dalam injeksi di CFD antar Sebuah partikel tak bermassa adalah elemen di n suhu fasa kontinyu. Karena tidak memili dak memiliki sifat fisik yang terkait, dan tidak
snya.
buah partikel lembam adalah elemen fase diskrit bung) yang mematuhi keseimbangan gaya dan tunduk
ndinginan.
roplet particle adalah butiran/tetesan cairan da yang mematuhi keseimbangan gaya dan pe n diikuti dengan penguapan dan pendidihan. Dropl
pindahan panas sedang dimodelkan dan setida atau non-premixed atau partially premixed co
le : Combusting particle adalah partikel pa bangan gaya dan pemanasan/pendinginan dii aksi permukaan heterogen. Akhirnya, bagiannon particle dikenakan pemanasan inert. Pada tipe pa sukkan penguapan material dengan combusting opsi wet combustion. Hal ini memungkinka yang menguap dan mendidih sebelum devolati ulai. Combusting type tersedia ketika perpindaha
Hal tersebut baran yang
dalah injeksi hilir) cair atau pat berubah butiran kecil kasus dimana ntara lain : n diskrit yang iliki massa, dak ada gaya
skrit (partikel, n tunduk pada dalam aliran n pemanasan Droplet type idaknya dua d combustion padat yang diikuti oleh non-volatile partikel ini busting particle kinkan untuk volatilisasi dari ndahan panas
sedang dimodelka pembakaran
non-• Multicomponent partikel tetesan. P yang karena kom proses, harus dim dalam satu persa menentukan densi material type.
5. PorousMe Model porous single phasemaupun plat berlubang,distribut geometri karena susun komponen yang dimode yang berpori, dimana dan dapat juga merepr
Porous medi persamaan standar ali viscous loss dan inert efek inertial loss pada tank, efek permeabili saja. Persamaan pada
∇ = − ∑ | |
dengan :
=pressure, = faktorinertial = kecepatan,
odelkan dan setidaknya tiga spesies kimia akt non-premixedaktif.
nt Particle : sebuah partikel multikomponen a n. Pertikel-partikel ini mengandung lebih dari
kompleksitas menugaskan partikel keseluruha dimodelkan yang mengintegrasikan semua prose
ersamaan. Digunakan volume weighted mix densitas partikel campuran bila memilih part
Media
porous media dapat digunakan pada berbagai per upunmultiphase, termasuk pada aliran melaluipac
stributor dantube bank. Hal ini memudahkan da susunan kerumitan desain dan adanya kesa modelkan.Porous media didefinisikan sebagai
na fluida yang melewati porous media berkur epresentasikan perpindahan panas.
edia dimodelkan dengan penambahan sumber aliran fluida. Sumber momentum berasal dari nertial loss. Pada aliran dengan kecepatan tingg pada porous media.. Untuk pemodelan plat berl
bilitas dapat diabaikan dan hanya menggunak daporousmedia ditampilkan pada persamaan 2.13.
∇ = − ∑ | |
rtial resistant, n,
aktif atau model
n adalah campuran ri satu komponen, uruhan untuk satu proses yang relevan ixing law untuk particle-mixture
permasalahan pada packed beds,filter, n dalam pembuatan kesamaan bentuk gai sebuah volume kurang tekanannya
ber momentum ke dari 2 bagian, yaitu nggi, memberikan berlubang dan tube unakan inertial loss
n 2.13.
ρ = density,
= viskositas kinemat
Nilai C2 aliran pada didapat menggunakan persa
= dengan :
Ap = Luas areaporousm Af = Total luas area ber C = 0,98, konstanta va
2.3.2. Penelitian Terdahu