Bab 4
Analisis Hasil Simulasi
Pada bab ini, akan dilakukan analisis terhadap hasil simulasi skema numerik Lax-Wendroff dua langkah. Selain itu hasil simulasi juga akan divalidasi dengan menggunakan data lapangan, sehingga akan diketahui seberapa akurat hasil simu-lasi yang diperoleh. Data - data dan syarat batas yang digunakan dalam simusimu-lasi telah diberikan sebelumnya pada Tabel 3.1 dan 3.3.
Pada t = 0, aliran di dalam pipa berada pada keadaan tunak. Distribusi laju alir, tekanan, dan temperatur pada keadaan tunak, telah dijelaskan pada bab 3. Saat t > 0, laju alir di outlet dan di inlet akan diturunkan dan dinaikkan dalam waktu 7 jam (Tabel 3.3). Hal ini yang mengakibatkan sifat distribusi aliran seperti laju alir, tekanan, dan temperatur mengalami perubahan terhadap waktu. Analisis sifat distribusi aliran seperti laju alir, tekanan, dan temperatur sepanjang pipa untuk keadaan transien, akan dijelaskan sebagai berikut :
• Analisis yang dilakukan pertama adalah mengenai distribusi laju alir gas se-panjang pipa pada beberapa waktu tertentu (Gambar 4.1).
Pada t=1, 5 jam (garis berwarna merah), laju alir gas mengalami penurunan
Gambar 4.1: Laju Alir Gas Sepanjang Pipa pada Keadaan Transien dan Syarat Batas.
dibandingkan dengan nilai laju alir pada waktu - waktu sebelumnya. Hal ini disebabkan laju alir di outlet yang terus berkurang (lihat Gambar 4.1 bagian kanan bawah).
• Analisis yang kedua mengenai distribusi temperatur gas sepanjang pipa pada beberapa waktu tertentu (Gambar 4.2). Perlu diketahui bahwa nilai tempera-tur tidak akan pernah tempera-turun sampai dengan di bawah temperatempera-tur lingkungan-nya.
Gambar 4.2: Temperatur Gas Sepanjang Pipa pada Keadaan Transien dan Syarat Batas.
yang terjadi pada keadaan transien dari keadaan tunak (garis berwarna biru), sangat kecil sekali, hal ini terlihat dari garis yang berimpit pada Gambar 4.2 bagian kiri atas. Untuk melihat lebih jelas perubahan temperatur yang terjadi dari inlet sampai dengan 12 km, perhatikan Gambar 4.2 bagian kanan atas. Perubahan temperatur yang sangat kecil hanya terjadi pada t=1, 5 jam dan t=6, 5 jam , sedangkan untuk t=3, 5 jam, temperatur tidak mengalami peru-bahan sama sekali. Untuk t=1, 5 jam (garis berwarna merah), hanya terjadi sedikit perubahan temperatur gas di sekitar outlet, temperatur mengalami ke-naikan, sedangkan untuk di posisi yang lain, temperatur tidak mengalami perubahan di t=1, 5 jam. Untuk t=6, 5 jam (garis berwarna merah putus-putus), temperatur di inlet sampai dengan km 200 mengalami kenaikan di-bandingkan dengan temperatur pada keadaan tunak (garis berwarna biru) walaupun kenaikan temperatur yang terjadi hanya sedikit sekali. Kenaikan temperatur pada t=6, 5 jam (garis berwarna merah putus-putus), disebabkan oleh naiknya laju alir di inlet (lihat Gambar 4.2 bagian kiri bawah), sehingga berakibat naiknya fluks massa di inlet dapat mempengaruhi temperatur wa-laupun hanya sedikit.
• Analisis terakhir yang dilakukan adalah mengenai distribusi tekanan gas se-panjang pipa pada beberapa waktu tertentu (Gambar 4.3). Banyak faktor yang mempengaruhi tekanan, satu diantaranya adalah temperatur.
di-bandingkan dengan nilai tekanan di outlet pada t=1, 5 jam (garis berwarna merah), hal ini disebabkan laju alir di outlet yang bertambah apabila diban-dingkan dengan laju alir di t=1, 5 jam yaitu garis berwarna merah(lihat Gam-bar 4.3 bagian kanan bawah). Sedangkan penurunan tekanan yang terjadi di inlet sampai dengan km 4 (lihat Gambar 4.3 bagian kanan atas) jika di-bandingkan dengan tekanan pada saat keadaan tunak (t = 0 , garis berwarna biru), disebabkan laju alir yang berkurang hingga mencapai 0 di inlet atau dapat dikatakan tidak ada aliran (lihat Gambar 4.3 bagian kiri bawah). Dan untuk waktu yang terakhir, yaitu t=6, 5 jam (garis berwarna merah pu-tus - pupu-tus), tekanan di inlet sampai dengan km 4 naik (lihat Gambar 4.3 bagian kanan atas), apabila dibandingkan dengan t=3, 5 jam (garis berwarna hitam), hal ini disebabkan laju alir yang bertambah di inlet pada t=6, 5 jam dibandingkan dengan t=3, 5 jam (lihat Gambar 4.3 bagian kiri bawah), se-lain itu juga disebabkan oleh temperatur yang sedikit naik pada t=6, 5 jam (Gambar 4.2 bagian kanan atas). Setelah km 4 sampai dengan outlet, tekanan bersifat menurun secara umum. Nilai tekanan di outlet pada waktu ini, ni-lainya mengalami penurunan apabila dibandingkan dengan t=3, 5 jam, hal tersebut disebabkan berkurangnya laju alir di outlet jika dibandingkan de-ngan t=3, 5 jam (lihat Gambar 4.3 bagian kanan bawah).
Untuk validasi hasil simulasi, perhatikan hasil simulasi perilaku tekanan gas di inlet (Gambar 4.4) dan di outlet (Gambar 4.5) sepanjang waktu simulasi, yang dibandingkan dengan data lapangan. Ada beberapa data yang cukup jauh nilainya apabila dibandingkan dengan data lapangan, seberapa besar ke-salahannya akan diperlihatkan pada Tabel 4.1 dan 4.2.
Gambar 4.4: Validasi Tekanan Gas di Inlet dengan Data Lapangan.
Waktu Data Lapangan Hasil Simulasi Kesalahan (%)
1 jam 1145psia 1147psia 0, 17
2 jam 1149psia 1149psia 0
3 jam 1119psia 1105psia 1, 25
6 jam 1096psia 1099psia 0, 27
Tabel 4.1: Perbandingan Tekanan Gas di Inlet dengan Data Lapangan.
Waktu Data Lapangan Hasil Simulasi Kesalahan (%)
1 jam 1046psia 1000psia 4, 39
2 jam 1053psia 987psi 6, 26
3 jam 1058psia 995psia 5, 95
6 jam 1025psia 960psia 6, 34
Gambar 4.5: Validasi Tekanan Gas di Outlet dengan Data Lapangan.
