Oleh. Saiful Ma arif Dosen Pembimbing: Dr. Wawan Aries Widodo, ST., MT.

Oleh Saiful Ma’arif 2106100146 Dosen Pembimbing:

Dr. Wawan Aries Widodo, ST., MT.

LATAR BELAKANG

PERUMUSAN MASALAH

TUJUAN PENELITIAN

BATASAN MASALAH

PENELITIAN TERDAHULU

METODOLOGI PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN

• Intensitas turbulensi dapat ditingkatkan dengan penambahan disturbance body pada sisi upstream body utama sehingga dapat mereduksi gaya drag. Penelitian dilakukan oleh Lee, dkk (2004).

• Faktor yang mempengaruhi gaya drag : intensitas turbulensi, geometri benda, kekasaran permukaan, blockage ratio.

• Gaya akibat interaksi antara bluff body dan aliran fluida yaitu gaya drag dan gaya lift.

Contoh fenomena fisis aliran fluida yang melewati cylinder body

 Bermula dari keinginan untuk memperoleh reduksi gaya drag optimum dengan penambahan Upstream Disturbance Body

 Namun, penambahan Upstream Disturbance Body pada saluran berpotensi meningkatkan pressure drop saluran pula

 Diharapkan dengan penambahan Upstream Disturbance Body dapat meningkatkan intensitas turbulensi aliran melintasi silinder utama sehingga aliran mampu menahan tegangan geser dan adverse pressure

 Penelitian ini diharapkan dapat memperoleh susunan yang tepat untuk menghasilkan gaya hambat yang kecil dan pressure drop yang tidak jauh berbeda dengan pressure drop silinder tunggal

 Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui interaksi aliran dari Upstream Disturbance Body terhadap silinder sirkular utama yang dipengaruhi oleh :

 Rasio diameter Upstream Disturbance Body terhadap diameter silinder sirkular utama (d/D)

 Jarak Upstream Disturbance Body terhadap silinder sirkular utama (L/D)

 Hal yang dianalisa akibat interaksi aliran dari Upstream Disturbance Body terhadap silinder sirkular utama yaitu pressure drop dan koefisien drag

 Distribusi koefisien tekanan (C^p) permukaan silinder dan profil kecepatan (U/Umax) digunakan untuk memperjelas fenomena fisis dari interaksi aliran

• Fluida yang mengalir adalah udara dalam kondisi steady flow, incompressible flow dan uniform pada sisi upstream.

• Analisa aliran dua dimensi

• Perpindahan panas akibat gesekan antara fluida dan permukaan dapat diabaikan.

Reduksi gaya drag silinder tunggal dengan peletakan satu silinder penggangu daerah

upstream

Lee,dkk (2004) - Eksperimen

- Hasil : reduksi drag optimum pada L/D = 2

Pengaruh blockage ratio Weidman (1968) - Eksperimen

- Hasil : makin besar ratio, drag tinggi

Pressure drop pada saluran Hariyanto (2012) - Eksperimen

- Hasil : pressure drop terkecil pada d/D = 0.32

Lee, dkk

d/D = 0.133

• Penggunaan pengganggu menunda letak separasi

• Mulai jarak L/D 2,08 mulai mengikuti trend silinder tunggal

 Reduksi Gaya Hambat dengan penambahan disturbance body

Titik separasi silinder tunggal

Titik separasi silinder tunggal dgn pengganggu

 Visualisasi Aliran antara Disturbance body dan Silinder Utama

• No Vortex shedding

• Disebut Cavity Mode, daerah wake disturbance body mempengaruhi aliran free stream didepan silinder utama

• Vortex shedding terjadi pada daerah wake disturbance body

• Disebut Wake Impingement Mode

• Kecepatan didepan silinder utama lebih besar daripada mode cavity

Hariyanto

 Pressure drop pada saluran dengan susunan silinder

D = 12,5-37,5 mm d = 4 mm

L/D = 2

Blockage ratio (D/H) = 10% ; 20% ; 30%

Hasil

Pressure drop terendah pada D/H = 10%

yaitu D = 12,5 mm

 Pengaruh Blockage Ratio terhadap koefisien drag

Weidman

d = 4 mm dan 8 mm D = 25 mm

L/D = 1,25-3 ; 0,25

*

Silinder utama

Pitot static tube

DAQ dan pressure transducer

Ø = 8 mm

*

Inclined manometer (tekanan stagnasi) pressure tranducer (high pressure) Inclined Manometer

(tekanan statis) pressure tranducer (low pressure)

*

Variabel yang diukur Kondisi L/D d/D Re

1. ∆P (P inlet & P outlet)

saluran kosong

7,37x10⁴ ; 8,04x10⁴

; 9,38x10⁴ ;

1,07x10⁵ ;1,2x10⁵ saluran dengan silinder

+ Upstream

Disturbance Body

1,25-

3,00 0,16 & 0,32

2. Distribusi Tekanan

(Cp) dan (C_DP) Silinder + Upstream Disturbance Body

1,25 0,16 & 0,32 1,07x10⁵

1,75 0,16 7,37x10⁴

2,0 0,32 7,37x10⁴

3. Profil Kecepatan Silinder + Upstream Disturbance Body

1,25 0,16 & 0,32 1,07x10⁵

1,75 0,16 7,37x10⁴

2,0 0,32 7,37x10⁴

PENGARUH JARAK Upstream Disturbance Body TERHADAP PRESSURE DROP

PERBANDINGAN PRESSURE DROP SILINDER+Upstream Disturbance Body DENGAN PRESSURE DROP SILINDER

TUNGGAL

TERHADAP PROFIL KECEPATAN

PENGARUH Upstream Disturbance Body TERHADAP GAYA HAMBAT (KOEFISIEN DRAG TEKANAN)

TERHADAP KOEFISIEN TEKANAN SILINDER

• PENGARUH JARAK Upstream Distrubance Body (L/D)

• PENGARUH DIAMETER Upstream Disturbance Body (d/D)

Pressure Drop

• Untuk Re_DH > 7,37x10⁴, pressure drop silinder dengan Upstream Disturbance Body terendah pada L/D 1,25

• Pressure drop silinder dengan Upstream Disturbance Body tertinggi pada L/D 1,75 untuk semua Re_Dh

• Pressure drop silinder dengan Upstream Disturbance Body terendah pada L/D 1,25 untuk semua Re_Dh

• Pressure drop silinder dengan Upstream Disturbance Body tertinggi pada L/D 2,0 untuk semua Re_Dh

Pressure Drop

Perbandingan Pressure Drop Silinder dengan Upstream Disturbance Body terhadap silinder tunggal

• Perbandingan tertinggi : L/D 1,75; Re 7,37x10⁴

• Perbandingan terendah : L/D 1,25; Re 1,07x10⁵

Perbandingan Pressure Drop Silinder dengan Upstream Disturbance Body terhadap silinder tunggal

• Perbandingan tertinggi : L/D 2,0; Re 7,37x10⁴

• Perbandingan terendah : L/D 1,25; Re 1,07x10⁵

Perbandingan Cp Silinder Sirkular dengan Upstream Disturbance Body terhadap silinder tunggal pada d/D 0,16

• Titik stagnasi silinder tunggal : 0⁰

• Titik attachment d/D 0,16; L/D 1,75 : 20⁰

• Titik separasi :

 Silinder tunggal : 90⁰

 d/D 0,16; L/D 1,75 : 95⁰

• Titik stagnasi silinder tunggal : 0⁰

• Titik attachment d/D 0,16; L/D 1,25 : 25⁰

• Titik separasi :

 Silinder tunggal : 90⁰

 d/D 0,16; L/D 1,25 : 95⁰

Perbandingan Cp Silinder Sirkular dengan Upstream Disturbance Body terhadap silinder tunggal pada d/D 0,32

• Titik stagnasi silinder tunggal : 0⁰

• Titik attachment d/D 0,32; L/D 2,0 : 315⁰

• Titik separasi :

 Silinder tunggal : 90⁰

 d/D 0,32; L/D 2,0 : 115⁰

• Titik stagnasi silinder tunggal : 0⁰

• Titik attachment d/D 0,32; L/D 1,25 : 315⁰

• Titik separasi :

 Silinder tunggal : 90⁰

 d/D 0,32; L/D 1,25 : 105⁰

Perbandingan Cp Silinder Sirkular dengan Upstream Disturbance Body d/D 0,16 dan Silinder Sirkular dengan Upstream Disturbance Body d/D 0,32

 Titik attachment d/D 0,16 : 25⁰

d/D 0,32 : 315⁰

 Titik separasi d/D 0,16 : 95⁰ d/D 0,32 : 105⁰

Cp base d/D 0,32 > Cp base d/D 0,16 mengindikasikan Cdp d/D 0,32 < Cdp d/D 0,16

Profil Kecepatan di belakang silinder sirkular pada Re_Dh 7,37 x 10⁴

• Terjadi defisit momentum

• Nilai U/Umax minimum

 tunggal : 0,56

 d/D 0,16; L/D 1,75 : 0,65

• Terjadi defisit momentum

• Nilai U/Umax minimum

 tunggal : 0,56

 d/D 0,16; L/D 1,75 : 0,76

Profil Kecepatan di belakang silinder sirkular pada Re_Dh 1,07 x 10⁵

Defisit momentum terendah : Susunan d/D 0,32 pada L/D 1,25, mengindikasikan lebar wake lebih sempit sehingga koefisien drag lebih rendah

Re Susunan Cdp 7,37 x 10

⁴

Tunggal 1.04

d/D 0,16 ; L/D 1,75 0.83 d/D 0,32 ; L/D 2,0 0.55

1,07 x 10

⁵

Tunggal 1.11

d/D 0,16 ; L/D 1,25 0.93 d/D 0,32 ; L/D 1,25 0.64

Nilai Koefisien drag tekanan (Cdp)

Cdp terendah : susunan d/D 0,32 pada L/D 1,25

Hal ini sesuai dengan indikasi pada profil kecepatan

Diskusi

• Trend Grafik sama

• Terjadi perbedaan tekanan base

• Faktor yang mempengaruhi :

blockage ratio dan bilangan Reynolds.

Bilangan Reynolds Lee lebih besar sehingga aliran lebih cepat bertransisi ke turbulen dan lebih mampu

menahan tegangan geser sehinggga separasi lebih tertunda

• Trend Grafik sama

• Pressure drop Hariyanto lebih tinggi

• Faktor yang mempengaruhi : perbedaan diameter hidraulik saluran sehingga kecepatan freestream penelitian berbeda

• Penambahan Upstream Disturbance Body tidak dapat menurunkan nilai pressure drop saluran silinder tunggal.

• Nilai pressure drop tertinggi terjadi pada susunan L/D = 2 dengan variasi pengganggu d/D = 0.32 pada setiap bilangan Reynolds.

• Nilai pressure drop terendah terjadi pada susunan L/D = 1.25 dengan variasi pengganggu d/D = 0.32 pada setiap bilangan Reynolds.

• Pada bilangan Reynolds 1.07 x 10

⁵

dan L/D 1.25, penambahan pengganggu d/D = 0.32 dapat menurunkan koefisien drag sebesar 42%.

• Penurunan koefisien drag tekanan sebesar 47% terjadi pada susunan dengan penambahan Upstream Disturbance Body L/D = 2.0 dan d/D = 0.32 pada bilangan Reynolds 7.37 x 10

⁴

.

• Susunan yang terbaik pada penelitian ini yaitu susunan dengan pengganggu d/D =

0.32 pada bilangan Reynolds 1.07 x 10

⁵

dan jarak L/D = 1.25 dimana nilai koefisien

pressure drag silinder utama turun 42%, dan peningkatan pressure drop tidak

terlalu signifikan yaitu hanya sebesar 1-1.2 kali pressure drop silinder tunggal.

Nilai Pressure Drop

Nilai Pressure Drop

Perbandingan pressure drop susunan terhadap silinder tunggal

Perbandingan pressure drop susunan terhadap silinder tunggal