Daftar pertanyaan tentang metode penelitian

(1)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian a. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Circulation Water Channel (CWC) Laboratorium Sistem Bangunan Laut, Departemen Teknik Sistem Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

b. Penelitian dilakukan pada bulan November 2020 - Februari 2021 3.2 Desain Alat Pengujian

1. Circulation Water Channel (CWC)

Circulation water channel (CWC) pada dasarnya adalah sebuah tangki dilengkapi dengan simulator sistem penggerak kapal (propeller). Tangki ini di desain dengan prinsip agar aliran air simulator sistem penggerak kapal dapat bersirkulasi didalam tangki.

Gambar 3.1 Desain pengujian pada Circulation Water Channel (CWC)

(2)

Dimensi dari tangki CWC adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1 Dimensi tangki CWC

Parameter Nilai

Panjang (L) 9,0 m

Lebar (B) 2,4 m

Tinggi (H) 1,2 m

Massa Air (M) 21 ton

Gambar 3.2 Dimensi tangka CWC 2. Propeller

Propeller adalah salah satu bagian atau komponen alat gerak kapal yang digerakan oleh mesin yang berfungsi untuk menghasilkan gaya dorong dan searah dengan pergerakan kapal.

Gambar 3.3 Propeller diameter 8 inchi

Dalam penelitian ini, propeller yang digunakan yaitu propeller dengan dua daun dan diameter propeller 8 inchi.

(3)

3. Bentuk Penampang Nosel a. Penampang ellips nosel inlet

Dimensi nosel :

 Diameter inlet nosel (D1) : a = 0,58 cm dan b = 6,2 cm

 Diameter outlet nosel (D2)

 Aspek rasio (Ar)

: 1,2 cm : 0.09

 Panjang pipa distribusi (L)

 Luas penampang nosel

: 4,5 m : 0,028 m²

Gambar 3.4 Penampang nosel bentuk ellips 3.3 Kasus yang Diuji

Adapun bentuk nosel inlet yang akan diuji yaitu bentuk ellips sedangkan posisi nosel inlet yaitu pada 0,7R daun propeller. Kasus yang diuji dengan variasi posisi horizontal nosel inlet terbagi menjadi 5 kasus, yaitu :

(4)

Tabel 3.2 Kasus pengujian dengan variasi posisi horizontal nosel inlet

No Nama Jarak Horizontal Nosel (ℓ) cm

1 Posisi nosel 1 5,0

3.4 Alat Penelitian a. Alat Penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari :

 Motor Penggerak : Sebagai pemutar propeller

Gambar 3.6 Motor pemutar propeller Tabel 3.3 Spesifikasi Motor listrik

Daya motor 3 hp

Putaran maksimum 2.860 rpm

Weight 33 kg

Watt 4 kw

(5)

 Tachometer

Digunakan untuk mengukur jumlah putaran mesin dalam satuan waktu, baik itu putaran per menit (rpm) ataupun putaran per detik (rps).

Gambar 3.7 Tachometer Tabel 3.4 Spesifikasi Tachometer

RPM Range 2 to 99,999 rpm

Resolution 0.1 rpm

Dimension 160 x 60 x 42 mm

Basic accurancy +/- 0.05%

 Meteran

Meteran digunakan untuk mengukur posisi nosel pada 0,7R daun propeller.

Gambar 3.8 Meteran Tabel 3.5 Spesifikasi Meteran

(6)

 Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk menghitung waktu yang dibutuhkan untuk mendistribusikan air.

Gambar 3.9 Stopwatch Tabel 3.6 Spesifikasi Stopwatch Measuring Unit 1/100th sec Measuring Capacity 9:59’59.999

Accuracy 99.997685%

 Flow Meter

Flow meter digunakan untuk menghitung kecepatan aliran air pada pipa distribusi.

Gambar 3.10 Flow Meter

Tabel 3.7 Spesifikasi Flowmeter Sensor Measuring Rate 0.5-60 L/min Operating Voltage DC5 – 15V

Connector 6” 3-pin

(7)

3.5 Prosedur Pengujian

Dalam pengambilan data yang dilakukan ini dengan memvariasikan putaran mesin hingga 4 putaran yang berbeda, yaitu 900 rpm, 1100 rpm, 1300 rpm, dan 1500 rpm.

Kemudian dilakukan prosedur pengambilan data eksperimen sebagai berikut :

1. Memasang nosel sesuai kasus 1.

2. Menyalakan mesin utama sebagai penggerak propeller.

3. Menghitung putaran mesin hingga konstan menggunakan tachometer.

4. Menghitung kecepatan aliran fluida yang disalurkan oleh nosel menggunakan flow meter.

5. Mengukur volume air yang dihasilkan pada kasus 1.

6. Melakukan kembali poin 4, 5 dan 6 sebanyak 5 kali untuk mendapatkan data yang akurat.

7. Memasang nosel pada kasus 2.

8. Menghitung putaran mesin hingga konstan menggunakan tachometer.

12. Memasang nosel sesuai kasus 3.

13. Menghitung putaran mesin hingga konstan menggunakan

(8)

tachometer.

3.6 ANSYS FLUENT

Dalam penelitian ini juga menggunakan metode simulasi numerik solver fluid flow analys (CFX) yang berbasis Computational Fluid Dynamic melalui software Ansys Fluent. Analisa yang akan dilakukan adalah pemodelan, simulasi, perhitungan kecepatan aliran fluida pada pipa.

Tabel 3.8 Menunjukan desain geometri model pengujian

No Parameter Keterangan

1 Body Part 1

2 Surface Area 0.01048 m2

3 Faces 3

4 Edges 3

5 Vertices 2

6 Fluid/Solid Fluid

7 Shared Topology Method Automatic

8 Geometry Type Workbench

Gambar 3.11 Menunjukan Desain geometri model pengujian

(9)

Pada gambar diatas menunjukan bahwa pada setiap simulasi pengujian menggunakan desain yang sama. Pada simulasi ansys variasi kecepatan aliran air sebagai parameter analisis pengujian.

Tabel 3.9 Kondisi meshing geometri

Scope

1 Scoping Methods Geometry Selection

2 Geometry 1 Body

Definition

3 Supressed No

4 Element Size 3.e-003 m

5 Number of Element 74.246

6 Node 23.261

7 Behavior Soft

8 Local Min Size (2.8024e-005 m)

Gambar 3.12 Meshing geometri pada ansys fluent Tabel 3.10 Menunjukan kondisi Set-up pada domain fluida

No. Parameter Keterangan

1 Viscous Model k-epsilon (2 eqn) 2 K-epsilon model Realizable

3 Near-Wall Treatment Enhanced Wall Treatment

(10)

Gambar 3.13 Set-up

Tabel 3.11 Nilai referensi pada kondisi boundari

1 Area (m²) 1

2 Density (kg/m³) 998,2

3 Entalpy (j/kg) None

4 Length (m) 1,6

5 Pressure (pascal) None 6 Temperature (k) 288,16 7 Viscosity (kg/m-s) 0.001003 8 Reference Zone Part 1

Tabel 3.12 Kondisi pengujian nosel inlet

No Parameter Keterangan

Case 1

1 Horizontal distance to propeller 0.05 m Case 2

5 Horizontal distance to propeller 1.5 m

Tahap selanjutnya tahap akhir dari proses simulasi yaitu tahap running.

Pada tahap ini akan menampilkan hasil dari simulasi. Dalam penelitian ini hasil yang diinginkan adalah nilai debit aliran (m³/s).