Konsep pengendalian arus melintasi silinder sirkular untuk mengurangi hambatan dan getaran yang disebabkan oleh arus eddy telah dieksplorasi secara luas oleh para peneliti. Namun, pelat pemisah hanya berguna untuk menentukan arah aliran, sedangkan koridor heliks meningkatkan gaya drag dibandingkan dengan gaya silinder dengan diameter yang sama. Permasalahan yang muncul adalah kekasaran permukaan tabung mempengaruhi sifat aliran zat cair yang melaluinya, sehingga penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik dan pengaruh aliran zat cair yang melewati permukaan kasar dinding luar tabung melalui visualisasi. menggunakan Partikel Frame Rate (PIV).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekasaran permukaan tabung silindris mempengaruhi karakteristik aliran zat cair, dimana terbentuk vortisitas akibat penambahan nilai kekasaran. Hasil yang diperoleh untuk mencapai target outcome dalam penelitian ini adalah hasil sintesis dari 3 jurnal nasional terakreditasi, dan hasil tambahan berupa prosiding seminar internasional.
PENDAHULUAN 1
Kekasaran permukaan tidak hanya mengurangi hambatan rata-rata pada silinder, tetapi juga menghasilkan bilangan Reynolds kritis yang lebih rendah (Fuss, 2011) (Kiu et al., 2011). Permasalahan yang muncul adalah kekasaran permukaan pipa akan mempengaruhi karakteristik aliran fluida yang melewatinya. Berdasarkan permasalahan tersebut, penelitian ini mencoba menganalisis karakteristik dan pengaruh aliran fluida melalui permukaan kasar dinding luar pipa melalui visualisasi menggunakan Particle Image Velocity (PIV).
Untuk mencapai tujuan tersebut, diadopsi skema penelitian Basic Scientific Research Scheme (PDK), karena fokus penelitian ini adalah untuk mendeteksi fenomena pada aliran yang memiliki permukaan pipa kasar berupa karakteristik aliran dan interpretasi efek yang timbul dari aliran tersebut. aliran cairan melewati permukaan kasar. Dalam perkembangan ilmu pengetahuan, banyak sekali penemuan-penemuan tentang zat cair yang dikembangkan dengan tujuan yang berbeda-beda. Urgensi dari penelitian ini adalah untuk mengurangi interaksi kehilangan permukaan pipa dengan menggunakan kekasaran buatan pada permukaan luar pipa untuk meningkatkan kinerja berbagai pola kekasaran dalam industri perpipaan.
TINJAUAN PUSTAKA 3
Terlihat bahwa terdapat hubungan linier antara faktor gesekan dengan bilangan Reynolds, sedangkan nilai koefisien gesekan untuk aliran turbulen sangat dipengaruhi oleh faktor lain, seperti kekasaran permukaan. Pola aliran pada pipa horizontal memiliki efek gravitasi dimana fluida yang lebih berat akan berada di bawah dan fluida yang lebih ringan akan berada di atas. Jika permukaan batas diperbesar, akan terlihat permukaan yang tidak mulus seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Perbandingan antara tinggi kekasaran dan radius hidrolik (k/R) atau diameter pipa disebut kekasaran relatif. Pada gambar a di atas, tinggi kekasaran lebih kecil dari sublapisan laminar sehingga ketidakrataan permukaan akan sangat kecil sehingga kekasaran akan terendam seluruhnya dalam lapisan laminar. Tinggi kekasaran pada gambar c berada di luar lapisan transisi sehingga kekasaran permukaan akan mempengaruhi daerah turbulen yang mempengaruhi aliran pada daerah tersebut.
Beberapa penelitian sebelumnya (Akilli et al., 2005) telah menunjukkan bahwa kekasaran permukaan tidak hanya mengurangi hambatan rata-rata silinder, tetapi juga menyebabkan bilangan Reynolds kritis. Liu et al., 2019), hasilnya menunjukkan bahwa hubungan terbalik antara faktor gesekan dan bilangan Reynolds pada pipa halus masih tetap ada pada pipa kasar, terlepas dari jarak rusuk dan tinggi. Luo et al., 2019), menemukan bahwa partikel dengan nomor Stokes yang lebih tinggi menunjukkan pengendapan yang lebih jelas di wilayah dalam, dan pengendapan materi menurun karena adanya unsur kasar.
Berdasarkan hasil penelitian di atas maka roadmap peneliti seperti bagan dibawah ini yang menitikberatkan pada bidang mekanika fluida ingin melihat fenomena aliran yang melewati permukaan kasar suatu tabung silinder untuk efektifitas penggunaannya. dia. Luo et al., 2019), adanya kekasaran menyebabkan cacat kecepatan dan meningkatkan tegangan Reynolds di bawah aliran normal ke dinding. Silinder permukaan kasar hanya bekerja pada bilangan Reynolds yang lebih tinggi (Xiaoqing Du a,∗, Weiqun Lin a, Gefei Wua, Daichin b, 2019).
Berdasarkan road map penelitian diperoleh kebaruan dari penelitian ini adalah melihat fenomena karakteristik pengaruh permukaan luar silinder dengan berbagai jenis kekasaran yang dibuat terhadap laju aliran fluida untuk kepentingannya. Hal ini sesuai dengan fokus road map penelitian pada Gambar 2.3, dimana peneliti memfokuskan pada bidang energi terbarukan dengan dua tema khusus yaitu desalinasi dan pikohidro. Tema penelitian ini adalah pada fokus pikohidro, dimana peneliti menganalisis karakteristik aliran fluida pada permukaan yang kasar untuk mengurangi kerugian pada permukaan pipa.
METODE PENELITIAN 8
Pada titik ini, tinjauan jurnal dilakukan untuk memeriksa pembaruan dan sejauh mana topik ini telah berkembang. Bahan yang disiapkan berupa arc, flow meter, pompa, sumber listrik, laser hijau, batang kaca, timbangan digital dan kamera digital. Tahap persiapan yang bertanggung jawab adalah peneliti utama khususnya dalam review jurnal, sedangkan penyiapan bahan dan alat dilakukan oleh anggota penelitian.
Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem pengujian seperti pada Gambar 3.2 di bawah ini yang dilakukan oleh ketua peneliti dibantu oleh siswa untuk membuat rancangannya di atas kertas. Air mengalir melalui pemecah aliran jerami dan pemecah aliran jaring kawat. Kemudian rakit sistem visualisasi dengan menempatkan terowongan di atas meja, memasang katup pada saluran pembuangan di terowongan, menempatkan reservoir air di bawah katup saluran, memasang pompa di tangki penampung, memasang flow meter pada pipa, pipa dari pompa ke terowongan, pasang penyearah aliran, pasang dudukan anoda dan katoda, pasang laser yang diarahkan ke batang kaca agar cahaya menyinari anoda.
Pembuatan dan perakitan berlangsung di Laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik UHAMKA di bawah pengawasan ketua peneliti dan peneliti. Kemudian dilanjutkan dengan tahap pengujian yaitu pengujian kekencangan bak dan sirkulasi sistem sebelum dilakukan pendataan. Selanjutnya Contrast Constrained Adaptive Histogram Equalization (CLAHE) untuk mengkalibrasi kontras sehingga partikel dapat terbaca dengan hasil seperti pada Gambar 3.6 di bawah ini.
HASIL DAN PEMBAHASAN 13
Pada bagian perkiraan Gambar 4.3, pusaran terbentuk dengan jarak yang lebih pendek dari pusaran pada Gambar 4.2. Pada tabung permukaan kasar dengan nilai Ra 0,648 µm menghasilkan pusaran dasar pada jarak 0,05 m dan pusaran atas pada jarak 0,09 m dari tengah tabung silinder, seperti pada gambar 4.4. lebih rendah. Permukaan kasar tube dengan nilai Ra 1,699 µm menghasilkan vortex dengan jarak 0,07 m pada bagian bawah dan vortex pada bagian atas memiliki jarak 0,12 m dari tengah tabung silinder, seperti terlihat pada Gambar 4.6 di bawah .
Proses penguraian aliran vortex akan membentuk pusaran vortex kecil yang sangat jernih di ujung tabung sehingga jarak zona resirkulasi bertambah. Liu et al., 2019) menjelaskan hubungan terbalik antara faktor gesekan dan bilangan Reynolds dalam tabung halus bertahan dalam tabung kasar terlepas dari tinggi tulang rusuk.
KESIMPULAN DAN SARAN 18
LUARAN YANG DICAPAI 19
RENCANA TINDAK LANJUT DAN PROYEKSI HILIRISASI 21
The effect of surface roughness on the super/postcritical coefficient of drag of rough cylinders. Experimental investigation of flow-induced vibration on isolated and tandem circular cylinders equipped with dashes. Effects of solid particles and wall roughness on turbulent boundary layer in a two-phase horizontal channel flow.
Force and flow characteristics of a circular cylinder with uniform surface roughness at subcritical Reynolds numbers.
