Tabel 3.3 Pengaturan Simulasi Aspek
Pengaturan
Solver
Model
Multifasa Multiphase
Viskos Viscous Model
Material
Kondisi Operasi Operating Condition
Inisiasi Initialize
Residual Monitor
Pressure based, 3D, transient
Volume of Fluid VOF
Turbulent k- ε Standard
Water-liquid ; ;
Air ;
Velocity Inlet 10
-3
3.3 Menjalankan Simulasi
Setelah proses pre-processor dan solution telah selesai diatur, maka simulasi dimulai run hingga solusi yang konvergen tercapai.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Diagram Alir Mulai
Geometry module dengan solidwork
Eksport geometri ke ansys workbench Penentuan kondisi
A Mesh module menentukan mesh
Error Analisa Setting Memvariasikan :
o Ketinggian Air
o Diameter Lubang Buang
Run CalculationGenerate Solve Proses Penyelesaian
Done Post Processing
Report Review
Selesai Tidak
Ya B
Ya
Tidak
Universitas Sumatera Utara
3.4 Langkah-Langkah Pengerjaan
Langkah-langkah pengerjaan simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak yaitu sebagai berikut :
1. SolidWorks
Solidworks digunakan sebagai sarana bantu untuk membuat geometri sistem. Setelah itu disimpan dalam bentuk STEP AP203 dan selanjutnya diekspor ke
Ansys FLUENT. 2.
FLUENT FLUENT digunakan sebagai sarana bantu untuk memodelkan aliran pada
domain komputasi. Ada beberapa tahapan pengerjaan dalam FLUENT untuk simulasi:
a. Geometry
Melakukan import file dalam bentuk STEP AP203 yang berupa geometri sistem.
Gambar 3.6 Cara Import Geometry
Universitas Sumatera Utara
b. Mesh
o Menentukan nama dari bagian model yang nantinya akan menjadi kondisi
batas.
Gambar 3.7 a Wall ; b Atas ; c Inlet ; d Outlet
a b
c
d
Universitas Sumatera Utara
o Menentukan spesifikasi mesh yang digunakan.
Gambar 3.8 Spesifikasi Mesh
Gambar 3.9 Hasil Meshing
Universitas Sumatera Utara
c. Setup
Pada Fluent, pilih serial dan klik OK.
Gambar 3.10 Setup
General
Kemudian pada solver pilih : - Type : Pressure Based
- Velocity Formula : Absolute - Time
: Transient Setelah itu centang Gravity dan berikan nilai pada sumbu Y = -9.81
ms
2
. Tanda minus - menandakan arah gaya gravitasi ke bawah.
Models Klik multiphase kemudian centang Volume of Fluid dan klik OK.
Setelah itu klik Viscous dan centang k-epsilon 2eqn dan klik OK.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11 Models
Materials Fluida yang digunakan adalah air dan water liquid.
Gambar 3.12 Materials
Universitas Sumatera Utara
Phases
Pada phase 1pilih air dan pada phase 2 pilih water liquid.
Gambar 3.13 Phases
Cell Zone Conditions Klik operating conditions kemudian centang Specified Operating
Density dan klik OK.
Gambar 3.14 Cell Zone Conditions
Universitas Sumatera Utara
Boundary Conditions
Klik Boundary Conditions dan muncul kondisi batas yang telah dibuat.
Tabel 3.4 Kondisi Batas Kondisi Batas
Jenis Nilai
Inlet Velocity Inlet
Disesuaikan Atas
Pressure Outlet 0 Pa Gauge
Outlet Pressure Outlet
0 Pa Gauge Dinding
Wall -
Pada kondisi batas Inlet, klik Edit makaakan muncul kotak pengaturan, masukkan kecepatan sesuai dengan yang diinginkan dan
klik OK. Kemudian ganti phase menjadi phase-2 dan klik Edit, kemudian ganti ke tab Multiphase, Volume Friction = 1 klik OK.
Solution Controls
Kemudian lompati hingga ke Solution Controls dan ganti nilai momentum
menjadi 0.5.
Gambar 3.15 Solution Controls
Universitas Sumatera Utara
Calculation Activities
Klik Calculation Activities, auto save every = 10, pada Automatic Export
klik Create atau Edit, maka akan muncul kotak pengaturan sesuaikan dengan gambar. Pada tab Quantities, blok seluruhnya. Ini
merupakan keluaran data perhitungan seperti kecepatan, tekanan, dll yang akan ditampilkan pada CFD-Post nantinya.
Gambar 3.16 Calculation Activities
Solution Initialization Lompat ke Solution Initialization, pada kotak atur Compute from Inlet,
kemudian initialize.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.17 Solution Initialization
Kemudian perhatikan menu patch, sebelum di patch diperlukan dimensi wilayah yang akan dikosongkan dengan air phase-2, sehingga nantinya
pada saat simulasi tangki dalam keadaan kosong air. Klik Adapt Region, akan muncul kotak pengaturan sesuaikan dengan gambar berikut.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.18 Region Adaption
Setelah itu, klik patch dan ganti menjadi phase-2, klik volume friction dan hexahedron-r0
, klik patch.
Gambar 3.19 Patch
Run Calculation Pada Time Step Size s, isi dengan 0.01 dan 1000 pada Number of
Time Steps kemudian klik Calculate.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.20 Run Calculation
3. Setelah siap Calculate iteration, maka akan muncul tanda ceklis pada SETUP
dan SOLUTION.
Gambar 3.21 Fluid Flow FLUENT
Universitas Sumatera Utara
4. CFD-Post 14.0
Untuk melihat results dari simulasi, digunakan software CFD-Post 14.0.
Gambar 3.22 CFD Post 14.0
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Simulasi Turbin Vortex
Pada bab ini berisikan hasil simulasi fluida air yang terjadi pada turbin vortex dengan variasi lubang buang dan ketinggian air. Parameter yang didapat
dari simulasi ini adalah kecepatan yang terbentuk dari pusaran air. Proses simulasi berlangsung selama 100 detik.
Proses pengambilan sampel kecepatan dilakukan dengan membentuk 4 garis dengan 1 pusat.
Gambar 4.1 Distribusi kecepatan dengan 4 garis
4.1.1 Pada Lubang Buang 1
Pada lubang buang 1, head yang ingin dicapai adalah 0.1 m. Setelah melakukan beberapa percobaan, didapat kecepatan inlet adalah 0.15 ms. Hasil
simulasi dapat dilihat dari gambar berikut :
Gambar 4.2 Hasil Simulasi Pada Lubang Buang 1
4 3
2 1
3 2
2
Universitas Sumatera Utara
