Gambar 4.1. Tampilan awal GAMBIT b.
FLUENT FLUENT merupakan solver dan postprocessor yang menggunakan metode
elemen hingga untuk menyelesaikan berbagai macam kasus aliran fluida dengan mesh yang tidak terstruktur sekalipun dengan cara yang relatif mudah.
Gambar 4.2. Tampilan awal FLUENT
4.2 Proses permodelan pompa sentrifugal yang telah direncanakan
4.2.1 Proses permodelan impeler pompa sentrifugal A. Proses pembuatan geometri impeler pompa sentrifugal
Permodelan geometri dari pompa sentrifugal ini dilakukan di program GAMBIT sebagai tahap preprocessing. Dalam proses pembuatan geometri ini,
prototype pompa sentrifugal tersebut digambar dalam 2 - D 2 dimensi, dan juga menggunakan program AutoCAD untuk menentukan titik - titik vertices supaya
Universitas Sumatera Utara
lebih mudah menggambarnya. Adapun tahap -tahap yang harus dilakukan dalam menggambar prototype geometri tersebut adalah:
Flow Chart pada GAMBIT
B. Asumsi Kondisi Fluida
Dalam menganalisa aliran fluida pada CFD Fluent, asumsi yang dipakai pada fluida yaitu :
1. Air sebagai material berada pada kondisi steady state tunak
2. Temperatur lingkungan pada suhu kamar 20º C
3. Material properties pada suhu 20º C
• Massa jenis
ρ 998,2 kgm
3
• Viskositas 0,001003 cP
• V masuk sesuai perhitungan manual 3,122 ms
C. Proses solving dan postprocessing geometri impeler pompa sentrifugal
Proses solving dan postprocessing diselesaikan dengan menggunakan program FLUENT. Geometri yang sudah dibuat di program GAMBIT akan dieksekusi di
program ini dan data – data sifat fisik dari geometri tersebut diinput dalam program ini sebelum dimasukkan pada proses iterasi yang kemudian akan menghasilkan data-
data yang diinginkan,dalam hal ini akan dihasilkan distribusi tekanan, distribusi turbulensi dan distribusi vektor kecepatan. Proses analisa dalam FLUENT ini
Membuat gambar impeller pada Auto CAD untuk
mendapatkan nilai-nilai titik koordinat
Memasukkan nlai titik-titik yang didapat dari Auto CAD ke
dalam GAMBIT
Membuat jaring Geometri Mesh
Membuat kondisi batas pada impeller yang digambar
Mengeksport file geometri ke
file mesh
Universitas Sumatera Utara
dilakukan pada impeler saja dan pada saat impeler dalam housing pompa sentrifugal tersebut.
Hasil analisa dari impeler pompa sentrifugal ini dapat juga memberitahu daerah- daerah yang kemungkinan terjadinya kavitasi akibat dari tekanan rendah yang
terjadi dan daerah tersebut akan dapat dilihat pada distribusi tekanan nanti. Adapun tahap-tahap yang harus dilaksanakan dalam proses eksekusi ini adalah sebagai
berikut: a.
Membuka file mesh File mesh yang sudah disimpan pada file directory GAMBIT dibuka pada
tahap ini dengan membuka menu File kemudian read case, pilih nama file .msh yang disimpan lalu OK.
Gambar 4.1 Tampilan hasil file meshnya b.
Memeriksa grid Geometri tersebut akan diperiksa nilai minimum dan maskimum dari x dan y
dan juga memastikan bahwa luas dan volum yang terjadi adalah positif. Jikalau nilai negatif yang terjadi maka geometri harus di gambar ulang di
GAMBIT. Grid akan diperiksa dengan membuka menu grid lalu check
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Tampilan hasil grid check
c. Menskalakan grid
Pada dasarnya geometri tersebut belum memiliki satuan panjang apapun,maka grid akan diskalakan melalui menu grid kemudian scale, pada dropdown list
unit pilih mm , kemudian scale.
Gambar 4.3 Tampilan hasil Grid scale d.
Memperhalus Grid Grid akan diperhalus apabila masih kasar dengan membuka menu grid,pilih
smoothswap, maka akan muncul panel smoothswap grid, klik smooth kemudian klik swap lagi bergantian sampai number swappednya 0. Klik close
jika sudah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Tampilan hasil smoothswap grid e.
Mendefinisikan model 1.
Mengatur solver yang digunakan Klik menu define lalu models, kemudian solver. Pada checkbox solver pilih
segregated. Lalu klik OK.
Gambar 4.5 Kotak dialog solver 2.
Mengaktifkan model aliran viscous Membuka menu define lalu models kemudian viscous model, dan aktifkan
model standard k – ε , lalu klik OK.
Gambar 4.6 Kotak dialog viscous model 3.
Mengaktifkan persamaan energi untuk menghitung perpindahan panas Membuka menu define lalu models dan kemudian energy, maka akan
muncul kotak dialog energy dan mengaktifkan energy equation nya, kemudian klik OK.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 Kotak dialog energy f.
Mendefinisikan material Material yang digunakan adalah air water liquid , maka klik menu define
lalu material kemudian klik database FLUENT nya. Pada dropdown list fluid materialnya pilih water liquid, kemudian klik copy, setelah itu kembali ke
panel material dan klik changecreate.
Gambar 4.8 Kotak dialog material g.
Mendefinisikan satuan Satuan untuk angular velocity masih dalam rads maka satuan tersebut akan
diubah menjadi rpm dengan membuka menu define lalu klik unit, pilih angular velocity lalu klik rpm.
Gambar 4.9 Kotak dialog unit a.
Mendefinisikan kondisi batas
Universitas Sumatera Utara
Kondisi batas yang telah ditentukan di GAMBIT akan diisikan dengan data- data fisik dari fluida dan geometri tersebut pada FLUENT ini. Klik define lalu
Boundary Condition. Maka akan muncul panel box boundary condition.
Gambar 4.10 Kotak dialog boundary condition 1.
Mendefinisikan kondisi fluida Pilih Fluid pada panel box boundary condition pilih set. Kemudian pilih
water liquid pada material name lalu OK.
Gambar 4.11 Kotak dialog fluid 2.
Mendefinisikan kondisi zona inlet Pilih inlet pada panel box boundary condition pilih set. Kemudian masukkan
nilai kecepatan sisi masuk pompa pada kolom velocity magnitude sebesar 3,122 ms kemudian klik OK
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.12Kotak dialog Zona inlet 3.
Mendefinisikan kondisi zona outlet Pilih outlet pada panel box boundary condition pilih set kemudian klik
OK.
Gambar 4.13 Kotak Dialog Zona Outlet 4.
Mendefinisikan kondisi pada dinding impeller wall Pilih wall pada panel box boundary condition kemudian pilih set.
Kemudian pada tab momentum pilih moving wall dan pilih rotational sebagai gerakannya masukkan nilai kecepatan putarnya sebesar 1450 rpm.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.14 Kotak dialog zona wall 5.
Memulai iterasi 1.
Memilih pengontrol solusi Pilih menu solve kemudian pilih controls dan klik solution, lalu OK
Gambar 4.15 Kotak dialog solution control 2.
Menginisiasi iterasi Pilih menu solve kemudian pilih initialize, maka akan muncul panel
solution initialization, pada dropdown list compute from pilih inlet kemudian klik init lalu close.
Gambar 4.16 Kotak dialog solution initialization 3.
Mengaktifkan Pengeplotan residu iterasi selama proses iterasi Pengeplotan residu iterasi dibuka dari menu solver lalu pilih monitors
kemudian pilih residuals. Akan muncul panel residual monitors kemudian pada check box options klik plot lalu klik OK.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.17 Kotak dialog residual monitors 4.
Memulai iterasi Problem ini akan diiterasikan pada menu solver lalu pilih iterasi. Dan ketikkan
number of iterations adalah 1000 lalu klik iterate.
Gambar 4.18 Kotak panel iterasi
Gambar 4.19 Kurva residual iterasi
4.2.2 Proses solving dan postprocessing geometri rumah pompa sentrifugal
Proses solving dan postprocessing diselesaikan dengan menggunakan program FLUENT. Geometri yang sudah dibuat di program GAMBIT akan dieksekusi di
program ini dan data – data sifat fisik dari geometri tersebut diinput dalam program ini sebelum dimasukkan pada proses iterasi yang kemudian akan menghasilkan data-
data yang diinginkan. Hasil analisa dari rumah pompa sentrifugal ini dapat juga memberitahukan distribusi kecepatan, distribusi turbulensi, serta distribusi tekanan
Universitas Sumatera Utara
pada rumah housing pompa tersebut. Adapun tahap-tahap yang harus dilaksanakan dalam proses eksekusi ini adalah sebagai berikut:
a. Membuka file mesh
File mesh yang sudah disimpan pada file directory GAMBIT dibuka pada tahap ini dengan membuka menu File kemudian read case, pilih nama file
.msh yang disimpan lalu OK.
Gambar 4.20 Tampilan hasil file mesh rumah pompa
b. Memeriksa grid
Geometri tersebut akan diperiksa nilai minimum dan maskimum dari x dan y dan juga memastikan bahwa luas dan volum yang terjadi adalah positif.
Jikalau nilai negatif yang terjadi maka geometri harus di gambar ulang di GAMBIT. Grid akan diperiksa dengan membuka menu grid lalu check
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.21 Tampilan hasil grid check c.
Menskalakan grid Pada dasarnya geometri tersebut belum memiliki satuan panjang apapun,maka
grid akan diskalakan melalui menu grid kemudian scale, pada dropdown list unit pilih mm , kemudian scale.
Gambar 4.22 Tampilan hasil Grid scale d.
Memperhalus Grid Grid akan diperhalus apabila masih kasar dengan membuka menu grid,pilih
smoothswap, maka akan muncul panel smoothswap grid, klik smooth kemudian klik swap lagi bergantian sampai number swappednya 0. Klik close
jika sudah.
Gambar 4.23 Tampilan hasil smoothswap grid e.
Mendefinisikan model 1.
Mengatur solver yang digunakan Klik menu define lalu models, kemudian solver. Pada checkbox solver pilih
segregated. Lalu klik OK.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.24 Kotak dialog solver 2.
Mengaktifkan model aliran viscous Membuka menu define lalu models kemudian viscous model, dan aktifkan
model standard k – ε , lalu klik OK.
Gambar 4.25 Kotak dialog viscous model 3.
Mengaktifkan persamaan energi untuk menghitung perpindahan panas Membuka menu define lalu models dan kemudian energy, maka akan
muncul kotak dialog energy dan mengaktifkan energy equation nya, kemudian klik OK
. Gambar 4.26 Kotak dialog energy
Universitas Sumatera Utara
4. Mendefinisikan material
Material yang digunakan adalah air water liquid , maka klik menu define lalu material kemudian klik database FLUENT nya. Pada dropdown list fluid
materialnya pilih water liquid, kemudian klik copy, setelah itu kembali ke panel material dan klik changecreate.
Gambar 4.27 Kotak dialog material 5.
Mendefinisikan satuan Satuan untuk angular velocity masih dalam rads maka satuan tersebut akan
diubah menjadi rpm dengan membuka menu define lalu klik unit, pilih angular velocity lalu klik rpm.
Gambar 4.28 Kotak dialog unit 6.
Mendefinisikan kondisi batas Kondisi batas yang telah ditentukan di GAMBIT akan diisikan dengan data-
data fisik dari fluida dan geometri tersebut pada FLUENT ini. Klik define lalu Boundary Condition. Maka akan muncul panel box boundary condition.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.29 Kotak dialog boundary condition f.
Mendefinisikan kondisi fluida Pilih Fluid pada panel box boundary condition pilih set. Kemudian pilih
water liquid pada material name lalu OK.
Gambar 4.30 Kotak dialog fluid g.
Mendefinisikan kondisi zona inlet masuk Pilih masuk pada panel box boundary condition pilih set. Kemudian
masukkan nilai kecepatan sisi masuk pompa pada kolom velocity magnitude sebesar 3,122 ms kemudian klik OK
Gambar 4.31 Kotak dialog Zona inlet
Universitas Sumatera Utara
h. Mendefinisikan kondisi zona outlet keluar
Pilih keluar pada panel box boundary condition pilih set, Lalu ketikkan diameter sisi tekan diameter dalam pipa tekan kemudian klik OK.
Gambar 4.32 Kotak Dialog Zona Outlet i.
Mendefinisikan kondisi pada dinding impeller impeler Pilih impeler pada panel box boundary condition kemudian pilih set.
Kemudian pada tab momentum pilih moving wall dan pilih rotational sebagai gerakannya masukkan nilai kecepatan putarnya sebesar 1450 rpm.
Gambar 4.33 Kotak dialog zona impeller j.
Mendefinisikan kondisi pada dinding rumah pompa wall Pilih wall pada panel boundary condition pilih set, karena dinding tidak
mengalami pergerakan apapun stationary , maka biarkan panel pada kondisi defaultnya lalu klik OK.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.34 Kotak Dialog zona wall k.
Memulai iterasi 1.
Memilih pengontrol solusi Pilih menu solve kemudian pilih controls dan klik solution, lalu OK.
Gambar 4.35 Kotak dialog solution control 2.
Menginisiasi iterasi Pilih menu solve kemudian pilih initialize, maka akan muncul panel
solution initialization, pada dropdown list compute from pilih inlet kemudian klik init lalu close.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.36 Kotak dialog solution initialization 3.
Mengaktifkan Pengeplotan residu iterasi selama proses iterasi Pengeplotan residu iterasi dibuka dari menu solver lalu pilih monitors
kemudian pilih residuals. Akan muncul panel residual monitors kemudian pada check box options klik plot lalu klik OK.
Gambar 4.37 Kotak dialog residual monitors 4.
Memulai iterasi Problem ini akan diiterasikan pada menu solver lalu pilih iterasi. Dan
ketikkan number of iterations adalah 1000 lalu klik iterate
Gambar 4.38 Kotak panel iterasi
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.39 Kurva hasil residual iterasi
4.3 Analisa kavitasi dan performansi dari pompa sentrifugal yang telah direncanakan
