2.9 Model aliran turbulen yang terdapat di CFD
Aliran turbulen, biasa juga disebut aliran chaos,adalah aliran yang sudah diikuti oleh gerakan acak dari molekul fluida[3]. Pemodelan aliran turbulen
merupakan cara yang dilakukan untuk menyelesaikan masalah beragam jenis aliran fluida secara numerik, biasanya dilakukan oleh software CFD. Untuk
kebanyakan kasus engineering, penyelesaian fluktuasi dari aliran turbulen secara rinci tidak diperlukan melainkan hanya efek dari turbulensi yang akan
diperhitungkan[15]. Secara garis besar, model turbulen dapat didekati dengan menggunakan dua
pendekatan,yaitu: a. Berdasarkan Reynold averaged-Navier stokes RANS
Cara ini merupakan model klasik b. Berdasarkan Large Eddy simulationLES
Tabel 2.1 Model penyelesaian aliran turbulen Model klasik
Berdasarkan persamaan Reynoldtime averaged 1. Zero equatuion model – mixing length model
2. one equation model- spallart allmaras 3. two-equation model – k-
ε 4. Reynold stress equation model
5. algebratic stress model Large Eddy simulation
Base on space-filtered equations
Aliran turbulen dikenali dengan adanya medan kecepatan yang berfluktuasi. Fluktuasi kecepatan tersebut membawa berbagai besaran seperti momentum,
energi, konsentrasi partikel sehingga besaran tersebut juga ikut berfluktuasi. Fluktuasi tersebut dapat terjadi pada skala kecil dan mempunyai frekuensi yang
tinggi sehingga terlalu rumit untuk dihitung secara langsung pada perhitungan rekayasa praktis practical engineering. Oleh karena itu, persamaan yang
berhubungan dapat dirata ratakantime averaged,ensemble averaged atau dimanipulasi untuk menghilangkan fluktuasi skala kecil.
Universitas Sumatera Utara
Beberapa penjelasan[14] dari model turbulen dijelaskan sebagi berikut: - Model Spallart Allmaras merupakan model turbulensi dengan satu persamaan
yang menyelesaikan model persamaan transport untuk viskositas kinematik turbulen. Model ini sengaja dibuat untuk aplikasi di bidang penerbangan.
- Model k- ε merupakan model dengan dua persamaan yang memungkinkan
kecepatan turbulenturbulent velocity dan skala panjang length scale. Model ini merupakan model yang sering digunakan untuk simulasi aliran fluida dan
perpindahan panas. - Model Reynold stress merupakan model turbulensi yang paling teliti pada
Fluent. Model ini mendekati persamaan Navier stokesReynold averaged dengan menyelesaikan persamaan transport untuk tegangan Reynold bersama sama
dengan persamaan laju disipasi . - Model Large Eddy simulation merupakan model aliran turbulen yang dicirikan
dengan adanya vortexeddies dengan berbagai skala panjang dan waktu.
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian secara CFD dilakukan di Laboratorium Teknik Pendingin, Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara dari Juli 2013 sampai
Januari 2014.
3.2 Identifikasi Masalah
Penelitian ini memiliki fokus perhatian diantaranya: -
Metode simulasi airfoil yang dilakukan apakah sudah benar dengan membandingkan data yang telah dilakukan secara eksperimen.
- Membandingkan hasil simulasi turbin angin menggunakan beberapa variasi
yaitu panjang chord dan tip speed ratio terhadap hasil eksperimen.
3.3 Variabel Penelitian
Pada penelitian ini ditentukan dua buah variable penelitian,yakni variable terikat dan variable bebas.
3.3.1 Variabel Terikat
Untuk menyederhanakan permasalahan dalam aliran fluida , maka dalam penelitian ini di tetapkan variable terikat yakni:
1. Sudut serang airfoil 2. Panjang chord
3. Tip speed ratio
3.3.2 Variabel Bebas
Variable bebas pada penelitian ini merupakan pengaruh yang diakbiatkan oleh adanya variabel terikat dan ditetapkan dalam tiga hal yakni:
1. Koefisien gaya angkat. 2. Koefisien gaya hambat.
3. Energi yang dapat diekstrak turbin angin.
Universitas Sumatera Utara
Kategori