BAB 3
ANALISIS PERANCANGAN SIMULASI ALIRAN FLUIDA
3.1. Spesifikasi Aliran
Gambar 3.1 menunjukkan suatu kondisi aliran di antara dua plat tipis sejajar. Panjang plat didefinisikan sebesar L meter dan jarak di antaranya h meter. Kedua plat ini
diletakkan horizontal dalam sebuah aliran dengan kecepatan konstan ke arah horizontal. Jika kecepatan alir tersebut kecil atau viskositas kinematiknya besar maka
bilangan Reynoldsnya kecil. Jika hal ini terjadi pada aliran tersebut, maka aliran itu disebut aliran laminar.
Gambar.3.1. Aliran antara dua plat pararel
Untuk mempelajarinya lebih lanjut, kita asumsikan plat tersebut sangat tipis, sehingga aliran yang melaluinya tidak dipengaruhi oleh ketebalan plat. Kemudian,
Aliran Fluida h m
Lapisan batas
Aliran
Aliran mengembang penuh outlet
inlet Percepatan horizontal
yang seragam Plat tipis sejajar, panjang L m
Universitas Sumatera Utara
perhatian kita ditujukan pada aliran diantara kedua plat, bukan diatas ataupun dibawah plat. Dari hal tersebut, domain alirannya bisa kita ambil sebagai sebuah persegi
panjang sederhana. Pada sisi kiri, kecepatan aliran seragam dengan arah horizontal dari kiri ke kanan, sehingga batas ini disebut inlet. Platnya didefinisikan sebagai
tembok solid yang tetap sehingga kecepatannya sama dengan nol. Karena terdapat perlambatan aliran pada plat yang disebabkan oleh geseran akibat friksi, dan
terbentuklah dua lapisan batas pada plat seperti pada gambar dibawah ini. Lapisan batas ini bertambah ketebalannya sepanjang plat dari kiri ke kanan. Pada akhir dari
plat tersebut, aliran meninggalkan domain dan sisi kanan dari domain tersebut bisa didefinisikan sebagai outlet.
Gambar 3.2. Daerah dan batas-batas komputasional
Dari gambaran diatas kita dapat melihat bahwa aliran tersebut adalah simetris, kemudian dengan membaginya menjadi dua akan memudahkan penghitungan. Pada
gambar 3.2 ditunjukkan domain persegipanjang dan empat jenis batas yang kita gunakan. Batas-batas tersebut adalah tembok solid pada sisi bawah di mana
kecepatannya adalah nol, bidang simetris pada sisi atas di mana komponen kecepatan vertikalnya adalah nol dan turunan dari kecepatan horinzontal terhadap ketinggiannya
juga nol, sebuah inlet dengan kecepatan horizontal yang seragam dari kiri ke kanan, dan sebuah outlet dengan tekanan seragam pada sisi kanan.
Inlet, Nilai u
Outlet, P konstan
Dinding plat u, v = 0 tanpa slip
dpdy = 0 Dinding plat
u, v = 0 tanpa slip dpdy = 0
Daerah komputasional
Universitas Sumatera Utara
Kita juga harus menentukan nilai massa jenis dan viskositas. Untuk menyederhanakan permodelan, maka kita asumsikan
ρ sama dengan 1 kgm3 dan µ sama dengan 1 kgm.s. Sehingga bilangan Reynoldsnya kita dapatkan
…3-1 Akhirnya, karena aliran fluida merupakan aliran geser sederhana dan tidak ada
kondisi batas yang berubah terhadap waktu maka sangatlah beralasan untuk mengasumsikan bahwa aliran itu sendiri tidak akan bervariasi terhadap waktu
alirannya steady.
3.2. Analisis Aliran