Spesifikasi Aliran Simulasi CFD Persamaan Navier Stokes Untuk Aliran Fluida Tunak Laminar Di Antara Plat Sejajar

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