Membuat geometri sudu turbin dengan Auto CAD dan CATIA Membuat mesh sebagai domain komputasi di GAMBIT

1 Simulasi profil sudu Simulasi pertama yang dilakukan adalah simulasi pada profil sudu, yaitu mensimulasikan pengaruh kecepatan aliran uap dengan sudut masuk yang telah ditentukan pada masing-masing sudu. Tujuannya adalah untuk mengetahui karakteristik aliran pada sudu dan koefisien lift pada sudu. 2 Simulasi kondisi steady-state Simulasi dilakukan pada hubungan sudu pengarah dan sudu gerak baris kedua pada kondisi steady. Dan dengan kondisi tanpa terjadi perpindahan rotor. Dengan simulasi ini diharapkan karakteristik aliran antara kedua sudu dan pengaruhnya dapat diketahui. 3 Simulasi model turbulensi Simulasi dilakukan untuk mengetahui pengaruh dan karakteristik aliran turbulen pada sudu. Dalam hal ini model turbulensi yang digunakan adalah k-epsilon dengan pilihan Standard dan Realizable. Dimana tujuaannya untuk mendapatkan hasil yang cukup akurat dan efisien.

5.5 Prosedur Simulasi

Dalam tahapannya, prosedur simulasi dibagi dalam empat tahapan simulasi. Dengan adanya beberapa kali simulasi, maka beberapa tahapan dibawah ini diulang untuk tiap simulasi. Simulasi dibagi dalam 4 tahap penting, yaitu : 1 Membuat geometri turbin dengan Auto CAD dan CATIA 2 Membuat mesh sebagai domain komputasi dengan GAMBIT 3 Memasukkan parameter simulasi dan menjalankan solver dengan CFD FLUENT 4 Melihat hasil simulasi dengan CFD FLUENT

5.5.1 Membuat geometri sudu turbin dengan Auto CAD dan CATIA

Untuk mendapatkan hasil perhitungan yang akurat, maka domain perhitungan juga harus dibuat sedekat mungkin dengan keadaan sebenarnya. Mesh sebagai domain perhitungan dibuat dengan acuan geometri, oleh karena itu tahap pembuatan geometri juga sangat menentukan keakuratan hasil. Universitas Sumatera Utara Data awal yang didapat adalah parameter kondisi operasional, yang mana dilakukan analisa untuk mendapatkan ukuran-ukuran utama. Selanjutnya, dari ukuran yang didapat digambar dalam Auto CAD untuk memudahkan pembuatan model. Untuk tahap lebih lanjut, maka model digambar dan dimodifikasi dengan CATIA Computer Aided Three-dimensional Interactive Application. Software ini dipilih untuk membuatmemodifikasi geometri dengan alasan kelengkapan fiturnya serta kemudahan bagi pemakai untuk membuat suatu geometri dengan berbagai parameter. Berikut ini langkah umum pembuatan geometri di CATIA : 1 Membuat sistem koordint baru 2 Menentukan bidang dan membuat sketsa sudu gerak dan sudu pengarah. 3 Mengatur orientasi bidang untuk mengatur interface sudu. 4 Membuat parameter yang digunakan untuk mempermudah modifikasi. 5 Menghubungkan profil sudu pengarah dan sudu gerak dengan acuan sumbu rotasi 6 Membuat permukaan untuk kondisi batas. 7 Menyimpan file dalam format .igs agar bisa dibuka di GAMBIT untuk membuat mesh. Hasil dari tahapan ini adalah file geometri yang nantinya dapat dibuka di GAMBIT. Ada berbagai macam tipe file yang dapat diimport ke GAMBIT, antara lain ACIS, Parasolid, IGES, STEP, CATIA V4, CATIA V5, CAD dan lain sebagainya. Untuk tugas akhir ini dibuat dalam tipe file IGES dengan ekstensi .igs Universitas Sumatera Utara Gambar 5.8 Domain komputasi sudu pengarah stator Gambar 5.9 Domain komputasi sudu gerak baris kedua rotor

5.5.2 Membuat mesh sebagai domain komputasi di GAMBIT

Tujuan dari tahap ini adalah menghasilkan mesh sebagai domain perhitungan. Perangkat lunak yang digunakan adalah GAMBIT Geometry And Mesh Building Intelligent Toolkit, perangkat lunak ini menyediakan fitur pembuatan meshgrid secara otomatis. Berikut ini langkah umum pembuatan mesh di GAMBIT : 1 Mengimport file geometri yang telah dibuat di CATIA. File yang diimpor adalah file bertipe .igs, selanjutnya membuat nama file dan memilih solver FLUENT 56. Universitas Sumatera Utara 2 Membuat geometri face, dari garis atau edge yang telah diimport. Perintah yang digunakan adalah create face from wireframe. Face yang dibentuk terdiri dari dua bagian, yaitu domain dan sudu maka lakukan perintah subtract real faces, untuk mejadikannya satu bagian. 3 Membuat mesh-garis edge, yaitu garis pada masing-masing bidang, dengan pola-mesh grading satu sisi single sided mesh dengan ratio = 1 dan jarak antar-mesh spacing yang digunakan adalah interval count. 4 Membuat mesh-bidang face, yaitu bidang permukaan yang sisinyaedge telah dibuat mesh sebelumnya. Elemen mesh-bidang adalah segitiga Tri dan tipe mesh-bidang atau skema scheme adalah Pave. 5 Mendefinisikan kondisi batas specify boundary types, perintah ini digunakan untuk mndefinisikan kondisi batas pada model yang dibuat. Langkah-langkah yang digunakan untuk menentuka kondisi batas sebagai berikut : - memilih entiti yang akan dikelompokkan menjadi satu zona - untuk model 2D, entity yang diberi kondisi batas adalah garis - memilih kondisi batas untuk zona tersebut, yaitu pressure inlet, pressure outlet, velocity inlet, wall dan periodic. - Memberi nama pada zona yang telah dipilih. 6 Mengimport mesh yang delah dibuat dalam format file .msh. Gambar 5.10 Mesh profil sudu gerak baris pertama Universitas Sumatera Utara Gambar 5.11 Mesh profil sudu pengarah Gambar 5.12 Mesh profil sudu gerak baris kedua Universitas Sumatera Utara Gambar 5.13 Mesh domain komputasi sudu pengarah stator Gambar 5.14 Mesh domain komputasi sudu gerak baris kedua stator

5.5.3 Memasukkan parameter simulasi dan menjalankan solver CFD FLUENT