Simulasi Numerik Karakteristik Aliran Melintasi Dua Silinder Sirkular Tersusun Tandem Dekat Dinding Miring

Abstract

Silinder sirkular yang berinteraksi dengan fluida adalah salah satu bentuk yang umum digunakan pada rekayasa teknik. Salah satu elemen struktural yang berbentuk silinder sirkular yaitu pipa. Instalasi perpipaan yang didirikan berkelompok atau dalam susunan tertentu sering ditemukan dalam bangunan industri. Salah satunya pada instalasi perpipaan di atas tanah untuk mengalirkan minyak dari sumur produksi menuju kilang minyak di daratan (Onshore) untuk diolah. Peletakan instalasi perpipaan di atas tanah pada umumnya diletakkan dengan jarak tertentu dari permukaan tanah, baik pada permukaan tanah yang datar atau dengan kemiringan tertentu. Penelitian ini menggunakan metode simulasi numerik dua dimensi steady dan incompressible flow menggunakan software CFD Ansys Fluent versi 19.1. Bilangan Reynolds yang digunakan dalam simulasi ini sebesar 5x10⁴ dengan kecepatan inlet sebesar 20 m/s. Variasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah rasio besar celah silinder sirkular dengan dinding (G/D) berturut-turut 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, dan 1, serta variasi kemiringan dinding (α) pada 0^o, 10^o, dan 20^o. Rasio jarak longitudinal antar dua silinder sirkular (L/D) = 1,5 dibuat konstan. Pemodelan turbulence viscous yang digunakan adalah shear stress transport k-ω. Hasil yang didapat dari simulasi numerik secara kualitatif menunjukkan bahwa peningkatan (G/D) akan mengurangi pengaruh blockage dan peningkatan (α) akan membentuk wake akibat inclined wall serta meningkatkan pengaruh adverse pressure gradient. Hasil yang didapat secara kuantitatif yaitu peningkatan G/D dan α akan meningkatkan trendline CDp dan menurunkan trendline CLp pada silinder-1 serta menurunkan trendline CDp dan meningkatkan trendline CLp pada silinder-2. Tinjauan pada α dapat disimpulkan bahwa peningkatan α pada setiap G/D akan menurunkan nilai CDp dan CLp pada silinder-1 serta meningkatkan CDp (tetap bernilai negatif) dan menurunkan CLp pada silinder-2. Dapat disimpulkan bahwa jarak (L/D) = 1,5 menyebabkan gaya drag yang semakin rendah pada silinder-2, disebabkan oleh free shear layer silinder-1 melingkupi silinder-2 pada α = 0^o dan 10^o. Pada α = 20^o pengurangan gaya drag silinder-2 diakibatan oleh wake step dari inclined wall.

CC Licencing

Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).