FLOW SIMULATION ANALYSIS PIPA MENGGUAKAN SOLIDWORKS

BAB I

PRE-PROCESSING

            Flow Simulation Analysis adalah model analisis yang digunakan untuk mengetahui laju aliran fluida didalam pipa. Dengan flow simulation analysis kita dapat mengetahui pressure, velocity, density, force dari aliran fluida dengan kecepatan tertentu dan temperature tertentu di dalam pipa.

            Langkah-langkah untuk melakukan simulasi ini adalah sebagai berikut:

• Buka file gambar yang telah dibuat dengan nama “Pipa K”. kemudian kita belah bagian tengah pipa hingga terlihat penampang baian dalam pipa.
• Kemudian pilih tab Flow Simulation. Kemudian pilih Wizard.  
• Langkah-langkah diatas adalah sebagai berikut:

1.    Langkah pertama adalah Project Configuration dimana suatu proses menentukan nama dari project yang akan kita buat. Pilih Create New lalu beri nama yaitu “ari”. Lalu klik Next.

2.    Langkah selanjutnya adalah Unit System yaitu langkah pemilihan satuan yang akan digunakan. Pilih SI pada baris ke 5 di kolom Unit System, lalu ganti temperature menjadi derajat °C. lalu klik Next.

3.    Langkah selanjutnya adalah Analysis Type yaitu langkah yang digunakan untuk menentukan laju alairan yang akan dianalisis apakah aliran dalam internal flow/aliran dalam atau external flow/aliran luar pada pipa. Pilih Internal kemudian ceklis didalam kotak Exclude capacities without flow condition. Lalu klik Next.

4.    Langkah berukutnya adalah Default Fluid yaitu kita menentukan fluida apa yang akan digunakan dalam simulasi ini dan juga kita menentukan jenis aliran pada fluida. Expand Liquids lalu pilih Proppane, kemudian Add. Dan Flow Caracteristic, Flow type pilih Laminer Only.lalu klik Next.

5.    Langkah berikutnya adalah Wall Condition dimana ini digunakan untuk menentukan keadaan sekitar. Pada langkah ini kita klik Next saja krena menggunakan settingan default.

6.    Langkah berikutnya adalah Initial Condition dimana ini adalah langkah untuk menentukan  kondisi yang dibutuhkan dalam proses flow simulation. Dalam langkah  ini kita ubah temperature menjadi 30 °C. lalu klik Next.

7.    Langkah berikutnya adalah Result and Geometry Resolution dimana ini adalah langkah untuk menentukan seberapa detail hasil yang ingin kita peroleh. Lalu klik Finish.

•  Selanjutnya kita klik Flow Simulation Analysis Tree
•   Pada Computational Domain kita klik kanan kemudian kita pilih Hide

• Klik kanan pada Fluid Subdomain, lalu klik Insert Fluid Subdomain, dan pada kotak selection pilih face bagian dalam pipa K. Lalu klik OK.

•  Klik kanan Boundary Condition, lalu klik Insert Boundary Condition.
• Kemudian tentukan inlet atau aliran masuk. Pada kotak selection pilih face bagian dalam  pipa hingga muncul Face<1>. Kemudian pada Type Pilih Inlet Velocity, dan Flow Parameter pada kotak V (Velocity) masukkan 24 m/s. Kemudian klik OK.

• Klik kanan Boundary Condition lagi, lalu klik Insert Boundary Condition. Pilih face bagian dalam pipa yang belum di sebelumnya.
• Kemudian pada kolom Type kita klik Pressure, lalu pilih Environment Pressure. Lalu klik OK.

 

BAB II

SOLVER SOLUTION

• Setelah semua pengaturan awal flow simulation analysis dilakukan, langkah selanjutnya kita jalankan program. Klik Run lalu tunggu hingga proses selesai.

            Data perhitungan yang dihasilkan dari analisa simulasi di atas adalah hasil perhitungan otomatis oleh computer sedangkan perhitungan secara manualnya dapat dilakukan dengan menghitung menggunakan rumus. Untuk menghitung perbedaan tekanan antara sisi masuk pipa dan sisi keluar pipa sering kali menggunakan rumus Bernoulli seperti berikut ini.

            Dalam rumus di atas, tekanan di sisi masuk pipa disimbolkan dengan subscript A dan tekanan di sisi keluar pipa disimbolkan dengan subscript B. Kecepatan aliran di dalam pipa dianggap konstan (VA = VB) dan terdapat beda ketinggian Δz. Rumus beda tekanan kasus ini adalah :

Bilangan Reynolds (Re). Bilangan Reynolds merupakan ukuran untuk menyatakan apakah modus aliran berupa aliran laminer atau turbulen. Bilangan Reynold ini dihitung menggunakan rumus berikut ini:

Laju aliran massa, satuan kg/detik. Dihitung dengan rumus berikut:

BAB III

POST-PROCESSING

            Setelah proses solver selesai langkah selanjutnya adalah kita melihat hasil dari aliran fluida tersebut dimana hasil yang akan kita lihat adalah pressure, velocity, temepratute dan density pada aliran fluida.

• Hasil Flow Simulation Analysis Pressure

            Dari hasil analysis dapat diketahui nilai dari tekanan maksimum adalah sebesar 171430,63 Pa. Dimana nilai tekanan maksimum terletak di sudut bagian bawah yang membagi aliran fluida seperti terlihat pada gambar diatas ini disebabkan karena pada saat fluida mengalir ke arah bawah terjadi benturan yang membagi aliran dari fluida tersebut yang mengakibatkan terjadinya penaikan tekanan karena benturan tersebut.

• Hasil Flow Simulation Analysis Velocity

           

            Dari hasil analysis dapat diketahui nilai maksimum dari velocity aliran fluida yang mengalir di dalam pipa sebesar 24,186 m/s dengan posisi velocity maksimum terbesar berada pada pipa yang mengarah lurus ke bawah. Hal ini disebabkan fluida tersebut memiliki pressure yang rendah pada bagian tersebut dan juga gaya gravitasi yang bekerja pada fluida tersebut sehingga aliran fluida lebih cepat menuju kearah bawah, dan juga aliran fluida tersebut tidak terlalu banyak terbagi pada pipa di sebelahnya.

• Hasil Flow Simulation Analysis Temperature

            Dari hasil analysis didapat nilai temperature maksimum pada aliran fluida dengan nilai sebesar 25,08ºC. Dengan posisi temperatur maksimum berada pada sudut bagian bawah yang membagi aliran fluida pada pipa, hal ini disebabkan karena tekanan fluida yang besar membentur sudut dinding bagian bawah yang mengakibatkan fluida tersebut mengalami kenaikan suhu akibat tekanan yang besar.

• Hasil Flow Simulation Analysis Density

            Dari hasil analisis dapat diketahui besar density hampir merata di seluruh bagian pipa yang dilalui fluida karena fluida yang digunakan jenisnya sama yaitu Proppane serta volume pipa sama besar di setiap bagiannya, hanya pada bagian atas density lebih besar hal ini disebabkan oleh pengaruh pressure yang tinggi pada bagian atas.

• Kesimpulan

Dari simulasi yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan diantaranya adalah aliran fluida yang mengalir pada pipa K cenderung mengalir pada satu penanmpang pipa saja sedangkan yang lainnya hanya terkena sedikit aliran fluidanya. Ini desebabkan karena velocity pada fluida tersebut dan juga gaya gravitasi yang mempengaruhi aliran fluida tersebut. Dan juga besar tekanan dan suhu terletak pada posisi yang sama yaitu pada sudut bagian bawah yang membagi aliran fluida. Ini dikarenakan adanya benturan fluida yang terjadi pada bagian tersebut sehingga mengakibatkan tekanan sebagaimana kita ketahui apabila fluida mengalami tekanan maka suhu pada fluida juga akan mengalami kenaikan.