Two-Dimensional incompressible laminar flow between two parallel plates - case (Aplikasi CFD)

Diketahui contoh kasus sebagai berikut:

Terdapat dua plat yang sejajar dengan jarak H = 0.1 m dan dengan panjang L = 1m, lalu dialirkan udara (laminer) dengan viskositas m =4x10^-5 kg/ms

 Mengganti densitas p =1,2 kg/m³ dan   p =0,8 kg/m³dengan menetapkan kecepatan inlet u_inlet=0,01m/s

Cari dan analisis dengan menggunakan CFDSOF untuk kasus diatas.


Gambar untuk kasus di atas seperti gambar di bawah ini

Diskusi

Pertama-tama kita pahami dulu istilah-istilah dasar mengenai mekanika fluida. 

Hydrodynamic entrance region adalah daerah dari permukaan inlet ke titik di mana lapisan batas menyatu pada garis tengah.

 Hydrodynamic entry length adalah panjang dari daerah Hydrodynamic entrance region.

Fully developed region adalah daerah saat profil kecepatan sudah berkembang penuh dan tidak berubah lagi.

Persamaan untuk x momentum tetap dua-dimensi adalah

Langkah-langkah di dalam CFDSOF, untuk densitas 1.2 kg/m3 adalah sbb:

1. Input alokasi memori

2. Menentukkan domain. Menetukkan p x l x t = 1 x 0.1 x 1. Membagi cell pada arah i = 200 dan j = 20.

3. Input model. Berbeda dengan kasus difusi dan konveksi sebelumnya yang melibatkan perpindahan panas, pada kasus ini tidak terdapat perpindahan panas.

4. Mengatur cell inlet pada i= 1,1 dan j= 2,19

5. Memasukkan konstanta fisikal. Densitas 1.2 kg/m3 dan viscositas 4e-5 kg/ms

6. Menentukkan kondisi sempadan untuk inlet, kecepatan u = 0.01 m/s

7. Melakukan iterasi

8. Hasil dari simulasi vektor kecepatan dan kontur kecepatan seperti di bawah ini

Vektor kecepatan dengan densitas 1.2 kg/m3

Kontur kecepatan dengan densitas 1.2 kg/m3

9. Untuk melihat grafik plot xy, kita akan melakukan perintah dengan script. Kita keluar sampai ke menu awal, pilih lihat grafik, pilih plih plot, pilih isi data, dan pilih variabel cfdsof.

10. Mendefinisikan tabel xy 1 , j = 2, dan noda i = 5. Kemudian pilih variabel kecepatan u

11. Kita menginginkan noda i (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50). Ulangi pendefinisian untuk tabel xy 2, j = 2, dan noda 1=10, dan seterusnya sampai noda i=50

noda i=10

noda 1=15

noda i=20

12. Kemudian pada menu plot xy, masuk ke menu pilih data untuk kurva 1 sampai 10

13. Masuk ke menu tampil tabel

Menu tampil tabel pada plot xy

Tampilan tabel yang telah ditentukan variabel-variabelnya

14. Kemudian kita pilih plot. Tampilannya seperti di bawah ini

Langkah-langkah di dalam CFDSOF, untuk densitas 0.8 kg/m3 adalah sbb:

Langkah-langkah di dalam software CFDSOF sama,perbedaannya adalah memasukkan konstanta fisikal densitas 0.8 kg/m3.

Hasil plot xy adalah seperti di bawah ini

Melihat kembali rumus x momentum dua dimensi, diterapkan gaya inersia yang sama. Densitas yang lebih tinggi akan menghasilkan gaya inersia yang lebih tinggi yang akan meningkatkan momentum fluida. Sistem dengan densitas yang lebih tinggi akan menyebabkan aliran fully developed pada jarak yang lebih jauh.