Program mencari debit aliran laminar di antara 2 plat datar (Komputasi teknik)

Terdapat aliran laminar di antara 2 plat datar sejajar dengan jarak H=0,1 m dan panjang L=1 m. Di titik L=0 m tekanan fluida adalah 0,5 Pa, sedangkan pada titik L=1 m tekanan fluida adalah  0,1 Pa. Densitas fluida dan viskositas adalah r= 1,2 kg/m³ dan m=4x10^-5 kg/m.s . 

Berapa debit aliran laminar di antara 2 plat datar tersebut?

Jawab
Untuk mencari debit digunakan persamaan konservasi massa yaitu:
r v A = constant


untuk fluida dengan massa jenis sama maka:
v A = constant


Maka rumus mencari debit adalah : 
Q = v A

Pada kondisi di atas panjang plat arah sumbu z jauh lebih besar dibandingkan dengan jarak sumbu x dan y. Untuk mencari debit di titik x didapatkan dengan turunan debit sepanjang sumbu y adalah

Untuk mendapatkan nilai kecepatan u, kita simulasikan dahulu kondisi di atas pada software CFDSOF. Langkah-langkah simulasinya sama seperti posting saya sebelumnya (Mesh study on two parallel plates) . Kita hanya merubah kondisi sempadan. Pada titik L=0 ditentukan sebagai pressure inlet1 0,5 Pa dan pada titik L=1 ditentukan sebagai pressure inlet2 0,1 Pa.

Penentuan grid untuk kondisi di atas seperti pada gambar di bawah ini

Bangun grid 

Adapun kontur tekanan dan kecepatan adalah seperti gambar di bawah ini

Kontur tekanan

Kontur kecepatan

Kita menuju menu awal kemudian masuk ke lihat alfa untuk melihat kecepatan u pada titik x dan y.

Kecepatan u pada nodal i=1-16

Kecepatan u pada nodal i=18-34

Kecepatan u pada nodal i=34-50

Kita ambil data nilai-nilai kecepatan u pada nodal i=1, 10, 20, 30, 40, dan 50 kemudian kita masukkan ke worksheet di Excel.

Kemudian kita buat coding pada program VBA. Kita mendapatkan nilai dQ=u dy. Pada setiap titik nodal i=1, 10, 20, 30, 40, dan 50 kita mendapatkan debit Q dengan mengintegralkan dQ menggunakan metode Trapezoidal. 

Debit Q pada titik nodal i=1, 10, 20, 30, 40, dan 50 adalah s1, s2, s3, s4, s5, dan s6. Kemudian kita rata-rata nilai s1, s2, s3, s4, s5, dan s6 untuk mendapatkan debit rata-rata sepanjang sumbu x.

Kita tekan tombol 'integrasi numerik' untuk mendapatkan nilai debit pada setiap titik nodal (s1, s2, s3, s4, s5, dan s6).  

Setelah kita mendapatkan nilai debit pada setiap titik nodal, kemudian kita ambil rata-rata nilai debit tersebut untuk mendapatkan debit rata-rata sepanjang sumbu x (L=1 m). Kita tekan tombol 'rata-rata'