Studi Numerik Steady RANS Aliran Fluida di Dalam Asymmetric Diffuser

Abstract

Abstract-Research on fluid flow becomes a necessity to develop technology and for the welfare of human beings on earth. One of them is study of fluid flow in the diffuser. The example of diffuser application is used as a flue gas duct in the car or motorcycle. In addition, diffuser is also applied in air conditioning systems. Diffuser is a construction that able to control the behavior of the fluid. The increasing of cross section area in the diffuser will generate a positive pressure gradient or also called adverse pressure gradient (APG). The greater APG that happens, the greater energy required by the fluid to fight it, because APG will lead to separation. This study aimed to evaluate the numerical fluid flow in the asymmetric diffuser with divergence angle (θ) = 10 ° (upper wall) and widening one vertical side (α) of 20 ° (front wall). The Reynolds number is 8.7 x 10 4 by high inlet diffuser and the maximum velocity at the inlet diffuser. Turbulence models used are standard k-ɛ, realizable k-ε, and shear stress transport (SST) k-ω. Numerical study of steady RANS used Fluent 6.3.26 software. Results of numerical visualizations show that huge vortex established in diffuser, that's why performance of diffuser is not optimal. In addition the location of separation point shown by SST k-ω is earlier than other turbulence models (standard k-ε and realizable k-ε).Keywords-Diffuser, Asymmetric, RANS, Separation Abstrak-Penelitian mengenai aliran fluida penting dilakukan sebagai upaya dalam mengembangkan teknologi dan untuk kesejahteraan umat manusia di muka bumi. Salah satunya yaitu studi aliran fluida di dalam diffuser. Contoh pemanfaatan diffuser yaitu sebagai saluran gas buang di mobil ataupun motor. Selain itu, diffuser juga digunakan dalam sistem Air Conditioning (AC). Diffuser adalah konstruksi yang mampu mengontrol perilaku fluida. Membesarnya luas penampang pada diffuser, mampu menghasilkan gradien tekanan positif atau juga disebut Adverse Pressure Gradient (APG). Semakin besar APG maka semakin besar pula energi yang dibutuhkan oleh fluida untuk melawannya, hal ini dikarenakan APG dapat memicu terjadinya separasi aliran. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik aliran fluida (secara numerik) di dalam asymmetric diffuser dengan sudut divergensi (θ) = 10 ° (dinding atas) dan pelebaran satu sisi vertikal (α) dari 20 ° (dinding depan). Bilangan Reynolds yang digunakan adalah 8,7 x 10 4 berdasarkan tinggi inlet dan kecepatan maksimum pada inlet diffuser. model turbulensi yang digunakan adalah standard k-ɛ, realizable k-ε, dan shear stress transport (SST) k-ω. Studi numerik Steady-RANS menggunakan software Fluent 6.3.26. Hasil visualisasi numerik menunjukkan bahwa volume vortex yang terbentuk di dalam diffuser sangat besar sehingga performa diffuser tidak optimal. Selain itu letak titik separasi yang ditunjukkan oleh model turbulensi SST k-ω terjadi lebih awal dibandingkan model turbulensi standard k-ε dan realizable k-ε.Kata Kunci-Diffuser, Asymmetric, RANS, Separasi I. PendahuluanDiffuser merupakan...

Karakteristik Aliran Fluida di Dalam Asymmetric Diffuser dengan Penambahan Vortex Generator

“…Tampilan vektor kecepatan pada mid span bidang vertikal ditunjukkan pada gambar 5. Berdasarkan pada hasil sebelumnya [6], letak titik separasi hasil numerik berdasarkan profil kecepatan pada mid span bidang vertikal hanya dapat diketahui berada diantara jarak x/L1 = 0 dan x/L1 = 0,2. Dari perbesaran (detail) vektor kecepatan pada tiap cross section pada gambar 5, letak titik separasi (separation point) dapat ditunjukkan dengan lebih detail pada jarak tertentu.…”

“…Jika dibandingkan dengan hasil penelitian yang dilakukan sebelumnya [6], dimana diffuser tidak dilengkapi dengan vortex generator, maka titik separasi terletak pada x/L1 = 1,8 (prediksi dari model turbulensi standard k-ε) dan x/L1 = 1,4 (prediksi dari model turbulensi shear stress transport (SST) k-ω). Hal ini mengindikasikan bahwa penambahan vortex generator tidak mampu memberikan dampak penundaan separasi aliran, karena letak titik separasi tidak berubah yaitu x/L1 z z z x/L1 = 0,2…”

Pengaruh Desain Interior Diffuser Terhadap Peningkatan Performa Diffuser Augmented Wind Turbine (DAWT)

“…Model tersebut terdiri atas kombinasi dari model standard k-ε [9] di daerah freestream dan Wilcox k-ω model [10] untuk aliran di dekat dinding. SST k-ω merupakan model turbulensi yang baik dalam hal memprediksi aliran dengan pengaruh adverse pressure gradient yang kuat sebagaimana telah digunakan pada simulasi numerik terdahulu Hu dan Wang [6], Bangga dan Sasongko [11], Bangga et al [12], Pape and Lecanu [13], Sørensen et al [14], Weihing et al [15], Jost et al [16], dan Klistafani [17,18]. Gambar Terlihat pada gambar 6 bahwa tidak ada perbedaan peningkatan kecepatan rata-rata yang dihasilkan oleh flat diffuser dengan curved diffuser pada daerah upstream hingga inlet diffuser (x/L = 0).…”