Ansys Tutorial FULL [PDF]

Citation preview

Analisa Aliran dalam Sebuah Sistem Pemipaan PENDAHULUAN Permasalahan Fisik : Menghitung dan menge-plot distribusi kecepatan dalam sistem pemipaan melalui gambar. Kasus yang dianalisa aliran air dalam sistem pemipaan. Penjelasan Permasalahan : Bentuk dari grid pipa ditunjukkan dalam gambar. Tiap titik tinjauan berjarak 0.33m dengan tujuan untuk menge-plot profil kecepatan dalam pipa untuk menggambarkan variasi kecepatan keluar pada pipa bawah



Fluida



: Air



Kecepatan saluran masuk 1



: 0.5 m/s



Kecepatan saluran masuk 2



: 1 m/s



Densitas



: 1000kg/m



Viskositas



: 1 kg/m.s



3



Program ANSYS PRE-PROCESSOR Men-setting Work Plane workplane >> wp settings Pilih tombol cartesian and grid only, masukkan nilainya seperti pd Gb 3



- Jika cartesian grid nya belum muncul workplane >> display working plane







Cartesian : Menggunakan system koordinat cartesius







Grid Only : Hanya menampilkan grid (petak-petak)







Enable Snap : Mengaktifkan snap ( fasilitas untuk memudahkan mencari titik yg d kehendaki )







Snap Incremental : Kenaikan / perbedaan jarak snap







Spacing : beda jarak pada grid







Minimum : koordinat minimal







Maximum : koordinat maksimal







Tolerance : toleransi grid



Tampilan grid workplane setelah kita masukkan parameter pada saat men-setting. Pada perpotongan garis itu tempat kita nantinya membuat keypoint (KP). Dengan fasilitas snap kita bisa membuat KP tepat pada perpotongan garis itu. Membuat Key Point (KP) - Preprocessor >> modeling >> create >> keypionts >> in active cs / on working plane In active coordinat system



: membuat KP dengan menuliskan nomor dan koordinat



On working plane pakai )



: membuat KP dengan menunjuk langsung pada bidang koordinat (yg kita



Cara membuat KP dengan fasilitas On Working Plane (WP) adalah : Meng-klik salah satu titik pada grid, sehingga muncul kotak kuning kecil pada titik tersebut. Kemudian muncul box / window Create KPs on WP. Count



: jumlah titik yang d pilih / d klik untuk d jadikan KP



WP X



: posisi terhadap sumbu X pada WP



WP Y



: posisi terhadap sumbu Y pada WP



Kemudian d klik apply / OK sehingga titik yang tadi ada kotak kuning nya tanda nya berubah menjadi angka 1. Maksudnya titik tersebut sekarang menjadi KP nomor 1. Untuk KP yang lain cara nya sama. Semua KP dibuat hingga terbentuk KP untuk kerangka luasan / area yang dibutuhkan.



Membuat Area - Preprocessor >> modeling >> create >> areas >>arbitrary >> Through KPs Menggunakan key point untuk membuat area / luasan.



Pilih KP pembentuk area yang telah dibuat sebelumnya dengan cara meng klik KP tersebut. Pada KP yang di pilih akan terdapat kotak kuning. Klik semua KP satu kali saja. Sehingga Count nya menjadi 18 sama dengan jumlah total KP yaitu 18. ( Minimum KP yang d pilih untuk membuat area adalah 3 ) Setelah itu klik OK.



Properti Elemen - Preprocessor >> tipe elemen >> add/edit/delete. Pada jendela 'element type'. Klik add



- Ketik 1 pada element type reference number - Klik flotran cfd dan pilih 2d flotran 141. klik ok. tutup jendela element type - Jadi kita sudah memilih elemen tipe 1 sebagai elemen flotran. Sekarang komponen tersebut akan digunakan sebagai model menggunakan prinsip dinamika fluida. Properti Fluida - preprocessor >> flotran set up >> fluid properties density >> constant viscisity >> constant Klik OK



CFD Flow Properties density >> 1000 viscosity >> 1



Material Properties - preprocessor >> material properties >> material models cfd >> density >> dens 1000



cfd >> viscosity >> visc 1



Meshing - Membagi area kedalam element preprocessor >> meshing >> size cntrl >> manual size >> global >> size  SIZE >> 0.025  NDIV >> 0



- preprocessor >> meshing >> mesh >> areas >> free >> pick all



Kondisi Batas - preprocessor >> loads >> define loads >> aplly >> fluid cfd >> velovity >> on lines Pilih sebuah garis tepi kiri.  VX >> 0.5



Ulangi perintah d atas untuk saluran masuk ke dua ( bagian atas ) Pilih sebuah garis tepi vertikal di sebelah kanan atas. Kemudian klik OK VX >> -1 ( negative direction )



Ulangi perintah d atas untuk semua dinding pipa Pilih seluruh garis yang menjadi dinding saluran. Kemudian klik OK - Menge-set kecepatan menjadi 0 ( Nol ) untuk semua dinding pipa. Hal ini karena No Slip Condition (VX = VY = 0 untuk semua sisi / dinding saluran )



- preprocessor >> loads >> define loads >> apply >> fluid cfd >> pressure dof >>



Pilih saluran keluar (pipa bawah sebelah kanan). Klik OK Aplly PRES on lines as a >> Constant value Aplly to end points >> yes



SOLUTION - solution >> flotran set up >> execution control  EXEC >> 50  Klik OK



- solution >> run flotran Tunggu sampai proses nya selesai. Klik OK



POST-PROCESSING Menampilkan distrbusi kecepatan fluida pada saluran pipa - general postproc >> read result >> last set Membaca hasil penghitungan yang terakhir dari iterasi. - general postproc >> plot result >> countur plot >> nodal solution nodal solution >> dof solution >> fluid velocity



Pada DOF solution terdapat beberapa parameter yang bisa dilihat plot contour-nya. Seperti : Pressure, Fluid Velocity, Turbulent Kinetic Energy, Turbulent Energy Dissipation.



Pada gambar tampak area mana saja yang memiliki kecepatan yang seragam. Tinggi rendahnya kecepatan ditunjukkan dengan indeks / skala warna yang dilengkapi dengan nilai kecepatan - general postproc >> plot result >> vector plot >> predefined Pilih ok untuk default setting nya



Tampilan vector kecepatan pada saluran saluran. Hampir sama dengan yang plot contour namun ini ditunjukkan dengan vektor.



Distribusi Temperatur pada Sebuah Plat PENDAHULUAN Dalam latihan ini, kita akan mempelajari tentang konduksi panas 2D menggunakan ANSYS 10 ED. Permasalahan / Persoalan diambil dari buku Introduction to Heat Transfer yang d tulis oleh Frank Incropera dan David P. Dewitt. Plat yang akan digunakan mempunyai dimensi tertentu d beri temperatur pada pada tepi2 nya. Konduktifitas termal plat, KXX=401 W/(m-K)



Program ANSYS PRE-PROCESSOR Tipe elemen - preprocessor >> element type >> add/edit/delete. Pada jendela 'element type'. klik add



33



Ketik 1 pada element type reference number Klik thermal mass solid dan pilih quad 4node 55. klik ok. Tutup jendela element type Jadi kita sudah memilih elemen tipe 1 sebagai elemen thermal.



Properti Material - preprocessor >> material properties >> material models thermal >> conductivity >> isotropic KXX 401. Klik OK



34



Membuat Area -preprocessor >> modelling >> create >> areas >> rectangle >> by dimension (X1,Y1) adalah (0,0) dan (X2,Y2) adalah (10,20)



Tampilan rectangle yang dibuat dengan ukuran panjang pada sumbu X sebesar 10 dan pada sumbu Y sebesar 20. Untuk membuat rectangle tidak harus dengan menggunakan cara itu, ada cara lain yang bisa digunakan.



Meshing Membagi garis menjadi beberapa elemen - preprocessor >> meshing >> size cntrl >> manual size >> lines >> picked lines Pilih 2 garis horizontal. Klik OK NDIV 6 untuk sisi horizontal. Klik OK ( Untuk sisi vertikal, langkah-langkah nya sama tp NDIV nya d isi 12 )



35



Melakukan meshing pada area - preprocessor >> meshing >> mesh >> areas >> mapped >> 3 or 4 sided >> pick all



Kondisi Batas - preprocessor >> define loads >> aplly >> thermal >> temperature >> on lines



DOFs to be constrained



Value TEMP



Apply TEMP to EndPoints



Garis Vertikal Kiri + Kanan



TEMP



100



NO



Garis Horizontal Bawah



TEMP



100



YES



Garis Horizontal Atas



TEMP



200



NO



36



- preprocessor >> define loads >> aplly >> thermal >> temperature >> on KPs Terdapat 4 KP pada model, masing2 satu d sudut2 area tersebut. Pilih 2 sudut yang sebelah atas DOFs to be constrained >> TEMP Value temp 150, Apply TEMP to endpoints NO



37



SOLUTION - solution >> solve >> current LS Klik OK. Tunggu sampai proses nya selesai. Klik Close POST-PROCESSING - plot distribusi temperatur - general postproc >> plot result >> countur plot >> nodal solution nodal solution >> dof solution >> temperature



38



Thermal - Mixed Boundary Example (Conduction / Convection / Insulated) PENDAHULUAN Pada tutorial ini akan menjelaskan cara menyelesaikan permasalahan distribusi panas. Analisa dari sebuah konduksi sederhana sama halnya dengan gabungan permasalahan konduksi / konveksi / isolasi akan dipraktekkan dalam tutorial ini.



Program ANSYS PRE-PROCESSOR Tipe elemen - preprocessor >> element type >> add/edit/delete.



-element type reference number 1 -thermal mass solid >>quad 4node 55



Dalam permasalahan konduksi, kita akan menggunakan PLANE55 (Thermal Solid, Quad 4node 55). Elemen ini memiliki 4 node dan sebuah 1 DOF (degree of freedom) temperature pada tiap node. PLANE55 hanya dapat digunakan untuk kondisi steady 2 dimensi atau analisa thermal transien. Properti Material -preprocessor >> material properties >> material models -thermal >> conductivity >> isotropic KXX 10. Klik OK



Membuat Area -preprocessor >> modeling >> create >> areas >> rectangle >> by 2 Corners >> X=0, Y=0, Width=1, Height=1



Meshing Membagi garis menjadi beberapa elemen -preprocessor >> meshing >> size cntrls >> manual size >> areas >> all areas >> 0.05



Melakukan meshing pada area -preprocessor >> meshing > > mesh >> areas >> free > pick all



Kondisi Batas -solution >> define loads >> apply >> thermal >> temperature >> on lines DOFs to be constrained



Value TEMP



Apply TEMP to EndPoints



Garis Vertikal Kiri



TEMP



100



No



Garis Horizontal Atas



TEMP



500



No



-solution >> define loads >> apply >> thermal >> convection >> on lines Koefisien Perpindahan Panas Konveksi 10 W/m2*C Temperartur Lingkungan 100o C VALJ dan VAL2J tdk perlu d isi karena tjd konveksi uniform d sepanjang garis Film Coefficient



Bulk temperatur



Garis Vertikal Kanan



10



100



Garis Horizontal Bawah



0



-



SOLUTION - solution >> solve >> current LS Klik OK. Tunggu sampai proses nya selesai. Klik Close



POST-PROCESSING - plot distribusi temperatur - general postproc >> plot result >> countur plot >> nodal solution nodal solution >> dof solution >> temperature



Distribusi Temperature pada sebuah Sirip Pendingin Komponen Elektronik



PENDAHULUAN Permasalahan Fisik : Semua alat elektronik membangkitkan panas selama dalam kondisi operasi. Untuk menghasilkan kerja optimal dari komponen tersebut, panas yang dibangkitkan perlu untuk d pindahkan sehingga pada akhirnya komponen tersebut dapat didinginkan. Hal ini bisa dilakukan dengan menambahkan sirip pada alat tersebut yang bertujuam untuk mempercepat pembuangan panas ke lingkungan sekitar. Penjelasan Permasalahan : Untuk menyederhanakan kita mengasusmsikan papan circuit terbuat dari tembaga dengan kondukstifitas termal 386 W/m K. Tembaga tersebut membangkitkan panas sebesar 10e6 W. Material yang menutupi / mengelilinginya terbuat dari baja dengan konduktifitas termal 20 W/m K. Sirip terbuat dari aluminium dengan konduktifitas termal 180 W/m K. Satuan yang digunakan dalam permasalahan ini adalah SI Kondisi batas :Terdapat konveksi sepanjang tepi / batas system kecuali d sisi bawah, yang akan d isolasi. Koefisien lapisan film 50 W/m2 K dan temperature sekitar 20oC. Objective: Untuk menentukan distribusi temperature dan untuk mengetahui temperature maksimum pada komponen tersebut.



39



Program ANSYS PRE-PROCESSOR Men-setting Work Plane - Pilih ansys utility menu >> workplane >> wp settings



Pilih tombol cartesian and grid only, masukkan nilainya seperti pd Gb 3 



Cartesian : Menggunakan system koordinat cartesius







Grid Only : Hanya menampilkan grid (petak-petak)







Enable Snap : Mengaktifkan snap ( fasilitas untuk memudahkan mencari titik yg d kehendaki )







Snap Incremental : Kenaikan / perbedaan jarak snap







Spacing : beda jarak pada grid







Minimum : koordinat minimal







Maximum : koordinat maksimal







Tolerance : toleransi grid



Pada WP setting besarnya spacing adalah 0.01. Ini maksudnya tiap petak pada grid sebesar 0.01 m ( 1 cm ).



- Jika cartesian grid nya belum muncul - workplane >> display working plane



40



Membuat Area -preprocessor >> modeling >> create >> areas >> rectangle >> 2 corners



Untuk membuat rectangle dengan ukuran lebar 5 cm dan tinggi 3 cm (geometri besi), maka diperlukan 5 petak arah horizontal dan 3 petak vertikal. Pilih salah satu titik pada grid sebagai salah satu sudut dari rectangle 5x3. Setelah itu pilih titik lain pada grid sebagai sudut lain yang bersebarangan dari sudut sebelumnya. Untuk membuat geometri lain yaitu tembaga dan aluminium caranya sama. Membuat rectangle 1x1untuk material tembaga Membuat rectangle 5x2 untuk material aluminium sebagai fin. Kemudian membuat 2 rectangle 1x1 yang nantinya akan d potongkan pada rectangle 5x2 untuk membentuk fin tersebut.



-prerocessor >> modeling >> operate >> Boolean >> overlap >> areas. Pilih material baja kemudian pilih material tembaga. Klik OK -preprocessor >> modeling >> operate >> Boolean >> glue >> areas. Pilih material baja kemudian pilih material aluminium. Klik OK Alasan mengapa kita tidak melalukan operasi Glue pada tembaga dan baja, karena telah dilakukan overlap. Sedangkan pada material baja dan aluminium harus dilakukan operasi Glue. 41



Properti Elemen - Preprocessor >> tipe elemen >> add/edit/delete. Pada jendela ‘element type’. Klik add



- Ketik 1 pada element type reference number - Klik thermal mass solid dan pilih quad 8node 77. Klik OK. Tutup jendela element type - Jadi kita sudah memilih elemen tipe 1 sebagai elemen termal. Material Properties - preprocessor >> material properties >> material models - thermal >> conductivity >> isotropic ( pada window Define Material Model Behavior : material >> new model >> define material id



KXX (Thermal Conductivity)



Material Number 1



Material Number 2



Material Number 3



Steel



Alumunium



Copper



20



180



386 42



Meshing - Membagi area kedalam element - preprocessor >> meshing >> size controls >> manual size >> lines >> all lines



43



- preprocessor >> meshing >> mesh attributes >> default attributes -Material Number 1. Klik OK - preprocessor >> meshing >> mesh >> areas >> free >> - pilih geometri material besi. Klik OK



Untuk material 2 - preprocessor >> meshing >> mesh attributes >> default attributes -Material Number 2. Klik OK - preprocessor >> meshing >> mesh >> areas >> free >> - pilih geometri material aluminium. Klik OK



Untuk material 3 - preprocessor >> meshing >> mesh attributes >> default attributes -Material Number 3. Klik OK - preprocessor >> meshing >> mesh >> areas >> free >> - pilih geometri material tembaga. Klik OK



Catatan : Jadi sebelum melakukan mesh pada geometri tersebut, harus disesuaikan dengan material numbernya dahulu.



44



Kondisi Batas - preprocessor >> loads >> define loads >> apply >> thermal >> heat generate >> on keypoints. Pilih sudut2 dari geometri tembaga HGEN 10e6



- preprocessor >> loads >> define loads >> apply >> thermal >> convection >> on lines. Pilih semua garis tepi kecuali yang bagian bawah. Klik OK  Film Coefficient 50  Bulk Temperature 20. Klik OK.



45



SOLUTION - solution >> solve >> current LS. POST-PROCESSING - general postproc >> plot result >> Contour plot >> nodal solution nodal solution >> dof solution >> Nodal Temperature



46



Perpindahan Panas Kondisi Transient pada Satu Dimensi menggunakan ANSYS 10 ED.



PENDAHULUAN Dalam latihan ini, kita akan mempelajari tentang konduksi panas 2D menggunakan ANSYS 10 ED. Plat yang akan digunakan mempunyai dimensi tertentu d beri temperatur pada pada tepi-tepinya. Analisa yang digunakan dalam kondisi transient.



Program ANSYS PRE-PROCESSOR Tipe elemen - preprocessor >> element type >> add/edit/delete. Pada jendela 'element type'. klik add



Properti Material - preprocessor >> material properties >> material models (add)



thermal >> conductivity >> isotropic KXX 1. Klik OK



thermal >> specific heat C 3. Klik OK



thermal >> density DENS 10. Klik OK



Membuat Area -preprocessor >> modelling >> create >> areas >> rectangle >> by dimension koordinat (X1,Y1) adalah (0,0) koordinat (X2,Y2) adalah (10,20)



Meshing - preprocessor >> meshing >> size cntrl >> manual size >> lines >> picked lines Pilih 2 garis vertikal. Klik OK



NDIV >> 4 Untuk sisi horizontal, langkah-langkah nya sama tp NDIV 20



Melakukan meshing pada area - preprocessor >> meshing >> mesh >> areas >> mapped >> 3 or 4 sided >> pick all



 Mesh >> Area  Shape >> Quad, Mapped



 3 or 4 sided



Solution - solution >> analysis type >> new analysis



ANTYPE >> Transient



TRNOPT >> Full



Kondisi Batas - solution >> define loads >> aplly >> thermal >> temperature >> on nodes    



Select >> Pick Select >> Box drag area klik OK



Pick node



Loads on node



drag area



DOFs to be constrained



Value TEMP



Node d tepi Verikal kiri



TEMP



100



Node d tepi Verikal kanan



TEMP



0



- solution >> define loads > apply >> initial condit'n >> define (pick all)  Lab >> TEMP  VALUE >> 0



- solution >> load step opts >> time/frequenc >> time – time step



 TIME >> 5  DELTIM >> 5/100  Klik OK



- solution >> load step opts >> output ctrls > DB/results file



FREQ >> Every substep



- solution >> solve >> current LS



Klik OK. Tunggu sampai proses nya selesai. Klik Close



POST-PROCESSING - general postproc >> read results >> first set (detik 0.05) - general postproc >> plot results >> contour plot >> nodal solution nodal solution >> dof solution >> temperature



- general postproc >> read results >> next set (0.1 detik)



- general postproc >> read results >> by time (0.5 detik)



TIME >> 0.5



- general postproc >> read results >> last set (5 detik)



- general postproc >> plot results >> vector plot >> predefined (5 detik)



- plot ctrls >> numbering NODE >> ON



- plot >> elements



- general postproc >> path operations >> define path >> by nodes  Pick Node No 47 and 24  Name >> y025



- general postproc >> path operations >> plot path



- general postproc >> path operations >> map onto path Lab >> t025



- general postproc >> path operations >> plot path item >> on graph  Lab >> T025



- general postproc >> path operations >> map onto path



- general postproc >> path operations >> plot path item >> on graph



- general postproc >> path operations >> plot path item >> on geometry



DAFTAR PUSTAKA  



Internet Handbook