Modul ANSYS 16.2 [PDF]

Citation preview

PANDUAN Praktikum ANSYS FLUENT Disusun Tim Pengajar Praktikum ANSYS FLUENT Dr. Ismail., ST., MT Dr. Damora Rhakasywi., ST., MT Erlanda Augupta Pane S.TP., M.Si



Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila 2017 1



LEMBAR PENGESAHAN Setelah dilakukan pemeriksaan terhadap modul praktikum Ansys Fluent di bawah ini, dapat disimpulkan bahwa modul ini dapat digunakan sebagai bahan praktikum untuk Program Studi Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila yang diadakan pada tanggal 5, 12, dan 19 Agustus 2017. Modul praktikum Ansys Fluent ini memiliki deskripsi mengenai Ansys FLUENT dan contoh-contoh soal yang membantu para praktikan. Pengembangan materi pada modul ini dapat dilakukan untuk meningkatkan kualitas modul yang lebih baik untuk ke depannya.



NAMA MODUL



: Modul Praktikum Ansys Fluent



VERSI



: I (satu)



DIBUAT TAHUN



: 2017



Demikian modul praktikum tersebut untuk dapat digunakan sebagaimana mestinya.



Jakarta, Agustus 2017 a.n. Ketua Program Magister Teknik Mesin Sekretaris Program Magister,



(Dr.Ir. Dwi Rahmalina, MT)



ii



KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasih dan limpahan karuniaNya yang begitu besar, sehingga penulis dapat menyelesaikan Modul Praktikum ANSYS FLUENT dengan baik. Adapun tujuan penyusunan dari modul ini adalah untuk sarana penunjang praktikum simulasi ANSYS FLUENT pada Program Studi Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila Jakarta. Semoga modul praktikum ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Penulis meminta maaf jika ada kesalahan dalam pembuatan Modul Praktikum ini. Oleh karena itu, penulis menerima dengan



tangan terbuka segala saran, kritik, dan masukan yang bermanfaat dalam menyempurnakan modul praktikum ini. Akhir kata, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih sebesarbesarnya kepada semua pihak yang telah memberi masukan dan bantuan serta bagi para pembacanya.



Jakarta,



Agustus 2017



Penulis



iii



DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. ii KATA PENGANTAR ..................................................................................... iii 1. PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 2. MENDESAIN DAN MENGANALISIS GAMBAR..................................... 4 3. TUTORIAL ALIRAN UDARA PADA PIPA 2D ....................................... 46 4. TUTORIAL REAKSI PEMBAKARAN GAS ETANA DAN .................... 57 5. TUTORIAL SIMULASI ALIRAN AIR PADA SOLAR............................ 72 6. TUTORIAL ALIRAN GAS ETHANA (C2H6) PADA NOZZLE- ............. 88 7. TUTORIAL PEMBAKARAN GAS ETHANA (C2H6) PADA TABUNG PEMBAKARAN-3D ................................................................................... 92 8. TUTORIAL ANALISIS KOEFISIEN DRAG DAN LIFT ....................... 100



iv



1. PENDAHULUAN Aliran fluida, baik cair maupun gas, adalah suatu zat yang sangat kentara dengan kehidupan kita sehari-hari. Misalnya saja pengondisian udara bagi bangunan dan mobil, pembakaran di motor bakar, interaksi berbagai objek dengan udara atau air, aliran kompleks pada penukar panas dan reaktor kimia, dan lain sebagainya ternyata cukup menarik untuk diteliti, diselidiki, dan dianalisis. Untuk kebutuhan penelitian tersebut bahkan sampai dengan tingkat desain, perlu dibutuhkan suatu alat yang mampu menganalisis atau memprediksi dengan cepat dan akurat. Maka, berkembanglah suatu ilmu yang dinamakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Secara definisi CFD adalah ilmu yang mempelajari cara memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya dengan menyelesaikan persamaan-persamaan matematika (model matematika). Sebuah perangkat lunak (software) CFD memberikan kekuatan untuk mengsimulasikan aliran fluida, perpindahan panas, perpindahan massa, benda-benda bergerak, aliran multifasa, reaksi kimia, interaksi fluida dengan struktur, dan sistem akustik hanya dengan pemodelan di komputer. Salah satu jenis program CFD tersebut adalah FLUENT. FLUENT menggunakan metode volume hingga (finite volume method), dengan menyediakan fleksibilitas mesh yang lengkap, sehingga dapat menyelesaikan kasus aliran fluida dengan mesh yang tidak terstruktur sekalipun dengan cara yang relatif mudah. FLUENT memiliki struktur data yang efisien dan lebih fleksibel, sehingga dapat dijalankan sebagai proses secara terpisah ataupun bersamaan secara simultan pada klien dekstop workstation dan komputer server. Semua fungsi yang dibutuhkan untuk menghitung suatu solusi dan menampilkan hasilnya dapat diakses pada FLUENT melalui menu yang interaktif. 1.1. TAHAPAN UNTUK MENJALANKAN PROGRAM ANSYS FLUENT Program ANSYS FLUENT WORKBENCH bisa dijalankan setelah masuk ke dalam sistem operasi Windows terlebih dahulu. Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : • Komputer dihidupkan • Kemudian masuk ke dalam sistem operasi Windows • Klik tombol Start yang terletak pada taskbar • Klik program Workbench • Atau klik dua kali (double) pada icon ANSYS WORKBENCH



Gambar 1. Dekstop Windows



1



Pada saat pertama kali aplikasi ANSYS FLUENT WORKBENCH dijalankan, jendela depan ANSYS FLUENT WORKBENCH terbuka sesuai dengan Gambar 2 berikut.



Gambar 2. Jendela Depan ANSYS FLUENT WORKBENCH 1.2. Ruang Lingkup ANSYS FLUENT WORKBENCH Sekarang Gambar 3 menunjukkan tampilan halaman ruang kerja ANSYS FLUENT WORKBENCH dengan setting default. Nama File Gambar Standard Menu Project Schematic Toolbox



Scroll Bars



Show Messages



Gambar 3. Tools Pada ANSYS FLUENT WORKBENCH  Nama File Gambar Menampilkan nama file dengan ekstension .wbpj  Standard Menu Berisi icon standar perintah-perintah umum dalam ANSYS FLUENT WORKBENCH. [File, View, Tools, Units, Extensions, Help] Terdiri dari icon-icon sistem yang digunakan pada  Toolbox mendesain gambar hingga menganalisis gambar,



2



 Scroll Bars  Project Schematic  Show Messages



antara lain analysis systems, component systems, custom systems, design exploration, external connection systems. Berfungsi untuk menggulung atau menggeser layar Tempat dimana Anda akan memulai suatu desain sampai dengan analisis gambar yang berasal dari toolbox. Menampilkan progress pengerjaan desain dan analisis gambar yang Anda buat.



3



2. MENDESAIN DAN MENGANALISIS GAMBAR Proses desain dan analisis gambar yang dilakukan pada ANSYS FLUENT WORKBENCH ini dapat dilakukan dalam bentuk gambar 2D maupun gambar 3D. Proses analisis yang dilakukan dapat dibagi bermacam-macam, antara lain analisis aliran fluida pada benda ataupun sistem, analisis manufaktur benda ataupun sistem, dan lain-lain. Pada saat ini lebih diarahkan dan terfokus pada analisis aliran fluida pada benda ataupun sistem. Proses analisis aliran fluida tersebut menggunakan menu toolbox pada sub menu analysis systems dengan menggunakan Fluid Flow (Fluent). Adapun tahap-tahapan yang dilakukan yaitu  Buka lembar kerja ANSYS FLUENT WORKBENCH  Pada menu toolbox pilih Analysis Systems > Fluid Flow (Fluent)



Fluid Flow (Fluent)



Gambar 4. Tools Fluid Flow (Fluent) Pada ANSYS FLUENT WORKBENCH  



Drag Fluid Flow (Fluent) menuju Project Schematic kemudian di Drop Pada Fluid Flow (Fluent) terdapat sub menu bagian antara lain Geometry, Mesh, Setup, Solution, Results.



Gambar 5. Sub-bagian Tools Fluid Flow (Fluent)  Geometry Bagian ini memiliki fungsi untuk melakukan desain bentuk geometri gambar sistem ataupun objek yang dibuat Bagian ini memiliki fungsi untuk melakukan  Mesh meshing (grid) gambar yang telah dibentuk. Tujuan dari proses meshing ini yaitu membagi



4



 Setup



 Solution



 Result



sistem ke dalam bentuk bagian yang lebih kecil dari keseluruhan sistem untuk melihat secara detail hasil analisis aliran fluida yang terdapat pada sistem tersebut ke depannya. Apabila proses meshing yang dilakukan menghasilkan grid cukup besar maka mengakibatkan analisis aliran fluida yang terjadi tidak terlalu baik, dengan penyimpangan cukup besar begitu juga dengan sebaliknya Bagian ini memiliki fungsi untuk melakukan analisis gambar yang telah dilakukan proses meshing sebelumnya. Analisis yang dilakukan pada bagian ini antara lain analisis reaksi kimia antara sistem dengan lingkungan, perpindahan massa, perpindahan energi, dan lain-lain. Penentuan dan pemberian data parameter yang berpengaruh pada sistem tersebut dilakukan pada bagian ini. Analisis yang digunakan pada bagian Setup menggunakan persamaan-persamaan model matematika. Merupakan sub-bagian dari Setup, berfungsi menjalankan (running) perhitungan analisis aliran fluida hasil penentuan data parameter pada bagian Setup Merupakan sub-bagian dari Setup, berfungsi untuk menampilkan hasil dari proses perhitungan analisis aliran fluida pada Solution sebelumnya. Hasil yang didapatkan berupa data grafik, animasi, dan laporan perhitungannya.



2.1 GEOMETRY Geometry merupakan bagian dari Fluid Flow (Fluent) untuk mendesain bentuk geometri suatu sistem ataupun objek. Geometry ini menggunakan Design Modeler (DM) sebagai aplikasi menggambar desain model yang memiliki mekanisme kerja serupa dengan SolidWork, maupun AutoCAD. Gambar yang mampu dibuat pada DM berupa gambar 2D maupun gambar 3D. Langkah-langkah yang dilakukan untuk membuka DM tersebut yaitu  Pilih Geometry pada sub-bagian Fluid Flow e(F ntlu )  Klik kiri kursor pada bagian Geometry > New Geometry  Kemudian muncul lembar kerja Design Modeler yang digunakan.  Pada bagian awal lembar kerja Design Modeler muncul kotak dialog satuan unit panjang. Satuan unit panjang ini menunjukkan ukuran yang digunakan dalam menggambar sistem ataupun objek.



5



Gambar 6. Tools Ukuran Dimensi Pada Design Modeler terdapat bagian tools yang mampu difungsikan sebagai alat untuk menggambar suatu sistem ataupun objek. Bagian-bagian tersebut antara lain



Menu



Nama File



Display Toolbar



Selection 3D Features Rotation Sketch Graphics Windows Tree Outline



Triad Ruler Display



Gambar 7 Tools Design Modeler



6



No 1.



Menu



Bagian



2.



Selection Toolbar



3.



3D Features



4.



Display Toolbar



5.



Graphics Window



6.



Rotation Model



7.



Ruler



8.



Triad



9.



Sketch Toolbar



10.



Tree Outline



11.



Display View



12.



Nama File Gambar



Fungsi Seluruh features dan tools yang ada di aplikasi Design Modeler terdapat di dalam menu yang terdiri dari file, create, concept, tools, view, dan help. Bagian tools yang pada tahapan awal digunakan untuk menentukan gambar dan fungsi batasan model apakah berupa kurva, titik, atau dimensi. Selain itu menentukan batasan model berupa verticles, edges, faces atau bodies. Bagian tools yang digunakan untuk membuat sebuah model dan merubahnya. Bagianbagian pada 3D Features terdiri dari Generate, Share Topology, Extrude, Revolve, Sweep, Skin/Loft, Thin/Surface, Blend, Chamfer, Point, Parameters Bagian tools yang digunakan untuk menentukan pandangan sketsa gambar yang dibentuk pada Graphics Window. Bagian lembar kerja dimana sketsa gambar dibuat.



Bagian tools yang digunakan untuk merotasi posisi pandangan sketsa gambar, ataupun untuk membesar dan memperkecil pandangan sketsa gambar. Bagian tools ini digunakan untuk mengetahui ukuran satuan yang digunakan pada pembuatan sketsa gambar. Bagian tools ini digunakan untuk menentukan bidang untuk menggambar sketsa gambar. Baik berupa YX Plane, XZ Plane, YZ Plane ataupun Isometric Plane. Bagian tools ini digunakan untuk membuat bidang baru atau sketsa gambar baru. Bagian tools ini memiliki bagian sketching dan modeling. Bagian sketching terdapat tools-tools untuk menggambar, memodifikasi, memberikan dimensi, dan memberikan setting grid pada gambar. Pada modeling digunakan untuk melihar status proses sketsa gambar yang dibuat. Bagian tools ini digunakan untuk menampilkan lembar kerja berupa Sketch Details, Edge Details, dan Dimension Details. Ketiga lembar kerja ini dapat digunakan untuk mengatur proses penggambaran sketsa di Design Modeler (DM) Bagian tools ini digunakan untuk menampilkan judul project yang dilakukan pembuatan desain geometri pada Design Modeler (DM)



7



Beberapa bagian-bagian dari Design Modeler (DM) yang telah dijelaskan sebelumnya dapat secara terperinci dijelaskan pada bagian berikut 2.1.1. Menu Menu memiliki tools yang mampu membantu dalam Design Modeler antara lain file, create, concept, tools, view, dan help. Pada setiap tools akan dijelaskan secara terperinci sub-menu yang terdapat di dalamnya 2.1.1.1. File Menu



No. 1.



Bagian Refresh Input



2.



Start Over



3.



Load Design Database



4.



Save Project



5.



Export



6.



Attach to Geometry



7.



Import File



8. 9.



Write Script : Sketch (es) of Active Plane Run Script



10.



Print



11.



Auto-Save Now



12.



Restore Auto-Save File



13.



Close Design Modeler



Modeler



Active



External



CAD



Geometry



Fungsi berfungsi untuk memberikan perintah kepada Design Modeler (DM) untuk merefresh kembali inputan data awal. berfungsi untuk memulai kembali model baru pada Design Modeler (DM) berfungsi sebagai jalan pintas secara cepat untuk memasukkan file yang berbeda ke dalam Design Modeler (DM) berfungsi untuk menyimpan project dengan extension .wbpj pada lokasi yang spesifikasi berfungsi untuk mengekspor model ke dalam aplikasi Design Modeler (.agdb), Parasolid (.x_t, .xmt_txt atau .x_b, .xmt_bin), ANSYS Neutral File (.anf), dan lain-lain. berfungsi untuk mengimport model ke dalam Design Modeler dari aplikasi CAD yang sedang digunakan. berfungsi secara eksklusif untuk mengimport model dari luar seperti ACIS (extension .sab dan .sat), GAMBIT (extension .dbs), CATIA V5 (extension .CATPart dan .CATProduct), dan lain-lain. berfungsi untuk menulis keseluruhan sketch yang aktif ke dalam bentuk script file. berfungsi untuk memulai membentuk script dengan instruksi dalam bentuk Scripting API. berfungsi untuk print model yang telah dibuat. berfungsi untuk menyimpan file project yang sedang didesain secara otomatis sehingga project yang sedang dilakukan tidak hilang secara cepat. berfungsi untuk mengembalikan file Autosave project berfungsi untuk menutup aplikasi Design Modeler (DM)



8



2.1.1.2. Create Menu



No. 1. 2.



Bagian New Plane Extrude



3.



Revolve



4.



Sweep



5.



Skin/Loft



6.



Thin/Surface



7. 8. 9.



Fixed Radius Variable Radius Vertex Blend



10.



Chamfer



11.



Pattern



12.



Body Operation



13.



Body Transformation



14.



Boolean



15.



Slice



16. 17.



Delete Point



18.



Primitives



Fungsi berfungsi untuk membuat plane yang baru berfungsi untuk membuat ketebalan suatu sketch yang aktif. berfungsi untuk membuat ketebalan secara memutar suatu sketch yang aktif dengan memanfaatkan besaran sudut berfungsi untuk menghubungkan dua buah rangkaian sketch yang berpisah, namun pada satu jalur dan dalam keadaan tertutup satu sama lain. berfungsi untuk menentukan dua buah ataupun lebih sketch untuk saling dihubungkan jika memiliki jumlah edges yang sama. berfungsi untuk membuat solids ke dalam bentuk thin solids ataupun sebuah permukaan / surface berfungsi untuk membuat blends pada model edges berfungsi untuk membuat blends pada model edges berfungsi untuk membuat blends pada bagian ujung solid, surface, ataupun line bodies. berfungsi untuk membuat lekukan pada sketch baik berupa lekukan menyudut maupun lekukan smooth berfungsi unutk menggandakan faces dan bodies dalam bentuk tiga jenis yaitu linear, circular, rectangular berfungsi untuk memanipulasi bodies dengan menggunakan enam pilihan yaitu simplify, sew, cut material, imprint faces, slice material, dan clean bodies. berfungsi untuk mengubah posisi bodies dengan menggunakan beberapa pilihan yaitu move, translate, rotate, mirror, scale. berfungsi untuk membuat unite (menggabungkan), substract (potongan), intersect (slice), atau imprint faces pada bodies. berfungsi untuk meningkatkan fungsi pada ANSYS Design Modeler sebagai alat untuk menghasilkan sweepable bodies untuk hex meshing. berfungsi untuk menghapus sketch yang dibuat berfungsi untuk mengendalikan penempatan dimensi titik yang disesuaikan dengan model faces dan edges berfungsi untuk membuat model secara cepat dengan menjelaskan bentuk sederhanayang tidak dipesan oleh sketches.



9



2.1.1.3. Concept Menu



No. 1.



Bagian Lines From Points



2.



Lines From Sketches



3.



Line From Edges



4.



3D Curve



5.



Split Edges



6.



Surfaces From Edges



7. 8.



Surfaces From Sketches Surfaces From Faces



9.



Detach



10.



Cross Section



Fungsi berfungsi untuk membuat line bodies berdasarkan titik point yang telah dibuat. berfungsi untuk membuat line bodies berdasarkan sketches dan planes dalam bentuk faces. berfungsi untuk membuat line bodies berdasarkan model edges yang telah ada. berfungsi untuk membuat line bodies yang didasarkan pada titik atau koordinat dalam bentuk 2D sketch points, 3D model vertices, dan titik Point Feature (PF points). berfungsi untuk memotong model edges ke dalam bentuk dua atau lebih potongan. berfungsi untuk membuat suatu permukaan (surface) dari body edges yang telah ada. berfungsi untuk membuat suatu permukaan (surface) dari sketches yang dijadikan sebagai batasan mereka. berfungsi untuk membuat suatu permukaan (surface) dari faces padatan dan surface bodies yang ada. berfungsi untuk membuat model ke dalam bentuk bagian kecil yang banyak, dimana tiap bagian tersebut memiliki single face masing-masing. berfungsi untuk memberikan definisi pada line bodies berupa properti struktural (beam properties).



10



2.1.1.4. Tools Menu



No. 1.



Bagian Frezze



2.



Unfrezze



3.



Named Selection



4.



Attribute



5.



Mid-Surface



6.



Joint



7.



Enclosure



8.



Face Split



9.



Symmetry



10.



Fill



11.



Surface Extension



12.



Surface Patch



13.



Surface Flip



14.



Merge



Fungsi berfungsi untuk me-assembly model ke dalam bagianbagian cukup banyak, dan menampilkan “bagian potongan” ke dalam beberapa sub-volume. berfungsi untuk mengaktivasi body yang terseleksi, grup frozen bodies dan menggabungkan mereka ke dalam bentuk satu model jika memungkinkan. berfungsi untuk membuat nama bagian yang dapat ditransfer ke dalam ANSYS Mechanical, atau digunakan dalam membuat beberapa features. berfungsi untuk menggabungkan nama/nilai yang dapat mengikat di dalam suatu grup. berfungsi untuk membuat bagian permukaan yang berada di tengah antara bagian model padatan yang telah ada. berfungsi untuk membuat hubungan diantara dua model yang memiliki geometri berbeda satu sama lain sehingga dapat dilakukan proses meshing secara bersamaan pada nantinya. berfungsi untuk menutupi bagian dari suatu model yang akan dianalisis fluidanya seperti gas atau cairan yang melewati bagian tersebut. berfungsi untuk membagi face ke dalam beberapa bagian face. berfungsi untuk mendefinisikan suatu model geometri body sejajar/simetris dengan model yang geometri body yang lainnya. berfungsi untuk mengisi volume body atau volume body yang ter-enclosured dengan sebuah body. berfungsi untuk mengisi bagian yang kosong (gaps) di antara dua buah padatan dengan tujuan untuk menggabungkan dua buah padatan tersebut. berfungsi untuk mengisi bagian yang kosong (gaps) yang terdapat pada permukaan bodies yang berlubang. berfungsi untuk merubah arah orientasi permukaan bodies suatu model. berfungsi untuk menggabungkan beberapa edges atau faces.



11



No. 15.



Bagian Connect



16.



Projection



17.



Repair Features



18.



Analysis Tools



19.



Form New Part Tool



20.



Parameters



21.



Electronics



22.



Addins



23.



Options



Fungsi berfungsi untuk mensejajarkan dan memunkinkan untuk menggabungkan sebuah kelompok vertices, edges atau faces. berfungsi untuk memproyeksikan suatu titik pada edges/faces dan edges pada faces/bodies. berfungsi untuk memudahkan pencarian dan pembetulan geometri yang tidak terdeteksi atau geometri error dari sebuah model. berfungsi untuk mengukur jarak diantara dua buah model dan mendeteksi kesalahan pada model. berfungsi untuk membuat grup bodies ke dalam bagianbagian part untuk ditransferkan ke dalam Mechanical application sebagai bagian dari multiple bodies. berhubungan dengan Tools menu dan 3D Features, berfungsi untuk mengatur parameter yang terdapat pada Project Schematic. berfungsi untuk membuat suatu model yang berhubungan dengan analisis thermal menggunakan ANSYS Icepak. berfungsi membuka kotak dialog untuk mengisi dan mengeluarkan third-party addins. berfungsi untuk membuka opsi geometri model pada kotak dialog secara default.



2.1.1.5. View Menu



Menu View berfungsi untuk mengontrol efek yang akan didekatkan kepada model yang dibuat di Design Modeler dan disimpan dalam bentuk file exstension .agdb. Opsi yang digunakan antara lain shaded exterior and edges, shaded exterior, wireframe, frozen body transparency, edge joints. 2.1.1.6. Help Menu



Help berfungsi untuk memberikan informasi kepada pengguna aplikasi mengenai tools serta bantuan informasi proses pembuatan model secara keseluruhan yang terdapat pada Design Modeler.



12



2.1.2. Selection Toolbar Selection Toolbar memiliki beberapa sub menu antara lain new selection, select mode, selection filter : points, selection filter : edges, selection filter : faces, selection filter : bodies, dan extend selection.



No. 1.



Bagian New Selection



Fungsi berfungsi untuk membersihkan bagian terseleksi yang sudah ada dan memulai seleksi baru kembali.



2.



Select Mode



3.



Selection Points



Filter



:



berfungsi untuk memilih item desain dengan opsi menu Selection Filters melalui Single Select atau Box Select Drop Down. berfungsi mengaktifkan dan menonaktifkan titik pada bagian model untuk menentukan kondisi batas pada model tersebut.



4.



Selection Edges



Filter



:



berfungsi mengaktifkan dan menonaktifkan edges pada bagian model untuk menentukan kondisi batas pada model tersebut.



5.



Selection Faces



Filter



:



berfungsi mengaktifkan dan menonaktifkan permukaan faces pada bagian model untuk menentukan kondisi batas pada model tersebut.



6.



Selection Bodies



Filter



:



7.



Extend Selection



berfungsi mengaktifkan dan menonaktifkan bodies pada bagian model untuk menentukan kondisi batas pada model tersebut. Proses ini dilakukan dalam bentuk bodies berupa solid, surface, dan line. berfungsi untuk membuat permukaaan model yang dibuat lebih halus (smooth) dengan menggunakan beberapa pilihan yaitu extend to adjacent, extend to limits, flood blends, flood area, dan extend to instances.



2.1.3. 3D Features Tools 3D Features digunakan untuk membuat sebuah model desain dan merubahnya. Sub-sub menu pada 3D Features terdiri antara lain Generate, Shared Topology, Extrude, Revolve, Sweep, Skin/Loft, Thin/Surface, Blend, Chamfer, Point, Parameters.



No. 1. 2.



Bagian Generate Shared Topology



Fungsi berfungsi untuk mengupdate model setelah melakukan berbagai macam perubahan pada model yang dibentuk. berfungsi untuk merubah suatu grup bodies ke dalam bentuk multibody parts, dimana pada saat meshing kontak antar body tetap bersifat continuous.



13



No. 3. 4.



Bagian Blend Parameters



Fungsi berfungsi untuk membuat permukaan pada model lebih halus. berfungsi sebagai data kontrol dalam pembuatan model di Design Modeler (DM)



Pada bagian sub menu Extrude, Revolve, Sweep, Skin/loft, Thin/Surface, Chamfer, Point sesuai dengan Create Menu. 2.1.4. Rotation Model Rotation Model terdiri dari beberapa sub menu antara lain Rotate, Pan, Zoom, Box Zoom, Zoom to Fit, Magnifer Window, Previous View, Next View, Isometric View.



No. 1.



Bagian Rotate



Fungsi berfungsi untuk merotasi arah direksi sebuah sketsa, model atau part.



2.



Pan



berfungsi untuk memindahkan sebuah part supaya dapat terlihat di layar.



3.



Zoom



berfungsi untuk memmberikan skala untuk diperbesar ataupun diperkecil pada bagian part supaya terlihat di layar dengan jelas.



4.



Box Zoom



berfungsi sebagai penanda untuk menindikasikan sebuah objek untuk diperbesar pada layar.



5.



Zoom to Fit



berfungsi untuk menunjukan bagian part secara utuh pada layar.



6.



Magnifier Window



berfungsi untuk memperbesar pada bagian-bagian tertentu model yang telah dibuat.



7.



Previous View



berfungsi untuk melihat bagian model yang telah dibuat terakhir sebelumnya.



8.



Next View



berfungsi untuk melihat bagian model yang telah dibuat saat ini.



9.



Isometric View



berfungsi untuk menentukan arah orientasi geometri dari suatu model yang akan dibuat selanjutnya.



2.1.5. Display Toolbar Display Toolbar berfungsi untuk menentukan tampilan suatu model pada layar. DisplayToolbar terdiri dari sub-menu antara lain Display Plane, Display Model, Look at Face / Plane / Sketch, dan Display Points.



14



No. 1.



Bagian Display Plane



Fungsi berfungsi untuk menentukan tampilan antara garis vektor sumbu axis terhadap titik asal.



2.



Display Model



berfungsi untuk menentukan suatu model ditampilkan dalam bentuk 3D atau tidak.



3.



Look at Face / Plane Sketch



berfungsi untuk mengarahkan pandangan pembuat kepada model sketch yang dibuatnya.



4.



Display Points



berfungsi untuk menampilkan titik-titik yang dibuat pada model sketch atau tidak.



2.1.6. Tree Outline Pada bagian Tree Outline terdiri dari dua bagian yaitu Sketching dan Modelling. Pada bagian Sketching terdapat sub menu antara lain Draw, Modify, Dimensions, Constraints, dan Settings. Pada bagian Modelling berisikan tentang perintah-perintah yang telah digunakan untuk membuat sebuah sketch pada bagian sketching sebelumnya. 2.1.6.1. Draw Toolbox



No. 1. 2.



Bagian Line Tangent Line



3.



Line by 2 Tangents



4.



Polyline



5.



Polygon



6. 7.



Rectangle Rectangle Points Oval



8.



by



3



Fungsi berfungsi untuk membuat garis berfungsi untuk membuat garis dengan menggunakan tangency antara sebuah garis dan sebuah edge berfungsi untuk membuat sebuah garis dengan tangen yang terdapat pada dua edge (ataupun dua points) berfungsi untuk membuat garis berkelanjutan baik tertutup maupun terbuka berfungsi untuk membuat garis berkelanjutan yang melingkar secara tertutup ataupun terbuka dengan jumlah antara 3 sampai dengan 36 sisi berfungsi untuk membuat benda dengan geometri persegi berfungsi untuk membuat persegi dengan menggunakan tiga sampai empat titik ujung dari persegi tersebut. berfungsi untuk membuat benda dengan geometri oval



15



No. 9. 10. 11.



Bagian Circle Circle by Tangents Arc by Tangent



12.



Arc by 3 Points



13.



Arc by Center



14. 15. 16.



Ellipse Spline Construction Point



17.



Construction Point at Intersection



3



Fungsi berfungsi untuk membuat benda dengan geometri lingkaran berfungsi untuk membuat lingkaran dengan 3 garis tangen berfungsi untuk membuat busur dengan menggunakan garis tangen berfungsi untuk membuat busur dengan menggunakan tiga titik yang dihunbungkan satu sama lain. berfungsi untuk membuat busur dengan menggunakan titik pusat dari busur tersebut. berfungsi untuk membuat benda dengan geometri elips berfungsi untuk membuat garis melengkung yang fleksibel berfungsi sebagai titik yang secara otomatis terkonstruksi selama proses pembuatan edge. berfungsi untuk menempatkan titik pada posisi intersection di antara dua edge.



2.1.6.2. Modify Toolbox



No. 1.



Bagian Fillet



2.



Chamfer



3.



Corner



4.



Trim



5.



Extend



6.



Split



7.



Drag



8.



Cut



9. 10.



Copy Paste



11.



Move



Fungsi membuat lekukan



berfungsi untuk halus dengan menggunakan radius. berfungsi untuk membuat lekukan tajam dengan menggunakan panjang garis tersebut berfungsi untuk memangkas pada dua buah edge pada posisi intersection berfungsi untuk memangkas sebuah model baik berupa edge, axis line maupun point berfungsi untuk memperpanjang edge dengan menghubungkan ujung edge dengan edge, axis line ataupun point lainnya berfungsi untuk mengubah edge menjadi bagian-bagian segmen ataupun point berfungsi untuk memilih model yang ingin dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain berfungsi untuk memindahkan model ke dalam internal clipboard, dan menghapus yang sebelumnya dari sketch berfungsi untuk menggandakan model yang dibuat berfungsi untuk menempatkan model hasil dari cut maupun copy berfungsi untuk memindahkan model dari satu tempat ke tempat lain dengan model pada tempat sebelumnya tetap ada



16



No. 12.



Bagian Replicate



13. 14.



Duplicate Offset



15.



Spline Edit



Fungsi berfungsi untuk memindahkan model dari satu tempat ke tempat lain. berfungsi untuk menggandakan model yang dibuat Berfungsi untuk membuat model yang lebih besar ataupun lebih kecil dari model sebelumnya pada posisi yang sama berfungsi untuk memodifikasi splines yang fleksibel



2.1.6.3. Dimensions Toolbox



No. 1. 2.



Bagian General Horizontal



3.



Vertical



4.



Length / Distance



5.



Radius



6.



Diameter



7.



Angle



8.



Semi-Automatic



9.



Edit



10.



Move



11.



Animate



12.



Display Name / Value



Fungsi berfungsi untuk memberikan ukuran dimensi secara umum berfungsi untuk memberikan ukuran dimensi pada garis horizontal berfungsi untuk memberikan ukuran dimensi pada garis vertikal berfungsi untuk memberikan ukuran dimensi pada dua titik maupun edge yang dipilih berfungsi untuk memberikan ukuran dimensi jari-jari pada model berfungsi untuk memberikan ukuran dimensi diameter pada model berfungsi untuk memberikan ukuran sudut diantara dua buah garis yang dibuat berfungsi untuk membantu memberikan ukuran dimensi dari jumlah angka dimensi dan posisi dimensi yang ingin ditempatkan pada model berfungsi untuk mengubah nama dan nilai dimensi yang dibuat. berfungsi untuk mengubah posisi dimensi dari satu tempat ke tempat lain berfungsi untuk memberikan efek yang terjadi pada saat nilai ukuran dimensi dari model yang bersangkutan diubah. berfungsi untuk menampilkan ukuran dimensi yang dibuat



17



2.1.6.4. Constraints Toolbox



No. 1.



Bagian Fixed



2.



Horizontal



3.



Vertikal



4.



Perpendicular



5.



Tangent



6.



Coincident



7.



Midpoint



8.



Symmetry



9.



Parallel



10.



Concentric



11.



Equal Radius



12.



Equal Length



13.



Equal Distance



14.



Auto Constraints



Fungsi berfungsi untuk menetapkan edge yang dibuat sehingga tidak dapat dipindahkan kembali berfungsi untuk memberikan gaya beban pada garis yang terdapat di sumbu-x berfungsi untuk memberikan gaya beban pada garis yang terdapat di sumbu-Y berfungsi untuk memberikan gaya beban pada dua buah edge yang saling bersilangan satu sama lain berfungsi untuk memberikan beban kepada bagian tangensial dari garis yang dibuat berfungsi untuk memberikan beban pada sebuah point ataupun edge yang terdekat terhadap model yang dibuat berfungsi untuk memeberikan beban pada titik tengah dari suatu garis terhadap titik ujung dari garis tersebut berfungsi untuk memberikan beban secara simetris antara titik ujung suatu garis terhadap pasangan edge berfungsi untuk memberikan beban kepada setiap pasangan garis berfungsi untuk memberikan beban kepada titik ataupun lokasi sama pada pasangan lingkaran berfungsi untuk memberikan beban kepada setiap pasangan lingkaran yang memiliki radius sama berfungsi untuk memberikan beban kepada setiap pasangan line yang memiliki panjang sama berfungsi sebagai pemberi beban kepada setiap pasangan edge, ataupun point dimana salah satu edge / point akan berbagi beban dengan edge / point lainnya berfungsi untuk mendeteksi beban pada model secara otomatis



18



2.1.6.5. Settings Toolbox



No. 1.



Bagian Grid



2.



Major Grid Spacing



3.



Minor-Steps per Major Snaps per Minor



4.



Fungsi berfungsi sebagai pemandu dalam tahap pembuatan sketch berfungsi untuk mengatur jarak di antara dua buah garis grid secara umum berfungsi untuk mengatur jarak di antara dua buah garis grid secara spesifikasi berfungsi untuk menunjukan lokasi minor-steps per major pada saat tahapan pembuatan sketch



2.1.7. Display View Pada bagian Display View terdapat beberapa bagian sub menu yaitu sketch details, edge details, dan dimension details.



No. 1.



Bagian Sketch Details



2.



Edge Details



3.



Dimension Details



Fungsi berfungsi untuk memberikan informasi tentang bgian model yang sedang dibuat, baik dalam jumlah edges, points, dan kondisi status dari sketch tersebut. berfungsi untuk memberikan informasi tentang status dari setiap edges yang dibuat (contoh : line) dalam pembuatan sketch. berfungsi untuk memberikan informasi secara detail ukuran dimensi setiap edges yang dibuat (contoh : line).



2.2 Meshing Proses meshing merupakan langkah selanjutnya setelah proses pembuatan geometri suatu model. Proses meshing pada sebuah model memiliki tujuan untuk mengembangkan secara mendetail untuk menganalisis pada setiap



19



bagian dari model yang bersangkutan. Proses meshing dilakukan dengan cara membuat bagian pada sebuah model menjadi bagian yang lebih kecil. Semakin kecil bagian pada sebuah model hasil proses meshing akan meningkatkan ketelitian dan keakuratan pada analisis suatu model ke depannya. Langkahlangkah yang dilakukan untuk membuka meshing tersebut yaitu  Pastikan terlebih dahulu apabila proses pembuatan geometri pada Design Modeler (DM) telah selesai. Ini dapat dibuktikan dengan tanda centang pada bagian Geometry.  Pilih Mesh pada sub-bagian Fluid Flow (Fluent)  Klik kanan kursor pada bagian Mesh > Edit  Kemudian muncul lembar kerja meshing yang digunakan Pada meshing memiliki tools yang mampu difungsikan sebagai alat untuk membantu proses mesh pada model yang dibuat. Bagian-bagian tersebut antara lain Unit Conversion Toolbar Named SelectionsToolbar Edge Graphics Options Toolbar



Joint Configure Toolbar



Graphics Options Toolbar Legend Main Menu



Standard Toolbar



Context Toolbar



Tabs



Reference Help



Status Bar



Object Details View Tree Outline



Geometry Window



Tree Filter



Gambar 8 Jendela Meshing



20



No. 1.



Bagian Main Menu



2.



Standard Toolbar



3.



Graphics Toolbar



4.



Context Options Toolbar



5.



Unit Conversion Toolbar



6.



Named Selections Tolbar



7.



Edge Graphics Toolbar



8.



Tree Outline



9.



Details View



10.



Geometry Window



11.



Reference Help



12.



Tabs



13.



Status Bar



14.



Splitter Bar



Opyions



Fungsi Menu ini terdiri dari menu dasar seperti file, edit, view, units, tools,dan help Toolbar ini terdiri dari komponen perintah yang selalu digunakan untuk proses meshing Toolbar ini terdiri dari perintah yang mengatur mode pointer atau penyebab sebuah aksi yang terdapat di graphics browser Toolbar ini terdiri dari perintah task-specific yang berubah tergantung pada perintah yang terdapat di Tree Outline Toolbar ini berfungsi untuk mengubah satuan untuk variasi material yang digunakan Toolbar ini mengandung opsi untuk mengatur Named Selection yang sama dengan bagaimana ”mereka” mengatur pada Mechanical Application Toolbar ini menyediakan akses cepat ke tools yang akan meningkatkan abilitas anda untuk membedakan hubungan edge dan mesh pada sebuah permukaan model Sisi keluaran yang terlihat pada saat proses pengerjaan meshing suatu model. Lokasinya berada di outline yang di set berhubungan dengan kontrol yang lain. Details View berhubungan dengan Outline selection. Details View merupakan sebuah tampilan secara detail window yang terdapat pada bagian panel di bawah dimana mengandung secara detail model pada Outline Menampilkan dan memanipulasi tampilan yang menjelaskan sebuah model yang terpilih pada Outline. Tampilan window yang dimungkinkan untuk ditampilkan yaitu  3D Geometry  2D / 3D Graph  Spreadsheet  HTML Pages  Scale ruler  Triad Control  Legend Catatan :  Geometry window yang kemudian termasuk splitter bars untuk saling berbagi tampilan Membuka object reference help untuk merangkum hasil pekerjaan pada sebuah model. Bagian ini akan menginformasikan bagian tools yang membantu project yang sedang dikerjakan Dokumen tabs yang terlihat pada sisi sebelah kanan bawah window Memberikan penjelasan secara detail terhadap status project model yang sedang dikerjakan. Window mengaplikasikan splitter bars mencapai lebih dari 3 buah



21



Bagian-bagian dari tools meshing tersebut akan dijelaskan secara terperinci pada bagian berikut ini 2.2.1. Main Menu Bagian main menu terdapat tools yang terdiri dari file, edit, view, units, tools, dan help.



2.2.1.1. File Menu No. 1.



Bagian Save Project



2.



Export



3.



Clear Generate Meshing



4.



Close Meshing



Fungsi Berfungsi untuk menyimpan data hasil proses meshing dengan data extesion *.wbpj Berfungsi untuk mengirimkan data hasil proses meshing ke software lain dengan penyimpanan data extension *.meshdat Berfungsi untuk menghapuskan seluruh proses meshing yang telah dilakukan sebelumnya Berfungsi untuk menutup jendela meshing



2.2.1.2. Edit Menu No. 1.



Bagian Duplicate



2.



Duplicate Without Results



3. 4.



Copy Cut



5.



Paste



6. 7.



Delete Select All



Fungsi Berfungsi untuk menduplikasikan model yang dibuat. Model dan lingkungan kerja nya yang diduplikasikan pada Project Schematic Level yang terdiri dari Moving (memindahkan posisi model), Deleting a System (menghapus sistem), dan Replacing a System (menggantikan dengan sistem yang lain) Berfungsi untuk menduplikasikan model termasuk bagian sub-ordinat dari objek tersebut. Tools ini lebih cepat bekerja dibandingkan dengan duplicate Berfungsi untuk meng-copy sebuah model Berfungsi untuk mengambil suatu objek dan menyimpannya untuk diletakkan di tempat lain Berfungsi untuk meletakkan model hasil dari proses copy dan cut Berfungsi untuk menghapus model yang dipilih Berfungsi untuk memilih keseluruhan items model pada current selection filter type. Select All tersedia pada Context Menu jika mengklik kursor sebelah kanan pada Geometry Window



2.2.1.3. View Menu No. 1.



2.



Bagian Shaded Exterior and Edges



Shaded Exterior



Fungsi Menampilkan model pada Graphics Window dengan shaded exteriors dan distinct edges. Opsi ini sama seperti dengan Shaded Exterior dan Wireframe Menampilkan model pada Graphics Window dengan hanya menggunakan shaded exterior. Opsi ini sama



22



3.



Wireframe



4.



Graphics Options



5. 6.



Cross Section Solids (Geometry) Thick Shells and Beams



7.



Visual Expansion



8. 9 10. 11. 12.



Annotation Preferences Annotations Ruler Legend Triad



13.



Eroded Nodes



14.



Large Vertex Contours



15.



Display Edge Direction



16.



Outline



17.



Toolbars



seperti dengan Shaded Exterior dan Wireframe. Menampilkan model pada Geometry Window dengan sebuah wireframe display. Opsi ini sama seperti dengan Shaded Exterior and Edges dan Shaded exterior Opsi wireframe tidak hanya diaplikasikan ke geometry, mesh atau named selection displayed sebagai sebuah mesh. Tetapi berlaku juga pada probes, results, dan variabel masukan yang lebih mudah dipahami. Ketika View > Wireframe diatur, hanya bagian exterior faces sebuah model meshing yang ditampilkan, sedangkan interior faces tidak Membantu Anda untuk merubah opsi menggambar untuk hubungan edge. Menu ini juga menyediakan Draw Face Mode yang membantu Anda untuk merubah bagaimana faces ditampilkan sebagai fungsi back-face culling. Opsi yang termasuk antara lain :  Auto Face Draw (default) : menyalakan backface culling atau mematikan program yang dikontrol. Menggunakan Section Planes sebagai sebuah contoh ketika aplikasi akan dimatikan  Draft Front Faces : face-culling dipaksa tetap menyala. Back-facing faces tidak akan digunakan pada kasus lainnya selalu jika menggunakan Section Planes  Draw Both Faces : back-face culling dimatikan. Front-facing dan back facing dapat kembali digunakan Menampilkan line body cross sections pada geometri 3D. Tools yang menyediakan opsi ketebalan untuk sebuah shell atau beam pada Graphics Window ketika mesh telah dipilih. Tools yang dapat membantu menampilkan hasil preview sebelum penyelesaian densitas nodes pada bagian batasan, atau dapat membantu men-confirm mesh yang diperluas di setiap kasus. Menampilkan kotak dialog Annotation Preferences Menampilkan keterangan pada Graphics Window Menampilkan ukuran skala pada Graphics Window Menampilkan hasil legend pada Graphics Window Menampilkan titik koordinat sumbu-x, sumbu-y, dan sumbu-z pada Graphics Window Menampilkan bagian yang akan dikikis pada saat proses analisis explicit dynamics Digunakan pada hasil mesh node untuk mengatur ukuran tampilan dots yang menjelaskan hasil dari proses pembuatan mesh nodes Menampilkan arah model edge. Penunjuk arah mendekati titik tengaj sebuah edge. Ukuran panah arah disesuaikan dengan pnjang edge.  Expands All : Mengembalikan tree objects ke dalam bentuk kondisi semula  Collapse Enviroments : merusak keseluruan tree objects di bawah environment object(s)  Collapse Models : merusak keseluruan tree objects di bawah model object(s) Bagian yang menyediakan jenis-jenis toolbar antara



23



18.



Windows



lain named selection toolbar, unit conversion toolbar, graphics option toolbar, edge graphics options toolbar, tree filter toolbar, joint configure toolbar  Messages :Menampilkan Message Window  Mechanical Wizard : Menampilkan wizard pada sebelah kanan jendela yang mempercepat Anda menyelesaikan tugas yang dipesan untuk di analisis  Graphics Annotations : Menampilkan Annotations Window  Section Planes : Menampilkan Section Planes Window  Selection Information : Menampilkan Selection Information Window  Manage Views : Menampilkan Manage Views Window  Tags : Menampilkan Tags Window  Reset Layout : Mengembalikan layout window kembali dalam kondisi semula



2.2.1.4. Units Menu No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.



Bagian Metric (m,kg,N,s,V,A) Metric (cm,g,dyne,s,V,A) Metric (mm,kg,N,s,mV,mA) Metric (mm,t,N,s,mV,mA) Metric (mm,dat,N,s,mV,mA) Metric (µm,kg,µN,s,V,mA) U.S.Customary (ft,lbm,lbf,oF,s,V,A) U.S.Customary (in,lbm,lbf,oF,s,V,A) Degress Radians Rad/s



12.



RPM



13.



Celcius



14.



Kelvin



Fungsi



Satuan Unit Sistem



Satuan unit sudut berupa derajat Satuan unit sudut berupa radians Satuan unit kecepatan angular berupa radians per detik Satuan unit kecepatan angular berupa revolutions per menit Satuan suhu berupa derajat (tidak tersedia jika Anda memilih setting U.S.Customary) Satuan suhu berupa Kelvin (tidak tersedia jika Anda memilih setting U.S.Customary)



2.2.1.5. Tools Menu No. 1.



Bagian Write Input File........



2.



Read Result File.......



3.



Solve Process Settings



4.



Addins........



Fungsi Menulis data masukkan aplikasi Mechanical APDL dari Solution branch aktif. Opsi ini tidak digunakan untuk memulai sebuah penyelesaian Membaca data hasil aplikasi Mechanical APDL (.rst, solve.out, dan so on) pada arah dan menduplikasi data ke dalam Solution branch aktif Memungkinkan Anda untuk mengatur setting solve process Menampilkan kotak dialog Addins yang memungkinkan



24



5.



Options........



6. 7.



Variable Manager Run Macro......



Anda untuk memasukkan / mengeluarkan bagian ketiga add-ins yang secara spesifik di desain untuk integrasi dengan lingkungan kerja Workbench Memungkinkan Anda untuk merubah aplikasi dan mengatur kondisi dari dungsi aplikasi mechanical Memungkinkan Anda memasukkan variabel aplikasi Membuka sebuah kotak dialog untuk lokasi sebuah script (.vbs , .js) file.



2.2.1.6. Help Menu No. 1.



Bagian Mechanical Help



2.



About Mechanical



Fungsi Menampilkan sistem bantuan pada jendela browser lainnya Menyediakan informasi copyright dan application version



2.2.2. Standart Toolbar



Standart Toolbar memiliki sub-menu antara lain No. 1.



Bagian View Mechanical Wizard



2.



View Object Generator



3.



Solve Analysis with a Given Solve Process Setting



4.



Show Errors



5.



New Section Plane



6.



User Defined Graphics Animation



7.



Fungsi Mengaktifasi Mechanical Wizard dengan user interface Mengaktifasi jendela Object Generator dengan user interface Mengaktifasi pilihan yang digunakan untuk penyelesaian proses



Menampilkan pesan errors yang berasosiasi dengan tree objects yang sebelumnya didefinisikan Menampilkan bagian potongan sebuah model (geometry, mesh dan hasil tampilan) yang didapatkan dari gambaran model seutuhnya. Menambahkan sebuah teks komentar yang akan ditampilkan pada bagian Geometry Window. Menggunakan :  Pilihlah tombol pada toolbar  Klik tempat lokasi pada Geometry Window. Sebuah bentuk chisel-shaped akan dijadikan sebagai kotak catatan untuk memasukkan tulisan komentar pada gamvar yang terdapat pada Geometry Windows.  Sebuah kotak baru terbentuk untuk dimasukkan catatan  Ketikan dimasukkan Merujuk kepada bagian Chart and Table untuk detail lebih lanjut



New Chart and Table



25



8.



New Simplorer Pin



9.



New Comment



10.



Berfungsi untuk analisis Rigid Dynamics, Simplorer Pins adalah digunakan untuk mendefinisikan titik interface antara model Simplorer dan menggabungkannya dengan model Rigid Dynamics Menambahkan sebuah komentar dengan adanya penambahan bagian pada tree outline New Figure



New Image Image From File Image To File



Image To Clipboard



11.



12.



Show/Hide Worksheet Window



Selection Information



Menangkap berbagai grafik yang ditampilkan untuk bagian dari objek pada Geometry Window Menambahkan gambar dengan adanya penambahan bagian pada tree outline Mengimport sebuah gambar yang telah ada ke dalam Geometry Window Menyimpan konten yang terdapat pada Graphics Window ke dalam sebuah file. Format file berupa : PNG(.png), JPEG (.jpg), TIFF(.tif), BMP(.bmp), dan EPS (.eps) Meng-copy konten pada Graphics Window menuju clipboard. Gambar kemungkinan akan ditampilkan ke dalam aplikasi yang berbeda Menyediakan jendela worksheet yang tersedia untuk ditampilkan pada objek spesifik Berfungsi untuk mengaktifasi Selection Information WIndow



2.2.3. Graphics Toolbar



Graphics Toolbar memiliki sub-menu antara lain No. 1.



Bagian Label



2.



Direction



3.



Hit Point Coordinate



4.



Select Type



5.



Select Mode



Fungsi Membantu untuk memindahkan dan menempatkan label sebuah muatan feature yang sedang aktif. Pemilihan arah yang dilakukan dengan memilih sebuah single face, two vertices atau sebuah single edge. Menyediakan koordinat eksterior sebuah model untuk ditampilkan dalam bentuk kursor, dan akan ter-update tampilan koordinatnya jiak kursor tersebut berpindah melewati model.  Select Geometry :Opsi yang digunakan untuk memilih bentuk geometry (bodies, faces, edges, dan vertices)  Select Mesh : Opsi yang digunakan untuk memilih nodes atau sebuah kelompok nodes dengan mengambil nodes atau mendefinisikan nodes pada Named Selection. Mendefinisikan bagaimana geometry atau nodes yang terpilih dibuat :  Single Select  Box Select  Box Volume Select



26



 Lasso Select  Lasso Volume Select Opsi ini juga digunakan untuk penghubung dengan selection filters. 6.



10.



Extend Selection



11.



Rotate



Mendesain vertex atau node hanya dengan mengambil atau memvisualisasi selection Mendesain edge hanya dengan mengambil atau memvisualisasi selection Mendesain face hanya dengan mengambil atau memvisualisasi selection Mendesain body hanya dengan mengambil atau memvisualisasi selection Menambahkan batasan model dengan toleransi sudut, untuk mensetting face yang terpilih, atau menambahkan batasan model dengan toleransi tangensial untuk men-setting face yang terpilih Mengaktivasi rotation control berdasarkan posisi kursor mouse



12. 13.



Pan Zoom



Memindahkan tampilan model sesuai dengan arah kursor mouse Menampilkan tampilan sebuah model lebih dekat secara penuh



14.



Box Zoom



Menampilkan tampilan sebuah bagian dari model yang telah ditentukan lebih dekat.



7. 8. 9.



15. 16.



17.



Vertex Edge Face Body



Fit Toggle Magnifier Window On/Off



Menyesuaikan tampilan model sesuai dengan tampilan graphics window Berfungsi untuk memperbesar tampilan model dengan adanya tambahan fungsi dari magnifying glass.



18.



Next View



19.



Set (ISO)



Menampilkan tampilan model sebelumnya pada graphics window. Setelah menampilkan tampilan model sebelumnya pada graphics window, tombol ini dipilih utnuk tampilan model selanjutnya Berfungsi untuk melakukan setting tampilan isometric.



20.



Look At



Memusatkan tampilan pada face atau plane yang dipilih



21.



Previous View



Manage Views



22.



Rescale Annotation



23.



Tags



24.



Viewports



Menampilkan jendela manage views yang dapat digunakan untuk menyimpan tampilan grafik Menyesuaikan ukuran simbol catatan, seperti arah panah muatan Menampilkan jendela tags dimana dapat menandai sebuah objek pada tree outline dengan label pengertian, yang kemudian dapat digunakan untuk memfilterisasi tree outline. Menggabungkan tampilan graphics ke dalam 4 tampilan simulasi



27



25.



Toggle Show Vertices On or Off



Menyediakan tombol show vertices yang berfungsi untuk menampilkan model keseluruhan secara vertikal



26.



Wireframe Mode On or Off



Menampilkan exterior faces sebuah model meshing yang bukan berupa interior elements dari model meshing tersebut



27.



Show Mesh



28.



Show All Systems



29.



Random Colors



30.



Annotation Preferences



31.



Ply Fiber Direction



32.



Ply Transverse Direction



33.



Element Direction



Menyediakan tombol show mesh yang digunakan pada sebuah model meshing tanpa memperhatikan objek yang terpilih pada tree outline. Menyediakan tombol show all coordinate systems yang akan menampilkan sistem koordinat berhubungan dengan model yang dibuat Berfungsi untuk menampilan warna yang menandakan sebagai bentuk dari muatan, support, named selection atau contact terhadap model yang dibuat. Menampilkan kotak dialog annotation preferences, yang mana bisa digunakan untuk menentukan tampilan catatan yang akan digunakan Berfungsi untuk menampilkan sebuah arah vektor layer untuk sebuah model ply’s dengan arah sumbu-x (dengan tanda berwarna merah) Berfungsi untuk menampilkan sebuah arah vektor layer untuk sebuah model ply’s dengan arah sumbu-y (dengan tanda berwarna hijau) Berfungsi untuk menampilkan sebuah arah vektor layer untuk sebuah model ply’s dengan arah sumbu-z (dengan tanda berwarna biru)



Coordinate



Normal



2.2.4. Context Options Toolbar Toolbar ini berisikan sub menu – sub menu antara lain No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.



Bagian Model Context Construction Geometry Context Virtual Topology Context Symmetry Context Connections Context Fracture Context Mesh Edit Context Geometry Context Coordinate System Context



No. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.



Bagian Mesh Context Gap Tool Context Environment Context Variable Data Solution Context Solution Information Result Context Print Preview Context Report Preview Context



2.2.5. Edge Graphics Options Toolbar



28



Toolbar ini berisikan sub menu- sub menu antara lain No. 1.



Bagian Edge Coloring



2.



Free



3.



Single



4.



Double



5.



Triple



6.



Multiple



7.



Edge Direction



8.



Edges Joined by Mesh Connection



Fungsi  By Body Color : Menampilkan warna body sebagai tampilan bagian dari kondisi batas yang ditentukan  By Connection :Menampilkan lima buah warna yang merepresentasikan lima kategori konektivitas antar model yang berbeda  Black : Mematikan tampilan konektivitas edge/face  Hide Free : Menyembunyikan sebuah edges bukan bersamaan dengan keseluruhan faces  Show Free : Menampilkan sebuah edges bukan bersamaan dengan keseluruhan faces  Thick Free : Hanya menampilkan sebuah edges bukan bersamaan dengan keseluruhan faces, dimana setiap ketebalan edges dibandingkan dengan model yang akan dibuat.  Hide Single : Menyembunyikan hanya sebuah edges yang bersamaan dengan sebuah faces  Show Single : Menampilkan sebuah edges bersamaan dengan sebuah faces  Thick Single : Hanya menampilkan sebuah edges bersamaan dengan sebuah faces, dimana setiap ketebalan edges dibandingkan dengan model yang akan dibuat.  Hide Double : Menyembunyikan hanya sebuah edges yang bersamaan dengan dua buah faces  Show Double : Menampilkan sebuah edges bersamaan dengan dua buah faces  Thick Double : Hanya menampilkan sebuah edges bersamaan dengan dua buah faces, dimana setiap ketebalan edges dibandingkan dengan model yang akan dibuat  Hide Triple : Menyembunyikan hanya sebuah edges yang bersamaan dengan tiga buah faces  Show Triple : Menampilkan sebuah edges bersamaan dengan tiga buah faces  Thick Triple : Hanya menampilkan sebuah edges bersamaan dengan tiga buah faces, dimana setiap ketebalan edges dibandingkan dengan model yang akan dibuat  Hide Mutiple : Menyembunyikan hanya sebuah edges yang bersamaan dengan lebih dari tiga buah faces  Show Multiple : Menampilkan sebuah edges bersamaan dengan lebih dari tiga buah faces  Thick Multiple : Hanya menampilkan sebuah edges bersamaan dengan lebih dari tiga buah faces, dimana setiap ketebalan edges dibandingkan dengan model yang akan dibuat Menampilkan arah model edge. Panah petunjuk didekatkan pada titik tengah edges. Besaran panah disesuaikan dengan panjang edges. Menampilkan sebuah edges dengan skema warna yang diambil dari informasi hubungan mesh



9.



Thicken annotations scoped to lines



Memberikan ruang lingkup catatan pada sebuah model dengan bentuk kotak catatan yang telah tersedia



29



2.2.6. Explode View Options Toolbar



Toolbar Explode View Options adalah sebuah jendela toolbar perintah grafik yang digunakan untuk membuat jarak bayangan diantara bagian geometry model dengan tujuan untuk divisualisasi. No. 1.



2.



Bagian Move Springs / Beams with Parts



Fungsi Berfungsi untuk melihat tingkat keakuratan hubungan model yang dibuat seperti spring and beams.



Reset Button



3.



Explode Slider



View



Factor



4.



Assembly Center DropDown List



Berfungsi untuk meng-assembly kembali bagian model yang dibuat pada posisi aslinya Tool slider disediakan untuk mengubah jarak yang terlalu jauh diantara bagian yang dibuat dari posisi aslinya



Berisikan perintah-perintah sistem koordinat digunakan untuk proses assembly sebuah model.



yang



2.2.7. Joint Configure Toolbar



Konteks toolbar Joint Configure Toolbar memiliki beberapa settings dan fungsi seperti :  Tombol Configure, Set dan Revert dan ∆ = Field : Konfigurasi grafik dengan posisi awal yang digabungkan  Tombol Assemble : untuk penggabungan, dan menampilkan assembly model, menemukan bagian konfigurasi tertutup yang bergabung secara penuh. Toolbar ini hanya akan ditampilkan ketika pemakai memilih joint selected. 2.2.8. Tree Filter Toolbar



Tree Filter memiliki beberapa sub menu – sub menu yaitu No. 1.



Bagian Name



2.



Tag



3.



Type



Fungsi Memfilter tree untuk atau menghilangkan salah satu bagiannya secara spesifik Memfilter objek pada tree dengan menandai satu atau lebih objek tersebut Berisi seluruh perintah-perintah yang dapat digunakan untuk memfilter suatu objek yaitu  All  Results



30



4.



State



5.



Coordinate System



6.



Model



7.



Graphics



 Boundary Conditions  Connections  Commands Berisi seluruh perintah-perintah yang dapat digunakan untuk , memfilterisasi suatu kondisi yang terpilih, yaitu  All states  Suppressed  Not Licensed Berisikan keseluruhan perintah-perintah mengenai sistem koordinat pada tree outline Berisikan keseluruhan model (external model, mechanical model, dan lain-lain) yang dibuat dalam bentuk sebuah assembly Sebuah opsi dasar, yang keseluruhannya ditampilkan pada tree objects.



2.2.9. Tree Outline Tree Outline merupakan sebuah Kelompok Tree Objects (Grouping Tree Objects). Tree Outline ini berisikan berbagai macam perintah-perintah yang telah digunakan untuk membangun sebuah model pada bagian meshing. Tree-outline ini menggabungkan keseluruhan perintah seperti perintah geometry, sistem koordinat, sistem penghubung (connection features) : spring, beam connection, end release¸dan bearings, kondisi batas, hasil penyelesaian, dan named selection. 2.3 Fluent FLUENT adalah salah satu jenis program CFD yang menggunakan metode volume hingga. FLUENT menyediakan fleksibilitas mesh yang lengkap, sehingga dapat menyelesaikan kasus aliran fluida dengan mesh (grid) yang tidak terstruktur sekalipun dengan cara yang relatif mudah.



Gambar 9 ANSYS FLUENT FLUENT ditulis dalam bahasa C, sehingga memiliki struktur data yang efisien dan lebih fleksibel. Semua fungsi yang dibutuhkan untuk menghitung suatu solusi



31



dan menampilkan hasilnya dapat diakses pada FLUENT melalui menu yang interaktif. Setelah merencanakan analisis CFD pada model, langkah-langkah umum penyelesaian analisis CFD pada FLUENT sebagai berikut :      



Membuat geometri dan mesh pada model Memilih solver yang tepat untuk model tersebut (2D atau 3D) Mengimpor mesh model (grid) Melakukan pemeriksaan pada mesh model Memilih formulasi solver Memilih persamaan dasar yang akan dipakai dalam analisis, misalnya : laminer, turbulen, reaksi kimia, perpindahan kalor, dan lain-lain  Menentukan sifat material yang dipakai  Menentukan kondisi batas  Mengatur parameter kontrol solusi  Initialize the flow field  Melakukan perhitungan / iterasi  Memeriksa hasil iterasi  Menyimpan hasil iterasi  Jika perlu, memperhalus grid kemudian dilakukan iterasi ulang untuk mendapatkan hasil yang lebih baik Menu utama pada FLUENT diletakkan sedemikian rupa sehingga pengoperasiannya secara umum dilakukan dari menu paling kiri kemudian dilanjutkan ke menu berikutnya di sebelah kanan.



Gambar 10 Jendela Depan ANSYS FLUENT 2.3.1. Penyekalaan dan Konversi Satuan Pada FLUENT, semua dimensi geometri pada awalnya dianggap dibangun dalam satuan meter. Apabila dimensi geometri yang hendak disimulasikan pada FLUENT ternyata dibuat dengan satuan selain meter maka satuan geometri tersebut harus dirubah terlebih dahulu melalui perintah Mesh  Scale.



32



Mesh yang terdapat pada geometri juga ikut berubah ukuran apabila digunakan perintah scale. Besaran yang lain seperti kecepatan, tekanan, luas area, dan lain-lain juga dapat diubah satuannya, dengan menggunakan perintah : Define  Unit. Default satuan pada FLUENT menggunakan satuan Standard Internasional (SI). 2.3.2. Memilih Solver Pada saat membuka FLUENT terdapat pilihan untuk menggunakan solver 2D atau 3D dengan keakuratan tunggal atau keakuratan ganda (single precision / double percision). Secara umum, solver single precision cukup akurat untuk digunakan pada berbagai kasus, tetapi untuk beberapa kasus tertentu akan lebih baik menggunakan solver double precision. 2.3.3. Mengimpor dan Memeriksa Mesh Mesh model yang telah dibuat sebelumnya harus dibuka dahulu di FLUENT agar dapat melakukan analisis sesuai yang diinginkan. Untuk membuka mesh model dapat dilakukan melalui perintah File  Read  Case. File yang dapat dibuka adalah file dengan ekstensi *.msh dan *.cas. File dengan *.msh merupakan file mesh model, sedangkan file dengan ekstensi *.cas merupakan file kasus (case) yang berisi mesh model dan semua parameter yang telah ditentukan sebelumnya pada FLUENT. 2.3.4. Memilih Formulasi Solver FLUENT menyediakan tiga formulasi solver, yaitu segregated , coupled implisit , coupled eksplisit. Ketiga formulasi solver tersebut akan menghasilkan solusi yang akurat untuk berbagai jenis kasus, tetapi pada beberapa kasus tertentu salah satu formulasi mungkin dapat menghasilkan solusi yang lebih cepat daripada yang lain. Untuk memilih salah satu dari ketiga solver tersebut, dapat menggunakan panel solver melalui perintah Define  Models  Solver. Perbedaan antrara solver segregated dengan coupled terletak pada cara penyelesaian persamaan kontinuitas, momentum, dan energi serta persamaan species transport (jika diperlukan). Solver segregated menyelesaikan persamaan secara bertahap, sedangkan solver coupled menyelesaikan persamaan secara bersamaan. Kedua formulasi solver tersebut menyelesaikan persamaan-persamaan tambahan (misalnya radiasi, turbulensi) secara bertahap. Solver coupled implisit dan eksplisit mempunyai perbedaan pada cara melinierkan persamaan-persamaan yang akan diselesaikan. Secara umum, solver segregated banyak digunakan untuk kasus dengan aliran fluida inkompresibel dan kompresibel dengan kecepatan aliran rendah sampai menengah (bilangan Mach < 1) seperti kavitasi, media berpori, pelelehan atau pembekuan, aliran periodik, dan lain-lain. Adapun solver coupled didesain untuk kasus fluida kompresibel dengan kecepatan tinggi (bilangan Mach 1) seperti kasus konduksi pada tabung, model gas nyata, dan lain-lain.



33



2.3.5. Menentukan Model dan Persamaan Dasar Pada FLUENT terdapat beberapa model dan persamaan dasar yang dapat dipilih sesuai dengan kasus yang akan dianalisis, persamaan-persamaan tersebut meliputi model multifasa, persamaan energi, model viskos, model species transport dan reaksi, model fasa diskrit, model pembekuan dan peleburan, dan model akustik. 2.3.5.1. Model Multifasa



Suatu fase multifasa didefinisikan sebagai suatu tingkat material yang mempunyai respon inersia terhadap aliran dan berinteraksi dengan aliran dan medan potensial yang ada. Beberapa model aliran multifasa antara lain :  Volume of Fluid (VoF) [Contoh : Aliran logam cair, aliran kanal terbuka]  Mixture [Contoh : Aliran gelembung, transport pneumatik homogen, aliran lumpur dan hydrotransport]  Eulerian [Contoh : Aliran gelembung, transport pneumatik granular, fluidized bed aliran granular, aliran lumpur dan hydrotransport, dan sedimentasi] Untuk mendefinisikan model multifasa gunakan perintah Define  Models  Multiphase...... 2.3.5.2. Persamaan Energi



Model yang dianalisis jika ingin menganalisis tentang suhu, perpindahan panas, radiasi, maka persamaan energi yang ada di FLUENT harus diaktifkan terlebih dahulu. Persamaan energi tersebut, dapat diaktifkan dengan perintah Define  Models  Energy...... 2.3.5.3. Model Viskos



Pilihan model viskos yang ada di FLUENT dapat dipilih dari perintah Define  Models  Viscous. Pada menu model viskos terdapat beberapa pilihan, yaitu inviscid, laminar, spalart allmaras, k-epsilon, k-omega, reynold stress, large eddy simulation (muncul khusus 3D). Namun, apabila aliran fluida yang dianalisis merupakan aliran turbulen, FLUENT menyediakan beberapa model turbulensi antara lain Model Spalart-Allmaras Model k-epsilon )  Standard  Renormalization-group (RNG)  Realizable Model k Standard  Shear –stress transport (SST) Model Reynolds Stress (RSM) Model Large Eddy Simulation (LES) – khusus 3D



34



C.1. Model Spalart-Allmaras Model Spalart-Allmaras merupakan model turbulensi dengan satu persamaan yang menyelesaikan model persamaan transport untuk viskositas kinematik turbulen. Bentuk dasar model Spalart-Allmaras hanya efektif pada model dengan bilangan Reynolds yang kecil, dan digunakan untuk simulasi pada suatu objek dengan ukuran mesh yang kasar, dimana perhitungan aliran turbulen yang akurat bukan merupakan hal yang bersifat kritis. Model Detached Eddy Simulation (DES) merupakan modifikasi dari model Spalart-Allmaras dipertimbangkan sebagai alternatif yang lebih praktis pengganti LES untuk memprediksi aliran dengan bilangan Reynolds yang besar. C.2. Model k-epsilon Model k-epsilon merupakan model turbulensi yang cukup lengkap dengan dua persamaan yang memungkinkan kecepatan turbulen (turbulent velocity) dan skala panjang (length scales) ditentukan secara independen. Model k-epsilon sering digunakan pada simulasi aliran fluida dan perpindahan panas. Model k-epsilon digunakan untuk objek dengan nilai bilangan Prandtl yang konstan dengan bilangan Reynolds yang tinggi. Model k-epsilon memiliki dua varian yaitu model RNG kepsilon dan realizable k-epsilon.  Model RNG k-epsilon Model RNG k-epsilon diturunkan dengan menggunakan metode statistik yang teliti dan hasil perbaikan dari model kepsilon standar dan digunakan untuk meningkatkan akurasi untuk aliran yang terhalang secara tiba-tiba, aliran yang berputar (swirl flow). Model RNG digunakan untuk objek dengan bilangan Prandtl turbulen dan bilangan Reynolds yang rendah.  Model realizable k-epsilon Model realizable k-epsilon merupakan pengembangan dari model k-epsilon standar dengan adanya penambahan formulasi baru untuk memodelkan viskositas turbulen yang memenuhi beberapa batasan matematis pada bilangan Reynolds. Model ini digunakan untuk memprediksi laju penyebaran fluida dari pancaran jet/nozzle. Model ini juga memberikan performa yang baik untuk aliran yang melibatkan putaran, lapisan batas yang mempunyai gradien tekanan yang besar, separasi, dan resirkulasi. C.3. Model k-omega Model k-omega memiliki dua varian yaitu model k-omega standar, dan model k-omega SST. Model k-omega standar digunakan untuk menghitung efek aliran pada bilangan Reynolds rendah, kompresibilitas dan penyebaran aliran geser (shear flow). Model komega SST merupakan model hasil pencampuran antara model komega standar dengan model k-epsilon yang digunakan pada aliran



35



free stream flow, dan digunakan untuk menghitung transport dari tegangan geser turbulen dengan memodifikasi viskositas turbulen. C.4. Model Reynold Stress Model Reynold Stress (RSM) merupakan model turbulensi yang paling teliti pada FLUENT. Model RSM mendekati persamaan Navier-Stokes (Reynolds-averaged) dengan menyelesaikan persamaan transport untuk tegangan Reynolds bersama-sama dengan persamaan laju disipasi. Model RSM digunakan untuk menghitung efek dari kurva streamline, pusaran (swirl), putaran, dan perubahan tiba-tiba pada aliran secara akurat. C.5. Model Large Eddy Simulation (LES) Model LES digunakan pada aliran turbulen yang dicirikan dengan adanya vortex/eddies dengan berbagai skala panjang dan waktu yang didekati dengan persamaan Direct Numerical Simulation (DNS) dengan ukuran mesh yang kecil. C.6. Model Turbulensi Di Dekat Dinding (Near Wall Treatment) Pemodelan yang akurat di dekat dinding merupakan hal yang penting untuk penurunan tekanan (pressure drop), separasi aliran, lapisan batas yang bergantung pada prediksi gaya geser lokal pada dinding. Daerah dekat dinding memiliki pengaruh viskositas molekular dan turbulensi yang penting, sehingga dapat didekatkan dengan model near wall treatment. Terdapat tiga varian pada model near wall treatment yaitu  Standard Wall Functions Pilihan ini digunakan untuk aliran dengan bilangan Reynolds yang tinggi, dan mesh di dekat dinding relatif kasar.  Non-Equilibrium Wall Functions  Enhanced Wall Treatment Pilihan ini digunakan untuk aliran dengan bilangan Reynolds yang rendah, dan mesh di dekat dinding sangat halus. 3. Model Species Transport dan Reaksi Kimia FLUENT dapat memodelkan species transport dengan dan atau tanpa reaksi kimia. Reaksi kimia yang dapat dimodelkan pada FLUENT antara lain  Reaksi gas yang melibatkan NOx dan pembentukan polutan yang lain  Reaksi permukaan (misalnya endapan uap bahan kimia) dimana reaksi tersebut terjadi pada kondisi batas dinding  Reaksi pada permukaan partikel (misalnya pembakaran partikel batubara) dimana reaksi terjadi pada permukaan partikel fasa diskrit.



36



FLUENT untuk pemodelan fasa diskrit dengan memperhitungkan perpindahan panas dari / ke fasa diskrit menyediakan beberapa pilihan yaitu



5.



 Perhitungan lintasan fasa diskrit dengan menggunakan formulasi Lagrangian yang melibatkan inersia fasa diskrit, tahanan hidrodinamik, gaya gravitasi untuk aliran tunak dan transien  Prediksi pengaruh turbulensi pada dispersi partikel  Pemanasan / pendinginan fasa diskrit  Penguapan dan pendidihan butiran cairan  Pembakaran partikel  Hubungan prediksi medan aliran fasa kontinu dengan perhitungan fasa diskrit (opsional)  Pemecahan dan penggabungan butiran (droplet breakup and coalescence) 4. Model Pembekuan dan Peleburan FLUENT menggunakan formulasi entalpi-porositas untuk menyelesaikan model pembekuan dan peleburan. Daerah antara fasa cair dan padat diperlakukan sebagai suatu daerah berpori (porous zone) dengan porositas sama dengan fraksi fluida cair, dan pada persamaan momentum dan turbulensi ditambahkan suatu besaran tambahan untuk menghitung penurunan tekanan karena adanya fasa padat yang terbentuk. Contoh kasus yang dapat menggunakan model ini antara lain proses pembekuan / peleburan logam murni dan logam campuran biner, proses pengecoran kontinu, dan tahanan termal kontak antara material yang telah menjadi padat dengan dinding. Beberapa batasan pada model pembekuan / peleburan di FLUENT yaitu  Model pembekuan / peleburan menggunakan model solver segregated.  Model pembekuan / peleburan tidak dapat digunakan untuk aliran kompresibel  Model pembekuan / peleburan tidak dapat digunakan secara bersamaan dengan model species transport dan reaksi kimia  Model multifasa yang digunakan adalah model VoF  Tidak dapat mendefinisikan sifat material yang berbeda antara material cair dan padat Menentukan Kondisi Operasi Kondisi operasi (operating condition) pada model yang ditentukan antara lain  Tekanan (tekanan operasi dan lokasi referensi tekanan)  Percepatan gravitasi (besar dan arahnya)  Massa jenis operasi  Temperatur operasi A. Tekanan (pressure) Tekanan operasi merupakan parameter yang penting untuk aliran yang menggunakan hukum gas ideal, karena tekanan operasi tersebut akan menentukan massa jenis fluida, dan nilai tekanan rata-rata pada seluruh aliran. Tekanan operasi juga penting untuk aliran kompresibel dengan bilangan Mach yang rendah. Berikut rekomendasi untuk tekanan operasi yang digunakan yaitu



37



Tabel 1 Rekomendasi untuk Tekanan Operasi Perhitungan Massa Bilangan Mach (M) Tekanan Operasi Jenis Hukum Gas Ideal M > 0,1 0 atau tekanan ratarata Hukum Gas Ideal Tekanan rata-rata M 0,1 Fungsi Profil Inkompresibel Tidak digunakan Temperatur Konstan Inkompresibel Tidak digunakan Inkompresibel Tekanan rata-rata Hukum Gas Ideal untuk Inkompresibel



6.



B. Gravitasi (gravity) Gaya gravitasi apabila ingin dimasukkan ke dalam perhitungan, maka harus dimasukkan nilai percepatan gravitasi dan arahnya. Pada pilihan gravitasi juga berisi input model Boussinesq yang akan muncul jika persamaan energi diaktifkan, dan massa jenis operasi jika fluida yang digunakan kompresibel atau pada aliran multifasa. Menentukan Sifat Material Sifat material didefinisikan di panel material dengan perintah Define  Material. Sifat material tersebut dapat ditentukan nilainya secara konstan, tergantung temperatur (temperature-dependent) berdasarkan polynomial, piecewise-linear, fungsi piecewise-polynomial, atau teori kinetik (kinetic theory). Prosedur untuk mengubah sifat material sebagai berikut :  Pilih tipe material (fluid atau solid) pada daftar Material Type.  Pilih material yang akan diubah sifatnya pada daftar Fluid Materials atau Solid Materials  Ubah nilai sifat material yang diinginkan  Klik tombol Change/Create untuk mengubah sifat material yang dipilih Apabila material yang digunakan bukan aluminium/udara, dapat didefinisikan material dari database ke daftar material atau dengan mendefinisikannya sendiri. Prosedur menyalin material dari database yaitu 



7.



Pilih tipe material (fluid atau solid) pada daftar Material Type.  Pilih material yang akan disalin pada daftar Fluid Materials atau Solid Materials  Klik Copy  Ulangi proses di atas apabila ingin menambahkan material yang lain  Jika sudah selesai, klik Close Menentukan Kondisi Batas dan Parameter pada Kondisi Batas Mendefinisikan suatu kasus diperlukan informasi pada variabel aliran domain kasus tersebut, antara lain fluks massa, momentum, energi, dan lain-lain. Informasi tersebut salah satunya harus dimasukkan dalam



38



kondisi batas (boundary condition). Penentuan kondisi batas melibatkan beberapa hal, yaitu  Mengidentifikasi lokasi kondisi batas, misalnya : sisi masuk, sisi keluar, dinding, dan lain-lain  Memasukkan informasi / data pada batas yang telah ditentukan Kondisi batas yang tersedia pada FLUENT sebagai berikut  Umum : pressure inlet, pressure outlet  Aliran inkompresibel : velocity inlet, outflow  Aliran kompresibel : mass flow inlet, pressure far-field  Spesial : inlet vent, outlet vent, intake fan, exhaust fan  Sisi ganda (double sided) : fan, interior, porous jump, radiator  Lain-lain : wall, symmetry, periodic, axis Lokasi kondisi batas tersebut sudah ditentukan di aplikasi meshing sebelumnya, tetapi masih dapat diubah di FLUENT apabila menghendaki tipe kondisi batas yang berbeda di lokasi tersebut. Prosedur untuk mengubah kondisi batas sebagai berikut  Masuk ke menu kondisi batas melalui perintah Define  Boundary Conditions....  Pilih Zone (lokasi) yang akan diubah kondisi batasnya  Pilih tipe kondisi batas yang baru pada daftar tipe kondisi batas (Type) A. Velocity Inlet Kondisi batas velocity inlet digunakan untuk mendefinisikan kecepatan aliran dan besaran skalar lainnya pada sisi masuk aliran, dan digunakan untuk aliran inkompresibel. Metode spesifikasi kecepatan pada kondisi batas ini adalah  Komponen (components) memasukkan nilai kecepatan fluida di sisi masuk aliran  Besar / nilai kecepatan, tegak lurus terhadap batas (Magnitude, normal to boundary)  Besar / nilai kecepatan dan arah (Magnitude & direction) Apabila tidak memodelkan kasus berupa mesh yang bergerak seperti aliran pada pompa, kompressor, turbin, ruang bakar, maka pilihan Reference Frame (absolut / relatif) tidak saling berpengaruh terhadap input kecepatan. Jika persamaan energi diaktifkan, maka data nilai temperatur harus dimasukkan. Ketika aliran memasuki domain pada sebuah inlet, outlet, atau far-field, FLUENT membutuhkan data besaran turbulensi. Profil turbulensi berdasarkan model turbulensi antara lain  Model Spalart-Allmaras : pilih Modified Turbulent Viscosity atau Turbulent Viscosity Ratio pada daftar Turbulence Specification Method (gunakan nilai default-nya)  Model k-epsilon : pilih k and epsilon pada daftar Turbulence Specification Method, kemudian masukkan nilai turb.kinetic energy dan spec.dissipation rate (atau gunakan nilai default-nya)  Model k-omega : pilih k and omega pada daftar Turbulence Specification Method, kemudian masukkan nilai turb.kinetic energy dan spec.dissipation rate (atau gunakan nilai default-nya)



39







Model RSM : k and epsilon pada daftar Turbulence Specification Method, kemudian masukkan nilai turb.kinetic energy dan spec.dissipation rate. Selanjutnya pilih metode pada ReynoldStress Specification Method Apabila besaran turbulen nya seragam, maka kondisi yang ditentukan yaitu  Intensitas turbulensi [I] Instensi turbulensi sebesar 1 % dikaterogikan rendah, dan sebesar 10 % dikategorikan tinggi untuk aliran internal yang bergantung pada keadaan aliran sebelum sisi masuk berupa aliran belum berkembang penuh (under-developed), dan aliran berkembang penuh (fully-developed). Menghitung intensitas turbulensi aliran berkembang penuh mengikuti rumus :















Skala panjang turbulensi dan diameter hidraulik [l] Skala panjang turbulensi (l) merupakan besaran yang berhubungan dengan ukuran dimensi saluran yang relevan. Hubungan persamaannya l = 0,07 L dimana L merupakan dimensi saluran yang relevan. Aliran di dalam pipa, maka L adalah diameter pipa, jika saluran berbentuk kotak maka L adalah diameter hidrolik Dh Rasio viskositas turbulen Rasio viskosistas turbulen berbanding lurus dengan bilangan Reynolds. Umumnya rasio viskositas turbulen berkisar antara 1 sampai dengan 10. Hubungan antara besaran turbulen Hubungan viskositas turbulensi model SpalartAllmaras dengan intensitas turbulensi I dan skala panjang l Hubungan Energi kinetik turbulen k dan intensitas turbulen I Hubungan antara skala panjang l dan epsilon Hubungan skala panjang l dan rasio viskositas turbulen Hubungan antara omega dan skala panjang l Hubungan antara omega dan rasio viskositas turbulen



40



Semua besaran turbulen yang dibahas hanya akan muncul jika memilih model viskos turbulen. Apabila yang dipilih merupakan model inviscid atau laminar, maka besaran tersebut tidak akan muncul. B. Mass Flow Inlet Kondisi batas ini akan memasukkan data parameter laju aliran massa atau fluks massa, temperatur fluida (apabila mengaktifkan persamaan energi), tekanan gauge pada sisi masuk, arah aliran, dan besaran turbulensi. Metode spesifikasi arah aliran dan turbulensi sama dengan kondisi batas velocity inlet. C. Pressure Inlet Pada kondisi batas ini dimasukkan data tekanan total (absolut) yang merupakan penjumlahan tekanan operasi dan tekanan gauge, temperatur statik pada aliran inkompresibel, arah aliran dan besaran turbulensi yang spesifikasinya sama dengan kondisi batas velocity inlet. D. Pressure Outlet Kondisi batas ini digunakan pada sisi keluar fluida dan data tekanan pada sisi keluar diketahui atau minimal dapat diperkirakan mendekati sebenarnya. Kondisi batas ini memasukkan nilai tekanan statik, temperatur aliran balik (backflow), dan besaran turbulen aliran balik. E. Outflow Kondisi batas ini digunakan apabila data aliran pada sisi keluar tidak diketahui sama sekali. Data pada sisi keluar diekstrapolasi dari data yang ada pada aliran sebelum mencapai sisi keluar. Keterbatasan kondisi batas outflow antara lain  Hanya dipakai pada aliran berkembang penuh (fully-developed) di sisi keluar  Hanya dipakai pada aliran inkompresibel  Tidak dapat digunakan bersamaan dengan pressure inlet, dan harus ada data parameter velocity inlet pada sisi masuk  Tidak digunakan untuk aliran transien dan massa jenis yang tidak konstan sepanjang aliran  Tidak dapat digunakan untuk kasus yang mengalami aliran balik pada sisi keluarnya Nilai Flow Rate Weighting (FRW) hanya digunakan apabila sisi keluar aliran lebih dari satu saluran, dan jumlah nilai FRW maksimal bernilai 1. F. Pressure Far-Field Kondisi batas ini digunakan untuk memodelkan aliran kompresibel freestream yang mempunyai dimensi yang sangat panjang. Kondisi batas ini ditempatkan di bagian sisi keluar. Besaran yang dimasukkan adalah tekanan gauge, bilangan Mach, temperatur aliran (jika melibatkan temperatur/energi), arah aliran dan besaran turbulensi pada sisi keluar. G. Inlet Vent dan Outlet Vent Kondisi batas ini digunakan untuk model saluran masuk / keluar aliran dimana terdapat peralatan ventilasi di sisi luar saluran masuk / keluar yang dapat menimbulkan kerugian tekanan pada aliran. Data yang dimasukkan pada kondisi batas ini sama dengan kondisi batas pressure inlet / pressure outlet dan ada tambahan data kerugian tekanan. Nilai kerugian tekanan dapat dihitung dengan persamaan



41



Keterangan



: kL V



: koefisien kerugian tekanan (loss coeficient) : besar kecepatan aliran



H. Intake Van dan Exhaust Van Kondisi batas ini digunakan untuk model saluran masuk / keluar aliran dimana terdapat fan / blower di sisi luar saluran masuk / keluar untuk menghembus / menghisap fluida di dalam saluran. Data parameter yang dimasukkan sama dengan data pada kondisi batas pressure inlet / pressure outlet dan adanya tambahan data kenaikan tekanan setelah melewati fan / blower (pressure-jump). I. Dinding (Wall) Kondisi batas ini digunakan sebagai dinding untuk aliran fluida dalam saluran atau dapat disebut sebagai dinding saluran. Kondisi batas ini juga digunakan sebagai pembatas antara daerah fluida (cair dan gas) dan padatan. Apabila persamaan energi diaktifkan, maka pada dinding terdapat beberapa tipe fungsi kondisi termal antara lain heat flux, temperatur, konveksi dan radiasi dapat digunakan. Kekasaran permukaan dinding dapat ditentukan apabila menggunakan model viskos turbulen. Dinding juga dapat dibuat bergerak secara translasi atau berputar dengan menentukan kecepata putar atau translasi dinding. Kondisi dinding berputar dapat digunakan pada kasus pompa, turbin, atau kasus lain dengan metode moving reference frame. J. Symmetry dan Axis Kedua kondisi batas ini digunakan untuk mengurangi daya komputasi yang dibutuhkan pada suatu kasus. Tidak ada inputan data yang dimasukkan pada kondisi batas ini. Kondisi batas ini digunakan pada model geometri dan pola aliran kasus yang bersangkutan simetris, dan digunakan juga pada model dinding tanpa gesekan pada aliran viskos. K. Periodic Kondisi batas periodik juga digunakan untuk mengurangi daya komputasi pada kasus tertentu. Kondisi batas ini hanya dapat digunakan pada kasus yang mempunyai medan aliran dan geometri yang periodik, baik secara translasi atau rotasi. L. Cell Zone : Fluid Kondisi ini digunakan pada kontinum model yang didefinisikan sebagai fluida, dan data yang harus dimasukkan hanya berupa material fluida. Dapat didefinisikan sebagai media berpori, penentuan sumbu putar untuk kasus aliran periodik secara rotational, dan dapat didefinisikan sebagai zona yang bergerak. M.C ell Zone : Solid Kondisi ini digunakan pada kontinum model yang didefinisikan sebagai padatan, dan data yang harus dimasukkan hanya berupa material solid. Dapat didefinisikan sebagai heat generation rate pada kontinum solid (opsional), penentuan sumbu putar untuk kasus aliran periodik secara rotational, dan dapat didefinisikan sebagai zona yang bergerak.



42



8.



N. Porous Media Porous zone merupakan pemodelan khusus dari zona fluida selain padatan dan fluida. Digunakan untuk memodelkan aliran yang melewati media berpori dan tahanan yang terdistribusi, misalnya packed beds, filter papers, perforated plates, flow distributors, dan tube banks. O. Kondisi Batas Internal Kondisi batas internal yang termasuk antara lain fan, radiator, porous jump¸dan interior. Kondisi batas ini digunakan untuk bidang yang berada di tengah medan aliran dan tidak mempunyai ketebalan. Sedangkan khusus untuk kondisi batas interior digunakan untuk bidang yang kedua sisinya dilewati oleh fluida. Menentukan Parameter Kontrol Solusi Parameter kontrol solusi (solution control) dapat diakses melalui perintah Solve  Controls  Solution. Pada menu Solution Control, terdapat 2 parameter yang harus ditentukan, yaitu faktor under-relaxationi, diskritisasi (discretization). A. Faktor Under-Relaxation Faktor under-relaxation (α) merupakan faktor untuk menstabilkan proses iterasi pada solver segreated, sedangkan pada solver coupled, faktor underrelaxation hanya digunakan pada persamaan di luar set persamaan yang dicoupled. Faktor ini akan mempengaruhi kekonvergensian iterasi suatu model kasus. Faktor ini dapat diubah saat proses iterasi berlangsung dengan cara sebagai berikut  Hentikan iterasi dengan cara klik tombol Cancel pada panel Iterate  Ubah faktor under-relaxation  Klik tombol Apply pada panel Iterate kemudian klik tombol Iterate untuk melakukan iterasi kembali B. Diskritisasi (Metode Interpolasi) FLUENT hanya menghitung pada titik-titik simpul mesh geometri, sehingga pada bagian di antara titik simpul tersebut harus dilakukan interpolasi untuk mendapatkan nilai yang kontinyu pada seluruh domain. Terdapat beberapa skema interpolasi yaitu  First-Order Upwind Scheme Skema interpolasi dengan ketelitian orde satu yang paling ringan dan paling cepat konvergen  Power Law Scheme Lebih akurat daripada first-order upwind scheme ketika bilangan Reynolds pada aliran < 5 (untuk aliran yang sangat lambat)  Second-Order Upwind Scheme Menggunakan persamaan yang lebih teliti pada orde 2, digunakan pada mesh tri/tet dimana arah aliran tidak sejajar dengan mesh. Lebih lamabt untuk mencapai konvergen  Qudratic Upwind Interpolation (QUICK) Diaplikasikan untuk mesh quad/hex dan hybrid. Ketelitiannya mencapai orde 3 pada ukuran mesh yang seragam. Untuk tekanan, terdapat skema interpolasi yang berbeda yaitu  Standard Merupakan skema standar, tidak terlalu akurat untuk aliran dengan gradien tekanan yang besar di dekat batas



43



 Linear Digunakan ketika skema yang lain menemui kesulitan untuk mencapai konvergen  Second-order Digunakan untuk aliran kompresibel, tetapi tidak dapat digunakan untuk media berpori, porous jump, fan, radiator, dan model multifasa  Body Force Weighted Digunakan ketika gaya badan (body forces) tingi, misalnya pada kasus konveksi bebas dengan bilangan Raleigh yang besar, aliran dnegan pusaran yang tinggi, dan lain-lain  PRESTO! Digunakan untuk aliran dengan pusaran yang tinggi, aliran yang melibatkan media berpori, aliran dalam saluran tertutup Selain faktor under-relaxation dan diskritisasi, yang harus ditentukan pada parameter kontrol solusi adalah Pressure-Velocity Coupling mengenai cara kontinuitas massa dihitung apabila menggunakan solver segregated. Terdapat 3 metode untuk Pressure-Velocity Coupling, yaitu  SIMPLE : skema default, kasar (robust)  SIMPLEC : dapat memepercepat konvergensi untuk kasus sederhana seperti aliran laminar dengan bentuk geometri tidak terlalu kompleks  PISO : berguna untuk aliran transien atau kasus dengan mesh yang mengandung skewness yang tinggi 9. Inisialisasi (Initialize) Medan Aliran Proses iterasi memerlukan initialisasi (tebakan awal) sebelum memulai perhitungan. Proses inisialisasi dapat diakses melalui perintah Solve  Initialize  Initialize...... Pada panel inisialisasi, hanya menentukan tebakan awal perhitungan kondisi batas dimana (compute from), apakah dari sisi masuk, keluar, semua zona, dan lain-lain. Setelah itu klik tombol Init kemudian Close. 10. Melakukan Perhitungan / Iterasi Sebelum melakukan perhitungan, harus ditentukan kriteria konvergensi kasus yang dihitung melalui Solve  Monitors  Residual...... Pada kolom Convergence Criterion menentukan kesalahan / perbedaan antara tebakan awal dan hasil akhir dari iterasi yang dilakukan oleh FLUENT pada masing-masing persamaan yang digunakan di kasus tersebut. Pada panel residual monitor ada pilihan Plot pada kolom Options untuk memonitor kesalahan selama proses iterasi, dapat juga memonitor gaya pada setiap proses iterasi dengan perintah Solve  Monitors  Force.... Setelah itu, dapat memulai proses iterasi dengan perintah Solve  Iterate.... Pada panel iterate harus menentukan jumlah iterasi yang diisi pada kolom Number of Iterations. FLUENT akan berhenti melakukan iterasi jika mencapai konvergen, tapi apabila belum mencapai konvergensi sampai batas jumlah iterasi yang ditentukan, maka dapat ditambahkan lagi jumlah iterasi tersebut pada kolom yang bersangkutan kemudian klik Apply  Iterate 11. Menyimpan Hasil Iterasi Setelah melakukan iterasi dan diperoleh hasil yang konvergen, hasil iterasi tersebut dapat disimpan melalui beberapa perintah yaitu  File  Write  Case...



44



12.



 File Write  Data...  File  Write  Case & Data... Pada perintah Case yang disimpan hanya semua setting yang telah digunakan pada FLUENT untuk suatu kasus, sedangkan perintah Data yang disimpan berupa hasil akhir iterasi saja, semua setting pada FLUENT tidak disimpan. Post Processing Untuk menampilkan hasil iterasi dapat menggunakan perintah  Display  Contour (untuk melihat kontur tekanan, suhu, dan sebagainya)  Display  Vector (untuk melihat vektor kecepatan pada aliran)  Display  Pathline (untuk melihat lintasan aliran fluida)  Display  Particle track (untuk melihat lintasan partikel pada model fasa diskrit) Tampilan ini dapat disimpan dalam format gambar standar (misal *.bmp, *.jpg) dengan menggunakan perintah File  Hardcopy... Selain itu, dapat juga diketahui berbagai besaran hasil iterasi dengan perintah  Report  Fluxes  Report  Forces  Report Surface Integrals  dan lain-lain



45



3.



TUTORIAL ALIRAN UDARA PADA PIPA 2D



Suatu fluida akan masuk melalui pipa kecil dan akan keluar melalui pipa besar. Gambar 4 memperlihatkan data ukuran dimensi pipa dan data parameter yang mempengaruhinya. Pada kasus ini, dimisalkan Anda ingin melihat kondisi kecepatan aliran dan temperatur fluida pada bagian sisi keluaran pipa. V = 10 m/s



P = 1 atm



T = 300C



T = 850C



23cm



4cm



6 cm



15 cm



Gambar 11 Kondisi aliran fluida yang melewati pipa Menggambar Desain Model 1. Anda pertama kali membuka software Ansys Workbench.



2. Setelah itu pilih menu (Analysis Systems) kemudian di Drag & Drop ke bagian Project Schematic.



46



3. Fluid Flow (FLUENT) ini memiliki bagan antara lain Geometry, Mesh, Setup, Solution, dan Result. Anda Klik sebelah kiri bagian Geometry > New Geometry.



4. Anda akan masuk ke bagian software Design Modeler (DM). Pertama anda akan melihat kotak satuan unit, pada kasus ini Anda akan menggunakan satuan unit panjang Centimeter (Cm), kemudian Anda pilih satuan Centimeter > OK.



5. Setelah itu Anda Klik



>



[Look At Face/Plane/Sketch]



6. Anda Klik bagian Sketching > Draw > Line. 7. Pengaturan dimensi gambar pilih bagian Sketching > Dimensions > Length/Distance > Sorot Garis.



47



8. Kembali ke bagian Modeling. Di bagian XY Plane sudah muncul tulisan Sketch 1. Pilih tool Concept > Surface from sketch. Muncul kotak dialog Details View, Pilih Base Objects > Klik Sketch 1 (XY Plane) > Apply > Generate.



9. Bagian Geometry akan terlihat tanda contreng. Ini berarti, proses Geometry dinyatakan telah Selesai. Langkah selanjutnya Anda Klik Mesh. Pada bagian Mesh, kemudian Klik kanan, dan pilih Edit.



48



Meshing Desain Model 10. Pada bagian awal Mesh akan tampak geometri bangunan yang Anda buat sebelumnya.



11. Proses meshing gambar Anda Klik tombol Mesh > Detail of Mesh > Sizing > Smoothing > Medium > Generate Mesh > Update.



12. Tampakkan kondisi gambar geometri dengan tampak bagian depan. Arahkan kursor ke bidang kerja kemudian Klik kanan > View > Front



49



13. Kemudian Anda ubah tombol (Face) menjadi (Edge) pada menu toolbar. Pilih garis depan gambar tersebut, Klik kanan > Create Named Selection > Velocity_inlet1 > OK > Generate mesh > Update.



14. Kemudian untuk garis di belakang. Pilih garis belakang gambar tersebut, Klik kanan > Create Named Selection > Pressure_outlet > OK > Generate mesh > Update.



15. Bagian Mesh akan terlihat tanda contreng. Ini berarti, proses Meshing dinyatakan telah Selesai.



50



Menganalisis Desain Model 16. Anda Klik Setup. Pada bagian Setup, kemudian Klik kanan, dan pilih Edit untuk tahapan selanjutnya.



17. Anda akan masuk ke dalam kotak dialog Fluent Launcer kemudian Anda Klik OK.



18. Lembar kerja Fluent akan terbuka dengan gambar geometri pipa yang telah dibuat dan di meshing serta adanya kondisi batas pada pipa tersebut.



19. Pada kotak dialog General (Mesh) Klik Scale > View Length Unit in (dalam satuan cm) > Close 20. Pada kotak dialog General (Mesh) Klik Check. 21. Mengubah satuan (unit) dari temperatur : Units … > akan muncul panel Set Units :  Pada kolom Quantities carilah temperatur (gunakan scrool kemudian setelah terlihat, klik agar aktif)



51



 Pada kolom Units klik C (ini akan mengubah Kelvin menjadi Celcius)  Lakukan hal yang serupa untuk Pressure, yaitu mengganti Pa menjadi atm.  Klik Close.



22. Mengatifkan persamaan energi untuk menghitung perpindahan panas : Models > Energy….. > akan muncul panel Energy.



23. Mengaktifkan model standard k-ɛ : Models > Viscous (muncul kotak panel) > klik pada k-epsilon (2 eqn) > OK untuk menggunakan nilai-nilai defaultnya.



24. Mendefinisikan material dengan memilih Materials > Create/Edit > akan muncul panel Create/Edit Materials > Name Air > Change/Create > Close.



52



25. Pilih bagian Boundary Conditions > Pressure_outlet > Edit • Pada kotak Gauge Pressure masukan angka 1 atm • Pada kotak Temperature masukan angka 850C • Pada kotak Specification Method pilih Intensity and Hydraulic Diameter • Klik OK



26. Pilih bagian Boundary Conditions > Velocity_inlet > Edit  Pada kotak Velocity Specification Method pilih Magnitude, Normal to Boundary  Pada kotak Velocity Magnitude masukan angka 10 m/s  Pada kotak Temperature masukan angka 300C  Pada kotak Specification Method pilih Intensity and Hydraulic Diameter  Klik OK



27. Pilih bagian Solutions Methods > Default (untuk menggunakan nilai-nilai default-nya)



53



28. Pilih bagian Solution Controls > Default (untuk menggunakan nilai-nilai default-nya)



29. Pilih bagian Monitors > Residuals …. > akan muncul panel Residual Monitors :  Di bawah Options, aktifkan tombol radio Plot ( dengan cara mengkliknya)  Klik OK



30. Menginisiasi iterasi Klik Solution Initialization akan muncul panel Solution Initialization :  Pada Compute From, pilih velocity_inlet1  Klik Initialize (untuk menggunakan nilai-nilai default-nya)



54



31. Pilih bagian Calculation Activities > Solution Animations > Create/Edit akan muncul panel Solution Animation : • Isikan Animation Sequences dengan nilai 2, sehingga kotak Active Name byang aktif menjadi 2 buah kotak • Isikan kotak Active Name pertama dengan velocity > define • Ganti Window menjadi 2 > Set • Pilih Display Type nya Contour, akan muncul kotak panel Contour • Pada panel Contour, ganti isi kotak Contour of dengan velocity > checklist Fillet > Display > Close • Klik OK pada Animation Sequence • Isikan kotak Active Name kedua dengan temperature > define, langkah sama dengan langkah pengaktifan velocity (Langkah I s/d vi) hanya berbeda pada Window, dimana Window menjadi 3 > Set • Klik OK pada Solution Animations



32. Pilih bagian Run Calculation akan muncul panel Run Calculation : • Pada kotak Number of Iterations isikan angka 100 • Klik Calculate



55



33. Perhitungan iterasi akan berhenti dengan sendirinya apabila grafik telah mencapai kondisi Convergen. Hasil dari simulasi ini, dapat dilihat pada bagian Results.



34. Proses simulasi kasus aliran fluida pipa ini Selesai dengan tanda checklist di bagian Setup, Solution, dan Results.



56



4.



TUTORIAL REAKSI PEMBAKARAN GAS ETANA DAN PROPANA



Pada bagian pertama, kita mensimulasikan proses pembakaran campuran gas etana (C2H6) dan propane (C3H8) dengan reaksi kimia sebagai berikut: C2H6(g) + 3.5O2(g)  2CO2(g) + 3H2O(g) C3H8(g) + 5O2(g)  3CO2(g) + 4H2O(g) Kondisi batas yang digunakan disajikan pada Gambar 1. Pressure outlet O2 21%, CO2 1%, N2 78%



Pressure outlet O2 21%, CO2 1%, N2 78%



udara = 0.0012 kg/s



udara = 0.0012 kg/s



O2 21%, CO2 1%, N2 78%



O2 21%, CO2 1%, N2 78%



bb = 0.0001



kg/s



C2H6 30%, C3H8 70%



Gambar 12 Kondisi batas simulasi Menggambar Desain Model 1. Anda pertama kali membuka software Ansys Workbench



2. Setelah itu pilih menu (Analysis Systems) kemudian di Drag & Drop ke bagian Project Schematic.



57



3. Fluid Flow (FLUENT) ini memiliki bagan antara lain Geometry, Mesh, Setup, Solution, dan Result. Anda Klik sebelah kiri bagian Geometry > New Geometry.



58



4. Anda akan masuk ke bagian software Design Modeler (DM). Pertama anda akan melihat kotak satuan unit, pada kasus ini Anda akan menggunakan satuan unit panjang Centimeter (Cm), kemudian Anda pilih satuan Centimeter > OK.



5. Setelah itu Anda Klik



>



[Look At Face/Plane/Sketch]



6. Anda Klik bagian Sketching > Draw > Line. 7. Pengaturan dimensi gambar pilih bagian Sketching > Dimensions > Length/Distance > Sorot Garis.



8. Kembali ke bagian Modeling. Di bagian XY Plane sudah muncul tulisan Sketch 1. Pilih tool Concept > Surface from sketch. Muncul kotak dialog Details View, Pilih Base Objects > Klik Sketch 1 (XY Plane) > Apply > Generate.



59



9. Bagian Geometry terlihat tanda contreng. Ini berarti, proses Geometry dinyatakan telah Selesai.



10. Anda Klik Mesh. Pada bagian Mesh, kemudian Klik kanan, dan pilih Edit untuk tahapan selanjutnya.



Meshing Desain Model 11. Pada bagian awal Mesh tampak geometri bangunan yang Anda buat sebelumnya.



60



12. Proses meshing gambar Anda Klik tombol Mesh > Detail of Mesh > Sizing > Smoothing > Medium > Generate Mesh > Update.



13. Tampakkan kondisi gambar geometri dengan tampak bagian depan. Arahkan kursor ke bidang kerja kemudian Klik kanan > View > Front



14. Kemudian Anda ubah tombol (Face) menjadi (Edge) pada menu toolbar. Proses pembuatan Kondisi Batas pada gambar geometri pipa diawali pilih garis depan dan belakang gambar bagian atas tersebut, Klik kanan > Create Named Selection > Pressure_outlet > OK > Generate mesh > Update.



61



15. Kemudian untuk garis di bagian depan dan belakang bawah gambar , Klik kanan > Create Named Selection > Mass_flow_inlet_1 > OK > Generate mesh > Update.



16. Pada garis di bagian bawah gambar, Klik kanan > Create Named Selection > Mass_flow_inlet_2 > OK > Generate mesh > Update.



17. Bagian Mesh akan terlihat tanda contreng. Ini berarti, proses Meshing dinyatakan telah Selesai.



62



Menganalisis Desain Model 18. Anda Klik Setup. Pada bagian Setup, kemudian Klik kanan, dan pilih Edit untuk tahapan selanjutnya.



19. Anda akan masuk ke dalam kotak dialog Fluent Launcer kemudian Anda Klik OK.



20. Lembar kerja Fluent akan terbuka dengan gambar geometri pipa yang telah dibuat dan di meshing serta adanya kondisi batas pada pipa tersebut.



63



21. Pilih menu General. Pilih menu Scale untuk mendefinisikan dimensi yang digunakan ketika pembuatan geometri. Pilih view length unit in cm dan mesh was created in cm, lalu klik Scale.



22. Atur percepatan gravitasi dengan mencentang pilihan menu gravity. Masukkan nilai -9.81 m/s2 pada arah sumbu Y. Atur satuan – satuan yang akan digunakan dengan mengklik menu Units, lalu pilih temperature  C (suhu ditampilkan dalam satuan derajat Celsius).



23. Pilih menu Models untuk mengatur model – model yang diperhitungkan dalam simulasi.



24. Aktifkan model Energy dengan mengklik pilihan Energy, lalu centang pilihan Energy Equation, lalu klik OK.



64



25. Aktifkan model Viscous (turbulensi) dengan mengklik pilihan Viscous, lalu pilih model k-epsilon, lalu klik OK.



26. Aktifkan model radiasi dengan mengklik pilihan Radiation, lalu pilih model P1, lalu klik OK.



27. Aktifkan model Species dengan mengklik pilihan Species, lalu pilih model Species Transport, jenis reaksi Volumetric, jenis Turbulence-Chemistry Interaction Eddy Dissipation, lalu klik OK.



28. Plih menu Materials, lalu pilih Create/Edit untuk mengatur material dan reaksi yang digunakan. Setelah pilihan Create/Edit dipilih, akan muncul kotak dialog.



65



29. Pilih menu FLUENT Database, atur Material Type menjadi fluid, lalu pilih carbon-dioxide (CO2), ethane (C2H6), propane (C3H8), dan water-vapor (H2O), lalu klik copy, lalu klik close.



30. Atur material yang termasuk dalam campuran gas dengan memilih menu Edit pada menu Mixture Species. Masukkan gas C2H4, C3H6, CO2, dan H2O dengan mengklik jenis gas pada daftar Available Material, lalu klik Add, dan keluarkan material air dari daftar Selected Species dengan mengklik jenis gas pada daftar Selected Material, lalu klik Remove.



31. Atur reaksi kimia yang terjadi dengan memilih menu Edit pada menu Reactions. Atur Total Number of Reactions menjadi 2. Atur reaksi 1 menjadi reaksi pembakaran gas C2H6, lalu ubah ID menjadi 2 untuk mengatur reaksi yang ke 2. Atur reaksi 2 menjadi reaksi pembakaran gas C3H8, lalu klik OK.



66



32. Tutup kotak dialog Create/Edit Material dengan mengklik close. Tampilan daftar Materials yang telah diset tampak seperti pada Gambar berikut ini.



33. Plih menu Cell Zone Conditions, lalu pilih fluid, lalu klik Edit. Pastikan pengaturan menu sudah seperti Gambar berikutnya, lalu klik OK.



34. Pilih menu Boundary Conditions untuk mengatur kondisi batas yang telah dibuat sebelumnya. Tampilan menu Boundary Condition akan tampak seperti Gambar. Pilih “inlet-bb” lalu klik Edit. Atur momentum, thermal, dan species untuk inlet bahan bakar.



67



35. Pilih “inlet-udara” lalu klik Edit. Atur momentum, thermal, dan species untuk inlet udara.



36. Pilih “outlet” lalu klik Edit. Atur momentum, thermal, dan species untuk outlet.



37. Pilih menu Solution Initialization, lalu atur Initial Values, kemudian Klik Initialize. Simpan file dengan memilih menu File  Write  Case.



38. Pilih menu Run Calcluation, lalu masukkan nilai 1000 pada Number of Iterations, lalu klik Calculate.



68



69



39. Tampilan plot grafik Residual akan muncul seperti pada Gambar. Jika iterasi sudah konvergen, maka akan muncul keterangan.



40. Untuk menampilkan kontur suhu yang terjadi, pilih menu Graphic and Animations pilih Contours. Atur menu Contours lalu klik Display. Hasilnya adalah seperti pada Gambar.



41. Untuk menampilkan vektor kecepatan yang terjadi, pilih menu Graphic and Animations, lalu pilih Vectors. Atur menu Vektor, lalu klik Display. Hasilnya adalah seperti pada Gambar.



70



42. Simulasikan juga kondisi di mana jumlah bahan bakar ditingkatkan menjadi dua kali lipat. Pilih menu Boundary Conditions  inlet-bb  Edit. Atur mass flowrate menjadi dua kali dari nilai awal, lalu klik OK. Ditampilkan juga kontur suhu dan vector kecepatannya.



43. Simulasikan juga kondisi tipe time simulasi menjadi unsteady atau transient dengan mengatur tipe time pada menu General menjadi Transient.



44. Pilih menu Calculation Activities, pilih Create/Edit pada menu Solution Animations. Atur Animations sequence menjadi 1, lalu atur When menjadi Time-Step, lalu klik Define. Atur Storage Type menjadi In Memory, ubah nama file sesuai keinginan, lalu atur Window menjadi nomor 2 lalu klik set. Pilih Contours sebagai Display Type lalu klik Edit. Ubah level menjadi 10 lalu pilih Temperature pada daftar, lalu klik Display, lalu close, lalu OK.



45. Pilih menu Run Calculation lalu atur time step menjadi 0.1 dan Number of time Steps menjadi 100, lalu klik Calculate.



46. Untuk menampilkan animasi, pilih menu Graphics and Animations, lalu pilih Solution Animations Playback.



71



5.



TUTORIAL SIMULASI ALIRAN AIR PADA SOLAR ABSORBER PLATE 3D



Tutorial ini mensimulasikan aliran air yang melewati Solar Absorber Plate 3D. Geometri Solar Absorber Plate 3D dirancang menggunakan software Solid Works, yang kemudian disimulasikan dengan kondisi adanya aliran air yang melewati Solar Absorber Plate menggunakan software ANSYS WORKBENCH. Sebagai gambaran untuk membantu proses simulasi, berikut merupakan bentuk geometri dari Solar Absorber Plate yang disajikan pada Gambar berikut.



Gambar 13 Solar Absorber Plate Geometri Solar Absorber Plate yang telah dibuat kemudian diimpor menuju software ANSYS WORKBENCH. Data geometri pada software Solid Works supaya dapat terbaca di software ANSYS WORKBENCH disimpan dalam bentuk dua buah format yaitu data dengan nama fluid solid assembly disimpan dalam format Assembly (*.asm, *.sldasm), dan data dengan nama fluid solid part disimpan dalam format Part (*.prt, *.sldprt). Pada tahap awal, berikut merupakan data parameter geometri Solar Absorber Plate yang digunakan pada software Solid Works yaitu Simulate a Solar Absorber Plate with the following dimension. Steady State Temperature Contours Cooper Plate Length Height Thickness



:2m : 40 cm : 8 mm



With a cooper tube going through the center with; Outer Diameter : 22 mm Inner Diameter : 21.4 mm Berikut juga kondisi data yang dibutuhkan untuk proses simulasi pada ANSYS WORKBENCH



72



Inner Fluid is liquid water Boundary Conditions Top Surface All other surfaces Temperature_inf Fluid inlet Fluid outlet Interface



= Heat Flux 800 W/m2 = free convection (h) = 15 = 293 K = velocity inlet of 0.1 m/s = pressure-outlet = coupled wall



Menggambar Desain Model 1. Membuka software Solid Works 2. Buatlah geometri bangun solar absorber plate sesuai dengan data parameter yang telah dijelaskan sebelumnya 3. Bentuk geometri solar absorber plate yang telah dibuat didapatkan hasilnya seperti Gambar berikut



4. Setelah dilakukan proses perancangan geometri solar absorber plate, kemudian geometri tersebut disimpan dalam bentuk dua file yaitu file dengan nama fluid solid assembly disimpan dalam format Assembly (*.asm, *.sldasm), dan file dengan nama fluid solid part disimpan dalam format Part (*.prt, *.sldprt).



73



5. Setelah proses penyimpanan, kemudian software Solid Works ditutup dan dibuka software ANSYS WORKBENCH.



6. Setelah itu pilih menu (Analysis Systems) kemudian di Drag & Drop ke bagian Project Schematic. 7. Fluid Flow (FLUENT) ini memiliki bagan antara lain Geometry, Mesh, Setup, Solution, dan Result. Anda Klik bagian Geometry sebanyak dua kali.



8. Anda masuk ke bagian software Design Modeler (DM). Pertama anda melihat kotak satuan unit. Pada kasus ini Anda menggunakan satuan unit panjang Centimeter (Cm), kemudian Anda pilih satuan Centimeter > OK.



9. Setelah melakukan penentuan ukuran kemudian, buka file > import external geometry file > cari file dengan nama fluid solid part dalam format Part (*.prt, *.sdlprt) > open



74



10. Pada tree outline terdapat bagian Import1 (file Solid Works) yang menandakan bahwa file geometri yang dibuat sebelumnya pada Solid Works dapat terbaca. Kemudian klik Import1 tersebut > klik generate > tunggu sampai data geometri solid works terbuka



11. Kemudian perbesar gambar tersebut dengan menggunakan tools box zoom agar terlihat bagian tube dimana air akan mengalir di dalam tube tersebut.



12. Apabila dilihat pada tree outline maka terdapat bagian geometri yang dibuat yaitu 1 Part, 2 Bodies Fluid Solid Part  Fluid 1, Solid 1 dan Absorber Plate 1- Solid 1



Perlu diketahui, bahwa pada bagian Fluid 1, Solid 1 merupakan bagian dalam tube. Bagian Absorber Plate 1- Solid 1 merupakan bagian dari plate dan bagian luar tube.



75



Absorber Plate 1- Solid 1



Fluid 1, Solid 1



13. Pada bagian Fluid Solid Part, ubah kondisi Fluid 1, Solid 1 dari yang berawal berbentuk solid menjadi fluid. Sedangkan, pada bagian Absorber Plate 1Solid 1 tetap berbentuk solid



14. Setelah mengetahui bagian dari solar absorber plate tersebut kemudian klik generate. Bagian Geometry terlihat tanda contreng. Ini berarti, proses Geometry dinyatakan telah Selesai.



15. Anda Klik Mesh. Pada bagian Mesh, kemudian Klik kanan, dan pilih Edit untuk tahapan selanjutnya.



Meshing Desain Model 16. Pada bagian awal Mesh tampak geometri bangunan yang Anda buat sebelumnya.



76



17. Kemudian ditentukan kondisi batas yang digunakan untuk proses simulasi. Pilih tools Kemudian Klik bagian depan solar absorber tools klik kanan dan pilih create named selection ubah selection name menjadi top surface  Ok



18. Setelah bagian depan dari solar absorber tools kemudian bagian belakang solar absorber tools ditentukan juga kondisi batasnya. Pilih tools Kemudian Klik bagian belakang solar absorber tools klik kanan dan pilih create named selection ubah selection name menjadi bottom surface  Ok



77



19. Kemudian akan ditentukan kondisi batas yang terdapat di bagian sisi dalam tube. Klik bagian Fluid 1, Solid 1  Klik layer bagian kedua  sehingga bagian sisi dalam tube terbuka  Klik kanan dan pilih create named selection  ubah selection name menjadi interface  Ok



Terbuka Klik



Untuk melihat bagian dalam tube tersebut pilih fluid 1- solid 1  klik kanan dan pilih hide body  kemudian pilih named selection  pilih interface sehingga akan muncul bagian dalam tube yang telah ter-meshing.



20. Kemudian ditentukan kondisi batas pada fluida yang mengalir pada tube tersebut. Pilih fluid 1- solid 1  klik kanan dan pilih Show All Bodies  klik Geometry  pilih bagian fluid 1- solid 1 pada bidang gambar  Klik kanan dan pilih create named selection  ubah selection name menjadi inlet  Ok



21. Untuk sisi sebelah lain dari fluida akan ditentukan kondisi batasnya menjadi outlet. Pilih bagian sisi lain dari fluida yang mengalir pada tube  Klik kanan dan pilih create named selection  ubah selection name menjadi outlet  Ok



78



22. Sisi lain dari solar absober plate yang belum ditentukan kondisi batas nya akan dijadikan sebagai kondisi batas walls. Pilih bagian solar absober plate yang belum ditentukan kondisi batasnya  Klik kanan dan pilih create named selection  ubah selection name menjadi walls  Ok



23. Setelah kondisi batas ditentukan, kemudian ditentukan jenis meshing yang dipakai pada solar absorber plate tersebut. Berikut tata cara penentuan kondisi meshing tersebut



Hasil yang didapatkan yaitu



24. Setelah proses meshing selesai, maka kemudian klik update. Bagian Mesh terlihat tanda contreng. Ini berarti, proses Meshing dinyatakan telah Selesai



79



Menganalisis Desain Model 25. Anda Klik Setup. Pada bagian Setup, kemudian Klik kanan, dan pilih Edit untuk tahapan selanjutnya.



26. Anda masuk ke dalam kotak dialog Fluent Launcer kemudian Anda Klik OK.



27. Lembar kerja Fluent terbuka dengan gambar geometri solar absorber plate yang telah dibuat dan di-meshing serta adanya kondisi batas pada solar absorber plate tersebut.



80



28. Setelah terbuka geometri solar absorber plate kemudian, ditentukan definisi model simulasi yang digunakan. Pilih menu Models untuk mengatur model – model yang diperhitungkan dalam simulasi.



29. Aktifkan model Energy dengan mengklik pilihan Energy, lalu centang pilihan Energy Equation, lalu klik OK.



30. Aktifkan model Viscous (Laminar) dengan mengklik pilihan Viscous, lalu pilih model laminar, lalu klik OK. Dalam hal penentuan model viscous berdasarkan data boundary conditions yang telah dijelaskan sebelumnya.



31. Plih menu Materials, lalu pilih Create/Edit untuk mengatur material dan reaksi yang digunakan. Setelah pilihan Create/Edit dipilih, muncul kotak dialog.



81



32. Pilih menu FLUENT Database, atur Material Type menjadi fluid, lalu pilih water-liquid (H2O ) klik copy  klik close. 33. Setelah memilih Material Type nya fluid, lalu pilih Material Type nya solid lalu pilih cooper (cu)  klik copy  klik close



34. Tutup kotak dialog Create/Edit Material dengan mengklik change/create lalu mengklik close. Tampilan daftar Materials yang telah diset tampak seperti pada Gambar berikut ini.



35. Setelah menentukan material type, kemudian akan ditentukan cell zone conditions nya. Dimana, pada cell zone conditions, terdapat dua tipe bagian yaitu fluid-solid-part-absorber-plate 1-solid 1 yang ditentukan jenis materialnya berupa solid dan menggunakan bahan cooper. Pada bagian fluidsolid-part-fluid 1-solid 1 yang ditentukan jenis materialnya berupa fluid dan menggunakan bahan water-liquid (H2O ). a. fluid-solid-part-absorber-plate 1-solid 1



82



b. fluid-solid-part-fluid 1-solid 1



36. Pilih menu Boundary Conditions untuk mengatur kondisi batas yang telah dibuat sebelumnya. Tampilan menu Boundary Condition tampak seperti Gambar. Pilih bottom_surface lalu klik Edit. Atur thermal, sesuai dengan Gambar berikut



37. Setelah bottom_surface kemudian akan ditentukan boundary condition pada bagian inlet. Pilih inlet lalu klik Edit. Atur momentum dan thermal, sesuai dengan Gambar berikut



38. Kemudian pada bagian interface. Pilih interface lalu klik Edit. Atur momentum dan thermal, sesuai dengan Gambar berikut



83



39. Kemudian pada bagian outlet. Pilih outlet ubah type-nya menjadi pressureoutlet lalu klik Edit. Atur momentum, sesuai dengan Gambar berikut



40. Kemudian pada bagian top_surface. Pilih top_surface lalu klik Edit. Atur momentum sesuai dengan data parameter yang telah dijelaskan sebelumnya, dan di Gambar berikut



41. Kemudian pada bagian walls. Pilih walls lalu klik Edit. Atur thermal sesuai dengan data parameter yang telah dijelaskan sebelumnya, dan di Gambar berikut



42. Pada bagian Solutions, yaitu Solutions Method, Solutions Controls, dan Monitors bersifat default



84



43. Kemudian akan ditentukan Solution Initialization, dimana akan terjadi proses perhitungan (compute from) top_surface dengan perubahan x- velocity, yvelocity dan z-velocity sebesar 0.0005 m/s dan suhu sebesar 300 K. Setelah diatur kemudian Klik Initialize.



44. Pilih menu Run Calcluation, lalu masukkan nilai 300 pada Number of Iterations, lalu klik Calculate.



45. Tampilan plot grafik Residual muncul seperti pada Gambar. Jika iterasi sudah konvergen, maka akan muncul keterangan



46. Untuk menampilkan kontur suhu yang terjadi, pilih menu Graphic and Animations pilih Contours. Atur menu Contours lalu klik Display. Hasilnya adalah seperti pada Gambar.



85



47. Untuk menampilkan hasil reports berupa data suhu bagian inlet dan outlet. Pilih menu reports  surface integrals  Atur menu report type areaweighted average, field variable : temperature, surface : inlet dan outlet  compute. Hasilnya adalah seperti pada Gambar.



48. Kemudian coba diubah kecepatan yang terjadi di bagian inlet. Pilih inlet lalu klik Edit. Atur momentum dan thermal, sesuai dengan Gambar berikut



49. Kemudian dilakukan proses initialisasi sesuai dengan langkah ke-43. Klik initialize klik Ok 50. Lakukan proses run calculation sesuai dengan langkah ke-44, lalu klik calculate. 51. Tampilan plot grafik Residual muncul seperti pada Gambar. Jika iterasi sudah konvergen, maka akan muncul keterangan



86



52. Ikuti langkah ke-46



53. Ikuti langkah ke-47



54. Proses simulasi kasus aliran fluida pipa ini Selesai dengan tanda checklist di bagian Setup, Solution, dan Results.



87



6.



TUTORIAL ALIRAN GAS ETHANA (C2H6) PADA NOZZLE3D



Pada tutorial ini akan dilakukan proses simulasi gas etana (C2H6) yang akan ditingkatkan kecepatan alirannya dan suhu nya pada saat gas tersebut melewati nozzle. Menggambar desain model 1. Buatlah gambar dan extrude nozzle di Pro Engineer seperti gambar di bawah



2. 3. 4. 5. 6.



Simpanlah pada tombol Save pada folder masing-masing Kemudian Save a Copy dengan type file ACIS File (*.sat). Klik Ok pada pilihan default Buka ANSYS WORKBENCH 16.0 dan pilih Fluid Flow (Fluent). Klik kiri pada Geometry, lalu klik kanan kemudian pilih Import Geometry.



7. Klik Browse dan cari file nozzle dengan type ACIS File (*.sat).



88



8. Setelah mengimport lalu double klik kiri pada Geometry dan pada Tree Outline klik Import 1 lalu Generate.



9. Buka kembali Workbench dan double klik kiri pada Mesh. 10. Pada Outline klik kiri Mesh, lalu lakukan beberapa setting. 11. Pada Details of Mesh Relevance Center ubah dari coarse menjadi fine. Ubah smoothing dari medium ke high.



12. Lalu klik Generate Mesh dan Update. (Klik Update setiap melakukan perubahan apapun). 13. Klik kiri kemudian klik kanan pada bagian atas nozzle dan pilih Create Named Selection. (diberikan nama dengan velocity_inlet).



89



14. Setelah diberikan nama dan klik Ok maka anda harus melakukan Generate Mesh dan Update. 15. Lakukan hal yang sama pada bagian bawah nozzle dan beri nama dengan pressure_outlet. 16. Lakukan hal yang sama pada kulit nozzle dan beri nama dengan wall. 17. Jika sudah maka proses Mesh sudah selesai dan kembali kepada halaman awal ANSYS Workbench. 18. Kemudian double klik kiri pada Setup dan klik Ok. 19. Lakukan Setup pada bagian General. Klik Scale kemudian ubah View Length Unit in menjadi mm (sesuai satuan gambar yang dibuat). Kemudian diubah juga pada Mesh Was Created In menjadi mm (sesuai proses Mesh). 20. Klik Units untuk merubah satuan beberapa parameter. Satuan temperatur diubah menjadi celcius dan satuan pressure menjadi atm. 21. Lakukan setup pada bagian Models  Ubah energy dari off menjadi on  Ubah Viscous dari laminar menjadi k-epsilon (2eqn). 22. Lakukan setup pada bagian Materials. Double klik kiri pada Fluid. Klik Fluent Database, pilih ethane (C2H6) lalu klik copy. Material type diubah menjadi solid lalu pilih copper dan klik copy. Klik close. 23. Lakukan setup pada Boundary Conditions.  Double klik pada pressure_outlet. Isi Gauge Pressure (atm) menjadi 1, kemudian specification method diubah menjadi Intensity and Hydraulic Diameter. Isi Bcakflow Turbulent Intensity (%) menjadi 10, dan Backflow Hydraulic Diameter (mm) menjadi 100. Pada bagian thermal isi dengan suhu 400C. Lalu klik Ok.  Double klik pada velocity_inlet. Isi Velocity Magnitude (m/s) menjadi 60, kemudian specification method diubah menjadi Intensity and Hydraulic Diameter. Isi Backflow Turbulent Intensity (%) menjadi 10 dan Backflow Hydraulic Diameter (mm) menjadi 100. Pada bagian thermal isi dengan suhu 300C. Lalu klik Ok.



90



24. 25. 26. 27.



28. 29. 30. 31. 32.



 Double klik pada wall. Klik bagian thermal isi heat flux berdasarkan jenis material (copper) misal 15. Isi wall thickness sesuai ketebalan nozzle misal 3 mm. Ganti material name menjadi copper. Lalu klik Ok. Lakukan setup pada Solution Initialization menjadi standard initialization. Kemudian isi Compute from menjadi velocity_inlet. Kemudian klik initialize. Lakukan setup pada Calculation Activities. Pada bagian Solution Animations klik create/edit. Ganti Animation Sequences menjadi 2. Ganti Sequences-1 menjadi velocity dan Sequences-2 menjadi temperature. Klik Define pada velocity. Set window menjadi 2, Pada Display type klik contours. Ubah Contours of menjadi velocity pada surface klik semuanya kecuali wall. Beri tanda checklist pada Filled. Kemudian klik Display dan Compute lalu Ok. Lakukan hal yang sama pada temperature, hanya pada saat Set Window ganti menjadi 3 dan Contours of menjadi temperature. Klik Ok. Run Calculation. Number of Iterations diisi dengan angka 100. Lalu klik Calculate. Tunggu proses kalkulasi sampai perhitungan menandakan converged. Latihan Selesai. Lakukanlah Save pada ANSYS Workbench.



91



7.



TUTORIAL PEMBAKARAN GAS ETHANA (C2H6) PADA TABUNG PEMBAKARAN-3D



Pada tutorial ini akan dilakukan proses simulasi pembakaran gas etana (C2H6), dengan mengikuti reaksi kimia sebagai berikut: C2H6 (g) + 3.5 (O2 (g) + 3.76 N2 (g))  2CO2 (g) + 3 H2O (g) + 5.64 N2 (g)



Keluar



Gas Masuk



Udara Masuk



Gambar 14 Kondisi batas simulasi Menggambar Desain Model 1. Buat gambar tabung pembakaran di Pro Engineer seperti gambar di bawah



92



2. 3. 4. 5. 6.



Simpan data pada pilihan Save di folder anda masing-masing. Kemudian Save a Copy dengan type file ACIS File (*.sat). Klik Ok pada pilihan default. Buka ANSYS WORKBENCH 16.0 dan pilih Fluid Flow (Fluent). Klik kiri pada Geometry, lalu klik kanan kemudian pilih Import Geometry.



93



7. Klik Browse dan cari file nozzle dengan type ACIS File (*.sat). 8. Setelah mengimport lalu double klik kiri pada Geometry dan pada Tree Outline klik Import 1 lalu Generate.



9. Buka kembali Workbench dan double klik kiri pada Mesh. 10. Pada Outline klik kiri Mesh, lalu lakukan beberapa setting. 11. Pada Details of Mesh Relevance Center ubah dari coarse menjadi fine. Ubah smoothing dari medium ke high.



12. Lalu klik Generate Mesh dan Update. (Klik Update setiap melakukan perubahan apapun. 13. Lalu lakukan Mesh Control, pilih Method. Klik Geometry lalu pilih semua bagian benda dan klik Apply



94



14. Melakukan proses perubahan method dari automatic menjadi tetrahedrons. Lalu klik Generate Mesh dan Update.



15. Klik kiri kemudian klik kanan pada bagian bawah tabung pembakaran, pilih Create Named Selection (dengan menggunakan nama batasan bb_mass_flow_inlet) untuk data masukan udara.



95



16. Klik kiri kemudian klik kanan pada bagian kanan bawah tabung pembakaran, pilih Create Named Selection (dengan menggunakan nama batasan bb_mass_flow_inlet) untuk data masukan gas etana (C2H6). 17. Klik kiri kemudian klik kanan pada bagian kiri atas tabung pembakaran, pilih Create Named Selection (dengan menggunakan nama batasan pressure_outlet) untuk data keluaran hasil pembakaran gas etana (C2H6). 18. Lakukan hal yang sama pada kulit tabung dengan memberi nama batasan dengan wall. 19. Setelah pemberian nama pada Create Named Selection kemudian dilakukan proses Generate Mesh dan Update. 20. Jika sudah melakukan identifikasi batasan maka proses Mesh sudah selesai dan kemudian kembali kepada halaman awal ANSYS WORKBENCH. 21. Kemudian double klik kiri pada Setup dan klik Ok. 22. Lakukan setup pada bagian General. Klik Scale kemudian diubah View Length Unit In menjadi mm (sesuai satuan dengan gambar tabung bakar yang dibuat). Kemudian dilakukan proses perubahan juga pada bagian Mesh Was Created In menjadi mm (sesuai dengan hasil Mesh yang dilakukan). 23. Klik Units untuk merubah satuan beberapa parameter. Parameter yang dirubah antara lain satuan temperatur menjadi celcius dan satuan pressure menjadi atm. 24. Lakukan setup pada bagian Models Bagian Energy dirubah dari off menjadi on Bagian Viscous dirubah dari laminar menjadi k-epsilon (2eqn) dengan tambahan parameter RNG dan Near-Wall Treatment menjadi enhanced wall treatment. Bagian Species dirubah dari off menjadi species transport, reaction volumetric dan checklist pada inlet diffusion. Mixture material diubah menjadi ethaneair, yang kemudian Turbulence-Chemistry Interaction menjadi eddydissipation. Lalu klik Ok. 25. Lakukan setup pada bagian Materials. Pilih menu FLUENT Database, atur Material Type menjadi fluid, lalu pilih carbon-dioxide (CO2), ethane (C2H6), nitrogen (N2), oksigen (O2) dan water-vapor (H2O), lalu klik copy, lalu klik close. 26. Atur material yang termasuk dalam campuran gas dengan memilih menu Edit pada menu Mixture Species. Masukkan gas C2H6, N2, O2, CO2, dan H2O dengan mengklik jenis gas pada daftar Available Material, lalu klik Add, dan keluarkan material air dari daftar Selected Species dengan mengklik jenis gas pada daftar Selected Material, lalu klik Remove. 27. Atur reaksi kimia yang terjadi dengan memilih menu Edit pada menu Reactions. Atur Total Number of Reactions menjadi 1. Atur reaksi 1 menjadi reaksi pembakaran gas C2H6. Lalu klik OK. C2H6 (g) + 3.5 (O2 (g) + 3.76 N2 (g))  2CO2 (g) + 3 H2O (g) + 5.64 N2 (g)



28. Kemudian material type menjadi solid lalu pilih copper dan klik copy. Klik change/create lalu klik close. 29. Lakukan setup pada Boundary Conditions sesuai dengan data batasan yang dimiliki.



96



Gas ethana (C2H6)



Udara Masuk



97



 Udara keluar



30. Lakukan setup pada Solution Initialization menjadi Standard Initialization. Kemudian klik initialize. 31. Kemudian pilih Run Calculation. Number of Iterations diisi dengan angka 100. Lalu klik Calculate.



98



32. Tunggu proses kalkulasi sampai mencapai status converged.



33. Setelah mendapatkan status converged, kemudian kembali ke halaman jendela muka ANSYS Workbench. 34. Pada ANSYS Workbench kemudian double klik kiri pada Results dan klik Ok lalu Edit. 35. Kemudian buat streamline 1-3. Lalu lakukan play animation untuk melihat proses pembakarannya.



36. Latihan selesai. Lakukan save pada ANSYS Workbench.



99



8. TUTORIAL ANALISIS KOEFISIEN DRAG DAN LIFT Pada tutorial ini akan dilakukan proses analisis koefisien drag dan lift pada mobil: Menggambar desain model: 1. Buat 3D part yang ingin dianalisis seperti gambar dibawah ini.



2. 3. 4. 5.



Simpan file dan save a copy menjadi type STP. Buka workbench ANSYS 16.2. Double klik pada Fluid Flow (Fluent). Klik kanan pada Geometry, lalu klik kiri pada New Design Modeler Geometry.



100



6. Pilih File import external geometry file. Cari file 3D part tersebut lalu klik open.



7. Klik pada Import 1 kemudian tekan F5 / Generate.



8. Kemudian buat enclosure. Klik tools dan pilih enclosure. Edit ukuran enclosurenya kemudia generate.



101



9. Kemudian buat Boolean subtract (potongan) dengan cara klik create lalu pilih Boolean.



10. Pada operation ganti menjadi subtract. Target bodies select kepada enclosure yang dibuat. Tools bodies select kepada part 3D. Klik Generate.



11. Kemudian beri nama pada inlet, outlet, dan wall. Klik Generate pada akhir pemberian nama.



12. Kembali pada workbench lalu klik kanan pada Geometry dan klik Update. 13. Double klik pada Mesh.



102



14. Klik Mesh lalu edit ukuran mesh pada Details of Mesh.



15. Kemudian klik generate mesh dan update.



16. Kembali pada workbench lalu klik kanan pada Mesh dan klik update. 17. Double klik pada Setup dan klik double precision. Klik OK.



103



18. Klik pada Boundary Condition lalu edit pada bagian inlet. Masukkan angka pada velocity magnitude (misal 70m/s). Klik Ok.



19. Pilih solution initialization. Pilih hybrid initialization dan klik initialize.



104



20. Pilih run calculation dan masukkan iteration misalnya 300. Kemudian klik Calculate. Jika iteration 300 belum converged maka bisa di calculate kembali.



21. Tunggu hingga converged.



22. Klik ok. 23. Untuk memunculkan grafik coefficient drag dan lift atur pada Monitors, Lalu pada residuals, static dan force monitors klik create pilih drag/lift. Pilih zones pada wall solid beri tanda centang pada plot dan klik ok.



24. Begitu juga untuk coefficient lift. 25. Klik solution initialize pilih hybrid initialization dan klik initialize. 26. Kemudian run kembali hingga converged. 105



27. Maka grafik coefficient drag/lift akan muncul.



28. Kembali ke workbench dan double klik pada Result.



29. Buat streamline dari bagian inlet.



106



30. Atur details of streamline. Kemudian klik apply.



31. Atur beberapa contour dan hasil akhirnya seperti dibawah ini.



107



DAFTAR PUSTAKA Tuakia F. 2008. Dasar-Dasar CFD Menggunakan Fluent. Bandung(ID) : Bandung Informatika User Guide Manual ANSYS WORKBENCH



108