Aliran Vortex pada fluida Unsteady

Depok, 2 Mei 2012

Suatu aliran pada dasarnya membutuhkan waktu untuk mencapai suatu aliran tunak atau yang sering kita sebut sebagai aliran steady state. Ketika suatu aliran dihalangi oleh suatu penghalang, maka aliran akan terbagi menjadi dua dan akan kembali bersatu setelah melewati penghalang tersebut. Aerofoil pesawat terbang merupakan contoh dari aliran ini.

Aerofoil yang dalam hal ini sayap pesawat terbang berfungsi sebagai penghalang aliran. Apabila bentuk penghalang adalah streamline, maka seperti gambar di atas tidak terjadi vortex. Aliran berpisah dan bersatu kembali dengan lancar. Namun bagaimana apabila penghalang aliran tidak berbentuk streamline? Mari kita simulasikan aliran tersebut dengan menggunakan software CFD.

1. Buatlah ukuran domail sebagai berikut

2. Atur model sebagai berikut dimana kita aktifkan aliran turbulen dengan menggunakan metode K-epsilon. Kita akan mengamati vortex yang terjadi seiring berjalannya waktu, sehingga kita menggunakan aliran transien yang kita akan lihat setiap selang 1 detik.

3. Atur cell seperti di bawah ini dengan inlet di sebelah kiri dan outlet di sebelah kanan serta di bagian tengah terdapat penghalang.

4. Fluida yang digunakan adalah gas ideal dengan kondisi fisiknya sesuai dengan bawaan software.

5. Atur kondisi sempadan seperti di bawah ini

6. Lakukan iterasi sesuai dengan waktu

Iterasi setelah 1 detik

Iterasi setelah 11 detik

Iterasi setelah 61 detik

Iterasi setelah 161 detik

Iterasi setelah 361 detik

 

Iterasi setelah 861 detik

Iterasi setelah 1661 detik

Iterasi setelah 2661 detik

Untuk lebih jelasnya, mari kita lihat perubahan aliran yang terjadi seiring bertambahnya waktu

 Jika kita lihat, aliran gas membutuhkan waktu untuk membentuk aliran steady state. Setelah detik ke- 361, aliran sudah tidak berubah kembali. Hal itu menandakan aliran telah stabil. Namun tidak dengan aliran di belakang penghalang aliran. Aliran di belakang penghalang mengalami turbulensi dan terjadi olakan. Aliran itulah yang disebut dengan vortex. Jadi dapat dikatakan bahwa dengan adalanya penghalang aliran yang tidak berbentuk streamline, maka akan menyebabkan terjadinya vortex tepat di belakang penghalang aliran. Hal itulah yang menyebabkan gangguan pada pesawat terbang. Untuk mengatasi hal tersebut, maka sayap pesawat terbang dibuat streamline sehingga aliran yang melewati sayap pesawat dapat dengan sempurna mengalir dan dapat menyebabkan gaya angkat pesawat yang optimal.