Menghitung Coefisient Drag pada suatu Aliran

Coeffisient drag  dalam bidang mekanika fluida merupakan bilangan yang tak berdimensi yang menyatakan suatu hambatan atau resistant terhadap suatu benda (object) yang berada di dalam suatu aliran. Semakin rendah nilai drag coefficient, maka hambatan aerodinamik maupun hidrodinamiknya semakin kecil. Dengan kata lain semakin kecil nilai drag coefficient, maka suatu benda semakin memiliki bentuk aerodinamik sehingga hambatan udara maupun hambatan airnya menjadi kecil dan fluida dapat dengan lancar melewati benda tersebut.

Untuk menghitung drag coefficient, maka dapat digunakan persamaan di bawah ini :

Nah, untuk menghitung koefisien drag ini kita memerlukan beberapa komponen-komponen penyusunnya loh, sesuai dengan rumus yang diatas, disana terdapat pengaruh dari gaya yang dibagi dengan massa jenis (density), kecepatan pangkat 2 dan luas area yang dilalui, Nah dalam hal ini, melalui sumber tersebut, dihasilkan nilai koefisien drag untuk bentuk-bentuk kotak tersebut, seperti dibawah ini

Untuk melakukan simulasi CFD, maka akan dibagi ke dalam 3 kategori ukuran benda, yaitu

• a / b = 1
• a / b < 1
• a / b > 1

dengan gambar benda adalah sebagai berikut

Perhitungan a / b = 1 dengan menggunakan simulasi CFD

1.  Tentukan domain berupa panjang, lebar dan tinggi serta jumlah cell yang akan digunakan :

2. Pengaturan cell berupa inlet, outlet dll

Jika gambar diperbesar maka pengaturan cell sebagai berikut:

3.  Berikan nilai sempadan dengan memasukkan nilai kecepatan yang dapat diketahui dari perhitungan bilangan Reynold

Karena diinginkan aliran laminar, maka untuk simulasi ini diinginkan nilai Re sebesar 2000. Fluida yang mengalir adalah udara dengan massa jenis 1.2 kg/m3 dan viskositas 10e-5

2000 = ( 1.2  x  v  x  0.5 ) / ( 10e-5 )

didapatkan nilai v = 0.03 m/s

4.  Berikan nilai konstanta fisikan (kf) dengan viskositas 10e-5 dan massa jenis 1.2 kg/m3
Setelah disimulasikan maka hasilnya sebagai berikut

Dengan melihat alga serta pilih variabel maka akan ketahuan gaya yangbekerja pada wall tersebut

Gaya yang mengakibatkan drag (hambatan) adalah gaya shear stress pada arah aliran fluida, yaitu arah-x. sehingga dapat diketahui data Cd sebagai berikut :

Dari  hasil simulasi dengan benda penghalang mulai  dari wall 1 sampai wall 5, maka hasil simulasi drag cukup signifikan pada wall 3 dan 4 yaitu pada sisi atas dan bawah benda penghalang yaitu sebesar 0.034. Apabila dilandingkan dengan teoritis, terdapat perbedaan dimana Cd teoritis untuk cube sebesar 1.15. 

Perhitungan a / b < 1 dengan menggunakan simulasi CFD
1. Tentukan domain berupa panjang, lebar dan tinggi serta jumlah cell yang akan digunakan :

 2. Pengaturan cell berupa inlet, outlet dll

Jika gambar diperbesar maka pengaturan cell sebagai berikut:

3.  Berikan nilai sempadan dengan memasukkan nilai kecepatan yang dapat diketahui dari perhitungan bilangan Reynold

Karena diinginkan aliran laminar, maka untuk simulasi ini diinginkan nilai Re sebesar 2000. Fluida yang mengalir adalah udara dengan massa jenis 1.2 kg/m3 dan viskositas 10e-5

2000 = ( 1.2  x  v  x  0.5 ) / ( 10e-5 )

didapatkan nilai v = 0.03 m/s


4.  Berikan nilai konstanta fisikan (kf) dengan viskositas 10e-5 dan massa jenis 1.2 kg/m3
Setelah disimulasikan maka hasilnya sebagai berikut


Dengan melihat alga serta pilih variabel maka akan ketahuan gaya yangbekerja pada wall tersebut

Gaya yang mengakibatkan drag (hambatan) adalah gaya shear stress pada arah aliran fluida, yaitu arah-x. sehingga dapat diketahui data Cd sebagai berikut :

 Dari setiap bagian benda penghalang, yaitu dari wall 1 sampai wall 5, maka drag cukup signifikan pada wall 3 dan 4 yaitu pada sisi atas dan bawah benda penghalang yaitu sebesar 0.023. Apabila dilandingkan dengan teoritis, terdapat perbedaan dimana Cd teoritis untuk cube sebesar 1.05. 




Perhitungan a / b > 1 dengan menggunakan simulasi CFD
1. Tentukan domain berupa panjang, lebar dan tinggi serta jumlah cell yang akan digunakan :

 2. Pengaturan cell berupa inlet, outlet dll

Jika gambar diperbesar maka pengaturan cell sebagai berikut:

3.  Berikan nilai sempadan dengan memasukkan nilai kecepatan yang dapat diketahui dari perhitungan bilangan Reynold

Karena diinginkan aliran laminar, maka untuk simulasi ini diinginkan nilai Re sebesar 2000. Fluida yang mengalir adalah udara dengan massa jenis 1.2 kg/m3 dan viskositas 10e-5

2000 = ( 1.2  x  v  x  0.5 ) / ( 10e-5 )

didapatkan nilai v = 0.03 m/s


4.  Berikan nilai konstanta fisikan (kf) dengan viskositas 10e-5 dan massa jenis 1.2 kg/m3
Setelah disimulasikan maka hasilnya sebagai berikut
 

Dengan melihat alga serta pilih variabel maka akan ketahuan gaya yangbekerja pada wall tersebut

 Gaya yang mengakibatkan drag (hambatan) adalah gaya shear stress pada arah aliran fluida, yaitu arah-x. sehingga dapat diketahui data Cd sebagai berikut :

 

Dari setiap bagian benda penghalang, yaitu dari wall 1 sampai wall 5, maka drag cukup signifikan pada wall 3 dan 4 yaitu pada sisi atas dan bawah benda penghalang yaitu sebesar 0.046. Apabila dilandingkan dengan teoritis, terdapat perbedaan dimana Cd teoritis untuk cube sebesar 0.82.