Vortex Shedding

Pola aliran yang terbentuk akibat adanya benda penghalang (bluff body) sangat dipengaruhi oleh bilangan reynold yang menyatakan parameter aliran suatu fluida (Gambar 1). Dimana bilangan reynold ini bergantung terhadap kerapatan fluida, dimensi lintasan fluida, kecepatan fluida, dan viskositas dinamiknya. Pada saat bilangan reynold < 5, maka akan terjadi pola aliran yang halus atau tidak terjadi pembalikan arah aliran/pemisahan aliran pada boundary layer [1]. Dapat diperhatikan pada gambar 2, bahwa pola aliran yang terbentuk pada bilangan reynold < 5, tidak terdapat suatu fenomena dimana boundary layer terpecah/terpisah. Pada gambar 2, hanya terdapat laminar boundary layer dan turbulent boundary layer tanpa adanya vortex (pusaran lokal) pada pola aliran yang terbentuk.

Gambar 1. Persamaan Bilangan Reynold

Gambar 2. Pola aliran pada Re < 5

Sedangkan pada aliran yang mempunyai bilangan reynold diantara 5 dan 40 (5<Re<40), pemisahan pada boundary layer akibat meningkatnya gradien tekanan boundary layer (dp/dy) yang menyebabkan gradien kecepatan boundary layer (du/dy) menjadi nol dan mulai berbalik arah mulai terlihat (gambar 3). Hal ini menyebabkan adanya pusaran – pusaran lokal yang terbentuk pada pola aliran dibelakang benda penghalang (gambar 4). Namun dikarenakan bialngan reynoldnya yang belum terlalu besar, maka vortex yang terbentuk tidak sampai terpisah dari boundary layer pada bluff body.

Gambar 3. Pembentukan pusaran lokal pada boundary layer.

Gambar 4. Pola aliran di belakang benda penghalang pada saat 5<Re<40

Pada saat bilangan Reynold lebih dari 40 (Re>40), mekanisme pelepasan vortex (Vortex shedding) mulai terjadi. Hal ini dapat dijelaskan dengan mengamati gambar 5 dan gambar 6. Terlihat pada gambar 5 bagaimana mekanisme pelepasan/pemisahan vortex dari boundary layer terjadi. Jadi, karena pergerakan vortex B yang berlawanan arah jarum jam, maka vortex A yang bergerak searah dari jarum jam terpotong dan terlepas dari boundary layernya dimana hal ini disebabkan oleh pergerakan vortex B pada bilangan reynold yang relatif cukup besar (>40) untuk terjadinya mekanisme pemisahan vortex. Gambar 6 menunjukkan mekanisme serupa dengan gambar 5 namun dengan vortex C yang memotong vortex B atau vortex dari boundary layer bagian atas yang memotong vortex dari boundary layer bagian bawah. Dapat diperhatikan pada gambar 7 hasil simulasi vortex shedding dari I Giosan P. Eng [2].

Gambar 5. Vortex Shedding

Gambar 6. Vortex Shedding

Gambar 7. Hasil Simulasi Vortex Shedding pada [2]

Dengan demikian, penulis mencoba untuk mensimulasikan fenomena vortex shedding dengan menggunakan software CFDSOF. kerapatan, viskositas, panjang wadah aliran, dan lebar wadah aliran adalah masing – masing 1000 kg/m^3, 1E-5 kg/ms, 1 m, dan 4.8E-1 m. Dengan banyaknya cell/mesh/grid pada arah x dan y adalah 50. Berikut hasil simulasi dalam bentuk video.

Sekian kiranya yang penulis dapat disampaikan saat ini. Semoga bermanfaat.

Wassalam.

Referensi:

[1] http://rudiwp.files.wordpress.com/2006/11/apa-itu-vortex-shedding.pdf. 3 Mei 2012. 17.00 WIB

[2] I. Giosan, P.Eng. Vortex Shedding Induced Loads on Free Standing Structures. Structural Vortex Shedding Response Estimation Methodology and Finite Element Simulation

[3] SFPE. (2002). SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, National Fire Protection Association (NFPA), Quincy, MA.

  1. No trackbacks yet.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: