Simulasi numerik perhitungan tegangan geser dan momen pada fuel flowmeter jenis positive displacement dengan variasi debit aliran pada berbagai sudut putar rotor

Abstract

Peningkatan kebutuhan bahan bakar dan terbatasnya sumber daya alam menyebabkan berkurangnya jumlah minyak yang tersedia. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka diperlukan alat untuk mengukur konsumsi bahan bakar dari kendaraan yang dinamakan fuel flowmeter. Fuel flowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui aliran bahan bakar dalam suatu lintasan seperti debit, kecepatan aliran, dan total massa dalam jangka waktu tertentu. Di lab EECL (Efficiency and Energy Conservation Laboratory) Universitas Diponeoro mempunyai fuel flowmeter jenis positive displacement yang mempunyai banyak keunggulan. Tujuan penelitian ini menggunakan perhitungan numerik untuk mengetahui fenomena aliran fluida di dalam fuel flowmeter dengan simulasi CFD (computational fluid dynamic). Simulasi CFD ini berdasarkaan bilangan Reynold dan persamaan navier-stokes pada geometri 3D dengan kondisi batas. Kondisi batas pada aliran fluida ini memiliki tipe kondisi batas yang berbeda yaitu inlet, outlet dan moving wall. Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui dan menganalisa nilai momen dan wall shear stress terhadap variasi debit aliran. Dari hasil simulasi yang dilakukan menunjukkan bahwa dengan meningkatnya nilai debit fluida pada tiap-tiap domain geometri sudut putar rotor maka nilai momen dan wall shear stress akan meningkat. Nilai momen terbesar terjadi pada 2200 sudut putar rotor dengan debit 50 ltr/jam dengan nilai 0.05 N.m. Pada sudut putar rotor 200, 2000, dan 3600 sebenarnya mengalami peningkatan nilai momen, tetapi karena nilainya sangat kecil yaitu dibawah 0.0003 N.m maka tidak terlihat peningkatanya pada grafik. Untuk nilai wall shear stress terbesar terjadi pada 2400 sudut putar rotor dengan debit 50 ltr/jam yaitu 30 Pa.