Analisis Pola Aliran Fluida Melewati Obstacle Berbentuk Silinder Menggunakan Software Computational Fluid Dynamics (CFD)
Struktur offshore seperti tiang pancang dan caisson umumnya menggunakan komponen silinder yang rentan terhadap vortex shedding, yaitu pelepasan pusaran fluida berkala yang dapat memicu Vortex-Induced Vibration (VIV). Penelitian ini melakukan simulasi mengkaji pengaruh variasi diameter dan kecepatan aliran terhadap pola aliran fluida, serta distribusi koefisien drag (CD), lift (CL), dan frekuensi vortex shedding untuk menilai stabilitas struktur. Metode yang digunakan adalah simulasi numerik dengan model laminar berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan pendekatan finite volume melalui perangkat lunak, dilengkapi dengan validasi terhadap data eksperimen fisik menggunakan flume test. Perbandingan dengan data eksperimen menunjukkan deviasi rata-rata <20% untuk nilai CD dan CL, mengonfirmasi validitas simulasi. Properti fluida diasumsikan sebagai air dengan densitas 1000 kg/m³ dan viskositas 0.001 N·s/m², menghasilkan variasi bilangan Reynolds mulai dari aliran laminar (Re < 390), aliran transisi (Re 390 – 17337) hingga turbulen (Re ≥ 17337). Simulasi dilakukan terhadap objek silinder berdiameter 2 cm, 4 cm, dan 7 cm pada kecepatan aliran 0.02 m/s, 0.12 m/s, dan 0.24 m/s. Hasil simulasi menunjukkan bahwa peningkatan diameter dan kecepatan aliran menyebabkan perubahan signifikan dalam pola aliran, dari aliran laminar tanpa vortex, menuju pembentukan Kármán vortex street yang tidak stabil. Frekuensi vortex shedding meningkat secara linier terhadap kecepatan aliran, dan nilai CD serta CL menunjukkan tren menurun seiring bertambahnya Re, dengan osilasi signifikan pada Re tinggi. Frekuensi vortex shedding meningkat linear terhadap kecepatan, sesuai prediksi bilangan Strouhal (St ≈ 0.2). Penelitian ini menegaskan bahwa pemodelan aliran di sekitar silinder secara numerik efektif untuk memprediksi risiko VIV pada struktur offshore. Temuan utama menunjukkan bahwa pengaruh variasi diameter dan kecepatan tidak hanya mempengaruhi intensitas gaya dinamis, tetapi juga kestabilan frekuensi vortex shedding, yang krusial dalam desain struktur tahan resonansi.
URI
https://repo.itera.ac.id/depan/submission/SB2507130003
Keyword
Vortex Shedding CFD Koefisien Drag Koefisien Lift Bilangan Reynolds Struktur Offshore