STUDI NUMERIK 2-D PENGARUH TURBULENSI ALIRAN BEBAS (FREE STREAM TUBULENCE) TERHADAP PERPINDAHAN PANAS ALIRAN CROSSFLOW SILINDER SIRKULAR TUNGGAL DAN TANDEM

Abstract

Aliran yang melintasi silinder sirkular ditandai dengan adanya titik stagnasi, separasi shear
layer dan terbentuknya wake. Karakteristik aliran fluida pada regime critical berupa titik separasi
akan bergerak ke belakang di downstream, terbentuknya turbulen shear layer dan laminar boundary
layer di upstream, ukuran vorticity pada vortex shedding menjadi sangat kecil (small-scale vortices)
dan tidak beraturan. Turbulensi aliran bebas yang terjadi ditunjukkan dengan besarnya nilai
turbulence intensity (Tu), sedangkan proses perpindahan panasnya yang ditunjukkan dengan
parameter Nusselt number dipengaruhi oleh nilai Reynolds number, Prandtl number, dan juga nilai
intensitas turbulen. Penelitian ini menggunakan studi numerik SST k- -
- . Validasi numerik menggunakan grid
independence berdasarkan Nusselt number hasil eksperimen dan Nusselt number hasil simulasi.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah 2-D, steady dan unsteady, RANS (Reynolds-
Averaged Navier Stokes) dengan pemodelan SST k- - . Hasil studi numerik
menunjukkan hasil yang signifikan pada proses heat transfer di titik stagnasi, local heat transfer dan
average heat transfer. Berdasarkan hasil simulasi, Nusselt number selain dipengaruhi oleh nilai
Reynolds number dan Prandtl number juga dipengaruhi besarnya nilai turbulence intensity (Tu),
terutama di titik stagnasi. Nilai Nusselt number average (Nusselt numeber rata-rata) hasil eksperimen
Nu exp dan hasil simulasi numerik Nu ave menunjukkan hasil masing-masing Tu= 0,44% [Nu exp =365;
Nu ave =420], Tu=1,34% [Nu exp =590; Nu ave =615], Tu= 1,37% [Nu exp =440; Nu ave =465], Tu=1,65%
[Nu exp =457; Nu ave =550], Tu= 1,7% [Nu exp =580; Nu ave =540], Tu=1,9% [Nu exp =632; Nu ave =628], Tu=
2,77% [Nu exp =460; Nu ave =548], Tu=2,8% [Nu exp =570; Nu ave =540], Tu= 11,19% [Nu exp =460;
Nu ave =520].