Assalamu’alaikum Prof. DAI serta teman-teman semua. Dalam kesempatan ini saya akan menjabarkan mengenai bentuk dan dimensi fisik dari sistem yang akan dianalisis menggunakan CFD.
Helical tube tersusun dari elbow baja 90 derajat 1 inchi yang dilas dengan offset kemiringan sehingga dapat menjadi bentuk helix.
Helix tersebut memiliki dimensi-dimensi utama sebagai berikut:
Panjang (H): 50 cm
Diameter Luar (Do): 16 cm
Diameter rongga pipa (d): 1 inchi
Pitch (p): 5 cm
Dari keterangan di atas, spesifikasi lebih lanjut mengenai geometri dan dimensi pipa helix.
Diameter dalam (Di): 16-2*2.54 = 10.92 cm
Diameter rata-rata (D): (16+10.92)/2 = 13.46 cm
Radius rata-rata (R): 13.46/2 = 6.73 cm
Penjabaran fluida pada ruang Kartesian dapat dirumuskan sebagai:
Dimana b = p/2ฯ, yang merupakan parameter pitch terhadap sudut yaitu:
b = 0.007958 m
Untuk keperluan analisis CFD dapat diperoleh perlu dihitung beberapa parameter lain. Kurvatur (ฮบ) digunakan untuk menentukan besar gaya sentrifugal ke arah luar. Torsi (ฯ) digunakan untuk menentukan gaya rotasi pada fluida yang berputar di dalam rongga pipa. Juga diperlukan untuk menghitung rasio tak berdimensi yaitu: rasio kelengkungan (ฮด) dan dimensionless torsion (ฮท).
Untuk menentukan Kurvatur dan Torsi helix, dapat digunakan rumusan Frenet-Serret yang menentukan kinematika pada ruang dimensi-3.
Dimana T adalah vektor tangensial, N adalah vektor normal, dan B adalah vektor binormal dari cross product T X N. Dengan bantuan AI didapatkan rumus untuk Kurvatur dan Torsi:
Kurvatur (ฮบ): R/R^2 + b^2 = 14.654 m^-1
Torsi (ฯ): b/R^2 + b^2 = 1.7327 m^-1
Radius lengkungan (Rc) = 1/ฮบ = = 0.0682 m
Rasio Kelengkungan (ฮด): d/2*Rc = 0.1861
Dimensionless torsion (ฮท) = ฯ/ฮบ = 0.1182
Pada aliran di dalam pipa heliks dan pipa yang digulung, rasio kelengkungan sebesar 0,05 biasanya dianggap sebagai kelengkungan lemah, di mana pendekatan standar untuk pipa lurus masih hampir berlaku. Nilai di sekitar 0,186 jelas termasuk dalam kategori kelengkungan sedang hingga kuat sehingga terdapat efek gaya setrifugal yang non-negligible.
Dengan nilai dimensionless torsion sebesar 0.1182 menandakan bahwa vortex dean yang terjadi asimetris sehingga menyebabkan fluida untuk berotasi didalam rongga dalam pipa.
