1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Aliran fluida adalah

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aliran fluida adalah sebuah fenomena yang sering dijumpai dalam
kehidupan sehari – hari. Saat ini aplikasi dari ilmu mekanika fluida memiliki
peran yang sangat penting dalam bidang industri, pertanian, kedokteran,
perminyakan, pembangkit listrik dan bidang lainnya. Ilmu mekanika fluida juga
sangat penting untuk menunjang perkembangan dari ilmu biomedical. Salah
contoh
permasalahan
dalam
bidang
kedokteran
atau
biomedical
yang
membutuhkan ilmu mekanika fluida adalah kasus kebocoran pembuluh darah
pada penderita demam berdarah. Kebocoran pembuluh darah pada penderita
demam berdarah adalah fenomena yang sangat serius. Kebocoran pembuluh darah
tersebut disebabkan karena terinfeksi virus dengue yang merusak sel pembuluh
darah sehingga menyebabkan kebocoran pada dinding pembuluh darah.
Darah merupakan fluida yang terdapat di dalam tubuh kita yang memiliki
peran untuk mengangkut zat makanan dan oksigen ke seluruh tubuh. Jantung
merupakan organ yang berfungsi memompakan dan mensirkulasikan darah ke
seluruh tubuh. Kebocoran pembuluh darah yang diakibatkan oleh virus dengue
akan mengakibatkan darah yang disirkulasikan ke seluruh tubuh mengalami
kehilangan sebagian massa, sehingga mengakibatkan hilangnya sebagian zat
makanan yang terkandung dalam darah tersebut dan akan mengganggu proses
metabolisme tubuh.
Computational Fluid Dynamic (CFD) adalah sebuah metode untuk
menyelesaikan persamaan – persamaan yang berkaitan dengan dinamika fluida
dengan menggunakan komputer. Dengan memanfaatkan kecepatan komputer
dalam melakukan perhitungan sehingga metode CFD sangat cocok digunakan
untuk melakukan analisa terhadap sebuah sistem yang rumit dan sulit dipecahkan
dengan perhitungan secara manual. Dengan demikian, CFD memiliki kelebihan
untuk melakukan perhitungan dalam waktu yang singkat dan cepat. Dengan
kelebihan dan kemudahan tersebut, maka banyak penelitan yang menggunakan
1
2
metode CFD untuk mengkaji masalah yang sedang dihadapinya. Adapun bebarapa
software CFD yang sering dipakai dalam bidang teknik adalah Gambit, Fluent,
Ansys, Comsol dll.
Penelitian dalam bidang biomedical memiliki resiko yang sangat tinggi.
Oleh sebab itu, penelitian dalam bidang biomedical boleh dilakukan dengan
melakukan pendekatan – pendekatan yang memiliki syarat batas dan faktor yang
sama dengan kondisi sebenarnya. Selain itu, penelitian dalam bidang biomedical
dapat juga dilakukan dengan membuat simulasi yang melibatkan factor dan syarat
batas yang telah ditentukan sebelumnya. Oleh karena itu, CFD adalah sebuah
metode yang sangat cocok untuk digunakan dalam melakukan analisa dinamika
fluida dalam bidang biomedical. Dengan menggunakan simulasi CFD dalam
bidang biomedical maka resiko yang tinggi dan biaya yang mahal dapat dihindari.
Dari latar belakang tersebut, maka akan dilakukan penelitian tentang
analisa kebocoran sebuah sistem dengan menggunakan metode CFD. Penelitian
ini menggunakan pendekatan media dua plat sejajar sebagai objek penelitian dan
memanfaatkan software FLUENT 6.3 untuk melakukan analisa dan komputasi
terhadap hasil penelitian. Hasil dari komputasi ini kemudian akan dibandingkan
dengan hasil eksperimen, sehingga hasil yang didapatkan dari simulasi dapat
dipertanggungjawabkan kebenarannya. Dengan melakukan variasi terhadap debit
aliran fluida maka akan didapat perubahan penurunan tekanan dan laju kebocoran
pada kasus kebocoran melalui dua plat sejajar.
1.2 Rumusan Masalah
Penuruan tekanan atau pressure drop adalah sebuah kerugian yang pasti
terjadi dalam sebuah saluran tertutup akibat adanya gesekan terhadap dinding
permukaan saluran. Begitu juga dengan kebocoran pada sebuah sistem, kebocoran
adalah sebuah masalah sangat dihindari dalam aliran fluida yang melewati sistem
tertutup. Kebocoran akan menimbulkan kehilangan sebagian massa dari fluida
tersebut sehingga akan mengakibatkan terjadinya banyak kerugian pada sistem
tersebut.
3
Debit aliran adalah parameter yang sangat penting dalam sebuah aliran
fluida. Debit aliran menunjukkan jumlah volume tiap satuan waktu. Debit aliran
fluida adalah faktor yang sangat berpengaruh terhadap penurunan tekanan dan laju
kebocoran. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dibahas mengenai pengaruh
debit aliran fluida terhadap penurunan tekanan atau pressure drop dan laju
kebocoran. Untuk memudahkan analisa terhadap masalah tersebut, maka
digunakan metode CFD dengan menggunakan software FLUENT 6.3. Dengan
melakukan simulasi CFD maka fenomena kebocoran yang terjadi pada aliran
melalui dua plat sejajar tersebut dapat diketahui.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Saluran tertutup yang dipakai untuk melakukan analisa adalah model dua plat
sejajar yang memiliki permukaan halus.
2. Aliran yang terjadi pada sistem adalah aliran laminar.
3. Lubang kebocoran berjumlah dua buah dengan diameter 5 mm dengan jarak
antar lubang sebesar 25 cm yang terletak pada permukaan plat bagian bawah.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui karakteristik aliran fluida melewati dua plat sejajar.
2. Mengetahui pengaruh debit fluida terhadap penurunan tekanan dan laju
kebocoran pada aliran melalui dua plat sejajar.
3. Membandingkan antara hasil eksperimen dan hasil komputasi aliran melewati
dua plat sejajar.
4
1.5 Manfaat Peneltian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Melakukan prediksi terhadap kasus keobooran dalam sebuah sistem.
2. Mendapatkan metode pemodelan yang tepat sehingga dapat digunakan untuk
melakukan simulasi terhadap kasus kebocoran pada kasus yang lain dalam
bidang biomedical.
3. Mendapatkan karakteristik yang tepat terhadap kebocoran sistem sehingga
cocok untuk digunakan dalam melakukan diagnosa terhadap kasus
kebocoran.
4. Mendapatkan metode yang tepat untuk menentukan langkah yang tepat jika
terdapat sebuah kebocoran dari sebuah sistem.