Berikut adalah silabus “Analisis Numerik Aliran Fluida Turbulen pada Desain Turbin Air Menggunakan ANSYS CFX”
Sesi 1: Pengenalan CFD dan ANSYS CFX
- Pengenalan Computational Fluid Dynamics (CFD).
- Pengantar ANSYS CFX dan antarmuka pengguna.
- Pemahaman konsep dasar aliran fluida dan turbulensi.
- Studi kasus: Aplikasi CFD pada desain turbin air.
Sesi 2: Konsep Dasar Aliran Fluida Turbulen
- Teori aliran laminar vs turbulen.
- Pengantar model turbulensi (k-ε, k-ω, SST).
- Pemahaman parameter penting dalam aliran turbulen.
Sesi 3: Persiapan dan Pembuatan Geometri Turbin Air
- Pengenalan perangkat lunak CAD untuk pembuatan geometri.
- Pembuatan geometri turbin air dasar.
- Ekspor geometri ke ANSYS CFX.
Sesi 4: Pengaturan Domain dan Boundary Condition
- Pemahaman domain fluida dan domain padat.
- Penentuan boundary condition: inlet, outlet, dinding.
- Penerapan boundary condition pada model turbin air.
Sesi 5: Pengaturan Mesh pada Geometri Turbin
- Pemahaman dasar tentang mesh dan kepentingannya.
- Pengaturan mesh dasar pada geometri turbin.
- Penggunaan teknik refinemen mesh untuk hasil lebih akurat.
Sesi 6: Pemilihan Model Turbulensi
- Pemilihan model turbulensi yang sesuai untuk turbin air.
- Perbandingan model turbulensi: k-ε, k-ω, SST.
- Implementasi model turbulensi pada simulasi awal.
Sesi 7: Setup Simulasi dan Solusi Awal
- Pengaturan kondisi awal (initial conditions) untuk simulasi.
- Pemahaman parameter simulasi: kecepatan, tekanan, dan aliran massa.
- Pemilihan metode numerik dan skema diskritisasi.
Sesi 8: Menjalankan Simulasi Awal
- Menjalankan simulasi awal dengan parameter default.
- Monitoring konvergensi dan stabilitas solusi.
- Analisis hasil awal simulasi.
Sesi 9: Validasi Model dan Penyesuaian
- Validasi hasil simulasi dengan data eksperimen atau literatur.
- Penyesuaian parameter simulasi jika diperlukan.
- Studi sensitivitas pada parameter input.
Sesi 10: Analisis Aliran pada Runner Turbin
- Analisis distribusi aliran pada runner turbin.
- Identifikasi area turbulensi tinggi dan kavitasi.
- Optimasi bentuk runner berdasarkan hasil analisis.
Sesi 11: Optimasi Sudut Pitch Blade Turbin
- Studi pengaruh sudut pitch blade terhadap performa turbin.
- Simulasi variasi sudut pitch blade.
- Analisis performa turbin: daya, efisiensi, dan aliran.
Sesi 12: Pengaruh Geometri Casing terhadap Aliran
- Analisis pengaruh desain casing turbin terhadap distribusi aliran.
- Simulasi variasi desain casing.
- Evaluasi kinerja desain casing terbaik.
Sesi 13: Studi Kasus Aliran Dua Fase pada Turbin
- Pengantar simulasi aliran dua fase pada turbin.
- Pemodelan interaksi fluida-gas di dalam turbin.
- Implementasi model multiphase pada ANSYS CFX.
Sesi 14: Simulasi Kondisi Operasi Nyata
- Pengaturan kondisi operasi nyata: kecepatan air, ketinggian head, dan beban.
- Studi kasus operasi turbin pada berbagai kondisi head.
- Analisis performa turbin berdasarkan kondisi operasi.
Sesi 15: Analisis Kavitasi pada Turbin Air
- Pengantar fenomena kavitasi pada turbin air.
- Identifikasi area kavitasi menggunakan ANSYS CFX.
- Solusi dan modifikasi desain untuk meminimalkan kavitasi.
Sesi 16: Studi Transien pada Turbin
- Pengenalan simulasi transien pada ANSYS CFX.
- Pemodelan perubahan kecepatan dan tekanan seiring waktu.
- Analisis respons dinamis turbin terhadap perubahan beban.
Sesi 17: Evaluasi Efisiensi Hidraulik Turbin
- Metode perhitungan efisiensi hidraulik turbin.
- Simulasi berbagai geometri untuk peningkatan efisiensi.
- Identifikasi dan optimasi parameter desain kritis.
Sesi 18: Pengaruh Material pada Desain Turbin
- Analisis pengaruh material pada performa turbin.
- Studi deformasi struktur dan pengaruh terhadap aliran.
- Simulasi interaksi fluida-struktur (FSI) sederhana.
Sesi 19: Pengaruh Kekasaran Permukaan pada Aliran
- Simulasi pengaruh kekasaran permukaan pada aliran fluida.
- Pengaturan parameter kekasaran pada ANSYS CFX.
- Evaluasi penurunan performa akibat kekasaran permukaan.
Sesi 20: Analisis Pola Aliran di Sekitar Sudu Turbin
- Identifikasi vorteks dan separasi aliran di sekitar sudu.
- Penggunaan streamline dan vektor aliran untuk visualisasi.
- Pengaruh desain sudu terhadap pola aliran dan efisiensi.
Sesi 21: Pemodelan Sistem Pendingin pada Turbin
- Simulasi sistem pendingin pada turbin air.
- Analisis distribusi suhu dan perpindahan panas.
- Optimasi desain sistem pendingin.
Sesi 22: Analisis Gaya dan Momen pada Sudu Turbin
- Perhitungan gaya dan momen pada sudu turbin menggunakan ANSYS CFX.
- Identifikasi beban maksimum dan titik kritis pada sudu.
- Evaluasi kekuatan struktur sudu berdasarkan hasil simulasi.
Sesi 23: Simulasi Aliran di Dalam Turbin Pelton
- Pengantar desain dan prinsip kerja turbin Pelton.
- Simulasi aliran fluida pada turbin Pelton.
- Analisis distribusi tekanan dan kecepatan pada bucket Pelton.
Sesi 24: Pengaruh Variasi Kecepatan Inlet pada Kinerja Turbin
- Simulasi variasi kecepatan inlet terhadap kinerja turbin.
- Analisis performa turbin pada berbagai kecepatan aliran.
- Evaluasi dan optimasi desain untuk performa yang konsisten.
Sesi 25: Optimasi Desain Turbin untuk Efisiensi Maksimal
- Pengenalan metode optimasi desain di ANSYS CFX.
- Implementasi parameter desain yang dioptimalkan.
- Evaluasi hasil optimasi terhadap efisiensi turbin.
Sesi 26: Pemodelan Noise dan Vibrasi pada Turbin Air
- Pengenalan pemodelan noise dan vibrasi pada ANSYS.
- Simulasi kebisingan aliran dan analisis frekuensi.
- Evaluasi dampak noise dan vibrasi terhadap keandalan turbin.
Sesi 27: Implementasi Teknik Parallel Computing untuk CFD
- Pengantar teknik parallel computing pada ANSYS CFX.
- Pengaturan simulasi parallel untuk kasus turbin.
- Evaluasi performa simulasi pada multi-core processor.
Sesi 28: Validasi Simulasi CFD dengan Data Eksperimental
- Teknik validasi hasil simulasi dengan data eksperimen.
- Perbandingan data numerik dan eksperimental.
- Evaluasi akurasi model dan penyesuaian jika diperlukan.
Sesi 29: Penyusunan Laporan Hasil Simulasi
- Penulisan laporan teknis hasil simulasi CFD.
- Penyusunan grafik, tabel, dan visualisasi hasil.
- Diskusi hasil, kesimpulan, dan rekomendasi.
Sesi 30: Presentasi Akhir dan Diskusi
- Presentasi hasil simulasi dan analisis kepada dosen/pembimbing.
- Diskusi kritik dan saran untuk penyempurnaan penelitian.
- Finalisasi laporan dan persiapan sidang disertasi.
Silabus ini dapat disesuaikan lebih lanjut berdasarkan kebutuhan penelitian dan tingkat pemahaman peserta.
