Simulasi CFD Dinamika Frekuensi Gelombang Aliran Dua Fasa Minyak-Air pada Pipa Horizontal

Abstract

Aliran minyak-air dalam pipa akan membentuk pola aliran beragam tergantung dari kondisi perpipaan dan properti fluida. Salah satu pola aliran yang terbentuk adalah aliran stratified wavy. Fokus penelitian ini adalah melakukan simulasi komputasi dinamika fluida (CFD) untuk menganalisa karakteristik tebal film dan frekuensi gelombang dalam aliran stratified wavy yang tervalidasi dengan hasil penelitian eksperimen. Simulasi menggunakan pipa horizontal dengan diameter 24 mm dan panjang 1200 mm. Simulasi menggunakan Ansys Fluent 19 dengan model multiphase Eulerian multi-fluid VOF dan shear stress transport (SST) k-ω. Pada penelitian ini, simulasi mengaktifkan turbulence damping untuk memprediksi antramuka minyak dan air lebih tajam. Hasil simulasi akan diubah kedalam bentuk video dan kemudian akan dianalisa dengan MATLAB menggunakan metode image processing agar diperoleh nilai tebal film dan frekuensi gelombang. Analisis dilakukan pada delapan kecepatan superfisial minyak maupun air. Pengamatan dilakukan di dua titik yaitu titik 240 mm (10D) dan 960 mm (40D). Hasil simulasi menunjukkan rata-rata tebal film cenderung naik seiring meningkatnya kecepatan superfisial air. Terdapat rata-rata deviasi sebesar 15% dari enam belas data pengamatan tebal film di dua titik pengamatan jika dibandingkan dengan hasil eksperimen. Frekuensi gelombang mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan kecepatan superfisial minyak maupun air. Frekuensi gelombang menurun ketika titik pengamatan semakin jauh dari daerah masuk fluida. Karakteristik ini tervalidasi dengan hasil eksperimen sebelumnya.