Studi Numerik Komparasi Aliran Melalui Saluran Udara Berpenampang Bujur Sangkar dan Octagonal serta Penambahn Elbow 90o dengan R/Dh = 1 dan 2

Faktor kenyamanan dalam sebuah ruangan pada gedung-gedung bertingkat merupakan suatu kebutuhan bagi manusia dan peralatan di dalam gedung tersebut. Untuk menjaga kenyamanan sebuah ruangan, diperlukan instalasi pengkondisian udara (Air Handling Unit) yang tidak lepas dari sistem ducting guna mendistribusikan udara yang dibutuhkan dalam suatu sistem bangunan. Konstruksi sistem ducting terdiri dari pipa lurus (straight duct), sambungan pipa (fitting), dan berbagai aksesoris atau komponen penunjang fungsi ducting seperti elbow untuk membelokkan arah aliran. Dengan kecepatan aliran freestream yang sama, akibat gesekan (friction loss), separasi (separation loss), dan aliran sekunder (secondary flow), aliran yang melintasi elbow 90° akan mengalami penurunan tekanan (pressure drop) yang lebih besar dibandingkan dengan aliran yang melintasi saluran udara lurus. Jari-jari kelengkungan dan sudut belok elbow berpengaruh pula pada besar kecilnya pressure drop suatu aliran. Penelitian ini dilakukan secara numerik dengan model turbulensi k-ε standard dan batasan aliran fluida bersifat incompressible flow, viscous, dan steady flow. Model uji adalah saluran udara berpenampang bujur sangkar dan octagonal yang terdiri dari Dh = 130 mm, section upstream dengan panjang 8Dh , elbow 90º dengan R/Dh = 1 dan 2, serta section downstream dengan panjang 20Dh. Kecepatan yang digunakan adalah v = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 dan 12 m/s dengan range Reynolds Number 1,64 x 104 hingga 9,81 x 104. Pengukuran parameter dilakukan pada setiap cross-section saluran udara di sepanjang downstream dan elbow 90°. Dari studi numerik yang dilakukan, didapatkan hasil berupa visualisasi aliran seperti profil kecepatan, kontur kecepatan, dan streamline dimana hasil menunjukkan secondary flow yang lebih kuat pada saluran udara berpenampang octagonal dibandingkan saluran udara berpenampang bujur sangkar dengan rasio kelengkungan yang sama. Grafik pressure drop menunjukkan nilai pressure drop yang dihasilkan oleh saluran udara berpenampang octagonal lebih besar dibandingkan saluran udara berpenampang bujur sangkar untuk Re = 3,27 x 104, namun untuk Re = 6,54 x 104 dan 9,81 x 104, pressure drop pada saluran udara berpenampang octagonal lebih kecil dibandingkan saluran udara berpenampang bujur sangkar. Didapatkan pula bahwa pressure drop terbesar diakibatkan pada section downstream saluran udara dan gap coefficient pressure inner wall dan outer wall yang lebih besar pada saluran udara dengan R/Dh = 1 dibandingkan saluran udara dengan R/Dh = 2. ================================================================================================ Comfort factor of a room in high-rise buildings is a necessity for humans and equipments in said buildings. To maintain the comfort of a room, it is necessary to install an air conditioning unit (Air Handling Unit) which included the ducting system to distribute the air needed in a building system. Ducting system construction consists of straight ducts, fittings, and various accessories or components to support the ducting function such as elbows to deflect the flow direction. With the exact same freestream flow velocity, due to friction loss, separation loss, and secondary flow, a flow through a 90° elbow will experience a greater pressure drop than a flow through a straight duct. The radius of curvature and the angle of an elbow also affect the pressure drop of a flow. This research was conducted numerically with the standard k-ε turbulence model and the fluid flow is incompressible, viscous, and steady. The test model is an air duct with a square and octagonal cross section consisting of Dh = 130 mm, an upstream section with a length of 8Dh, an elbow 90º with R/Dh = 1 and 2, and a downstream section with a length of 20Dh. The speed used is v = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12 m/s with Reynolds Number ranges from 1.64 x 104 to 9.81 x 104. From the numerical studies conducted, the results are obtained in the form of flow visualization such as velocity profiles, velocity contours, and streamlines where the results show a stronger secondary flow in an octagonal duct than a square duct with the same curvature ratio. The pressure drop graphs show the pressure drop occured in the octagonal duct is greater than that of the square duct for Re = 3.27 x 104, as for Re = 6.54 x 104 and 9.81 x 104, the pressure drop at the octagonal ducts are smaller than the square ducts. It was also found that the downstream section of the ducts contributed the most to the value of the pressure drop and the gap coefficient pressure of the inner wall and outer wall was larger in ducts with R/Dh = 1 compared to the air duct with R/Dh = 2