Jurnal Teknik ITS (Sep 2012)
Studi Numerik Interaksi Vortex-Induced Vibrations (VIV) antara Empat Silinder Tegak Fleksibel dengan Konfigurasi In-Line Square dalam Aliran Uniform
Abstract
Vortex-induced Vibration (VIV) di sekitar sekelompok silinder adalah suatu fenomena yang umum ditemui pada aplikasi teknik saat ini, seperti aliran fluida yang melewati kabel, struktur lepas pantai, dan lain sebagainya. VIV dapat menyebabkan berkurangnya umur operasi suatu equipment dan dapat berakibat pada kecelakaan atau kegagalan operasi. Oleh karena itu, sangat penting untuk memahami mekanisme terjadinya VIV dan rangkaian interaksi fluida-struktur dalam rangka meningkatkan kualitas desain equipment. Makalah ini menyajikan studi numeris tiga dimensi (3-D) aliran laminar di sekitar empat silinder tegak fleksibel dalan konfigurasi in-line square. Penelitian difokuskan pada pengaruh spacing ratio (S*x dan S*y), aspect ratio (L/D), dan Reynold Number (Re) terhadap karakteristik aliran tiga dimensi di sekitar silinder. Hasil yang didapat menunjukkan bahwa pada small spacing ratio, nilai koefisien gaya lift (CL) dan koefisien gaya drag (CD) cenderung mengecil karena mendapat pengaruh redaman dari silinder lain, namun kemudian kembali normal pada konfigurasi di atas critical spacing ratio 3.5D. Perpindahan silinder yang terjadi sangat kecil dengan A/D maksimum searah aliran sebesar 0.00053, dan A/D maksimum tegak lurus aliran sebesar 0.0003. Variasi aspect ratio memberikan efek penurunan nilai CL pada downstream cylinder pada spacing ratio 3.5-5. Sedangkan pengaruh variasi Reynold Number yang semakin besar memberikan nilai CD dan CL yang semakin menurun, dan sebaliknya besarnya displacement silinder yang terjadi semakin meningkat. Pada Re=100 dan Re=200, VIV yang terjadi pada upstream cylinder adalah in-line vibrations, sedangkan downstream cylinder mengalami cross-flow vibrations. Pada Re=300, baik upstream maupun downstream cylinder mengalami in-line vibrations.
