Claim Missing Document
Check
Articles

Numerical Study of Three-Dimensional Flow in a Negative Pressure Isolation Room with One Inlet and Two Outlets Ventilation Configurations with Variations in Bed Positions and Variations in Outlets Pressure Differences Wawan Aries Widodo; Rifqi Amin Muhlis
JMES The International Journal of Mechanical Engineering and Sciences Vol 7, No 2 (2023)
Publisher : LPPM, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j25807471.v7i2.10673

Abstract

Designing the negative pressure isolation room need good ventilation planning. The design of the ventilation system must make every part of the room well circulated so that the air does not stagnate. In addition, the air must not be short-circuited between the inlet and outlet. Aspects of the comfortability of the patient must be considered including temperature, velocity and air pressure in the room. By doing simulation, it is expected that the optimal flow characteristics can be known in order to maintain the air condition of the isolation room at a low infection level and the patient in the room still feels comfortable. The method used in this research is a three-dimensional numerical study in a negative pressure isolation room with a size of 6 m x 8 m x 3 m. Variations carried out in this study are position of the patient's bed and difference in the outlet pressure of -2.5Pa, -5 Pa, -8 Pa, -15 Pa, respectively. The boundary conditions at the inlet uses a mass flow inlet type with a mass rate at 0.5642 kg/s (12 ACH ) and at the outlets use a pressure outlet type. The results obtained from this study are that the outlet pressure variation of -5 Pa is the best variation because it can create a negative pressure room according to existing standards and also patient still fell comfort because the room pressure is not too negative. The configuration of the isolation room with one bed has better airflow characteristics than the isolation room with two beds because there is no air stagnation in the area above the bed. Patient comfort can be maintained because the speed in the bed area is less than 0.2 m/s, the temperature near the bed is less than 28 oC, and the room pressure does not reach -1mmHg or -133 Pa (Gauge Pressure).
Numerical Study of Three-Dimensional Flow Characteristics in Isolation Rooms with Negative Pressure Differences Wawan Aries Widodo; Satryo Fadhian Shidqi Nugroho
JMES The International Journal of Mechanical Engineering and Sciences Vol 7, No 2 (2023)
Publisher : LPPM, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j25807471.v7i2.10675

Abstract

This paper will discuss computational fluid dynamics (CFD) modeling regarding a patient isolation room design with negative pressure. This model was made after conducting independence tests and validation data on several existing room designs. The room design is simulated with variations in pressure differences -2.5 Pa, -5 Pa, -8 Pa, and -15 Pa, respectively, and variations in the position of one bed and two beds. The results show that the stagnation flow that occurs in the isolation room with a two-bed configuration is a lot happens and in a dangerous position than the stagnation flow that occurs in the isolation room with a one-bed configuration. The greater the pressure difference used, the more uniform the pressure in the room. The conclusion is that the distribution of pressure difference variations has the same trend on the velocity and temperature distribution graph, then the pressure difference variation of -15 Pa has the best pressure distribution. Variations in bed position configuration affect the characteristics of airflow in the room. The velocity, pressure, and temperature along the bed are still within the patient's comfort limit.
Studi Numerik Aliran Melintas Airfoil Simetris dan Silinder Sirkular yang Tersusun Tandem Pribadi, Teuku Muhammad Burhanissulthan; Widodo, Wawan Aries
Jurnal Teknik ITS Vol 12, No 3 (2023)
Publisher : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat (DRPM), ITS

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j23373539.v12i3.123314

Abstract

Selama beberapa dekade terakhir, studi tentang aliran incompressible yang melewati benda tegar berbentuk silinder sirkular, yang termasuk dalam kategori aliran eksternal, telah difokuskan oleh para peneliti. Adverse Pressure Gradient (APG), yang merupakan karakteristik dari silinder sirkular, telah menjadi fokus utama penelitian ini, di mana terjadinya transisi lapis batas laminar menjadi turbulen pada aliran fluida dapat dipercepat oleh gradien tekanan ini. Aliran fluida di sekitar benda padat yang mengalir melalui fluida, yang dikenal sebagai aliran eksternal viscous, menjadi objek penting dalam studi mekanika fluida karena terbentuknya gaya hambat yang signifikan akibat separasi aliran yang terjadi lebih awal pada fluida yang melintasi silinder. Semakin cepat terjadinya separasi aliran, semakin besar pula wake yang terbentuk sehingga drag force semakin meningkat. Untuk mengurangi drag force, upaya dilakukan untuk memanipulasi medan aliran secara pasif. Metode pengendalian aliran pasif yang diterapkan dalam penelitian ini adalah dengan menempatkan benda pengganggu pada bagian upstream dari bluff body. Simulasi numerik dilakukan dalam penelitian ini dengan menggunakan metode aliran pasif, di mana satu buah bodi pengganggu berbentuk airfoil dengan variasi NACA0012, 0018, dan 0024, serta variasi angle of attack α= 5˚, 0˚, dan -5˚ ditempatkan di depan satu buah silinder sirkular. Jarak antara trailing edge airfoil dan diameter cylinder circular disusun dengan perbandingan jarak longitudinal (S/D) = 1. Penelitian secara numerik menggunakan solver dua dimensi (2D) unsteady flow dengan turbulence viscous model k-ω Shear Stress Transport. Hasil yang diperoleh menunjukkan adanya reduksi gaya hambat yang terjadi dengan penambahan bodi penggangu airfoil NACA0024. Pada α = 0˚ reduksi gaya hambar yang terjadi sebesar sebesar 30,17%, sedangkan pada α = -5˚ reduksi gaya hambat yang terjadi sebesar 31,77%.
Studi Eksperimental Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular Tunggal dengan Penambahan Airfoil NACA0012; NACA0018; NACA0024 di Belakang Silinder Sirkular Utama pada Jarak Longitudinal (S/D) 1.6 Hafizah, Nivana; Widodo, Wawan Aries
Jurnal Teknik ITS Vol 12, No 3 (2023)
Publisher : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat (DRPM), ITS

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j23373539.v12i3.127413

Abstract

pengetahuan yang fenomenanya kerap berkaitan dengan kehidupan manusia. Salah satunya fenomena aliran fluida melintasi suatu bluff body. Dalam aplikasi engineering fenomena ini memegang peranan penting seperti pada konstruksi pipa bawah laut, jembatan, dan tube pada heat exchanger. Bluff body dapat menghasilkan wake yang besar, salah satunya adalah silinder. Silinder memilki profil geometri yang bersifat strong adverse pressure yang menghasilkan wake yang besar sehingga berdampak pada dihasilkannya gaya hambat (drag) yang besar pada silinder. Oleh karena itu perlu untuk dilakukan pengurangan gaya hambat pada silinder dengan penambahan bodi pengganggu atau biasa disebut dengan metode passive flow control. Eksperimental ini dilakukan pada sub-sonic wind tunnel berdimensi (H = 200 mm; W = 200 mm; L = 2000 mm), silinder sirkular utama berdiameter (D = 36 mm) dengan penambahan airfoil dengan chord length (c = 36 mm). Variasi simetris airfoil (NACA0012, NACA0018, NACA0024) dengan variasi jarak longitudinal (S/D) 1.6 pada bilangan Reynolds 2.01 x ????????????. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan penambahan airfoil di belakang silinder sirkular tunggal mampu mereduksi gaya drag yang bekerja pada silinder sirkular utama. Reduksi gaya drag ini diindikasikan oleh penurunan koefisien drag pressure ( ????????????) pada silinder sirkular utama. Pada eksperimen ini, didapatkan reduksi koefisien drag pressure ( ????????????) paling optimal terjadi pada konfigurasi dengan airfoil NACA0024
Studi Eksperimental Pengaruh Penambahan Bodi Pengganggu Berupa Airfoil NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024 di Belakang Silinder Sirkular Utama Akbar, Aldiva Syawallad; Widodo, Wawan Aries
Jurnal Teknik ITS Vol 12, No 3 (2023)
Publisher : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat (DRPM), ITS

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j23373539.v12i3.129258

Abstract

Mekanika fluida merupakan salah satu ilmu pengetahuan yang dekat dengan manusia. Karena adanya perhitungan yang sering dilakukan guna mengetahui karakteristik aliran. Salah satunya adalah karakteristik aliran fluida melewati sebuah silinder sirkular yang merupakan salah satu jenis dari bluff body. Bluff body dapat menghasilkan wake yang besar, dimana wake tersebut mampu membentuk gaya drag yang besar juga. Maka dari itu perlu adanya pengurangan gaya drag yang terjadi dengan cara penambahan bodi pengganggu. Penelitian ini membahas tentang pengaruh penambahan bodi pengganggu pada sebuah silinder sirkular yang tersusun tandem. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dengan sub-sonic wind tunnel berpenampang octagonal. Benda uji yang digunakan berupa silinder sirkular dengan diameter D = 36 mm dengan menggunakan dosi pengganggu NACA 0012, NACA 0018, dan NACA 0024 berdiameter c = 36 mm di sisi belakang silinder upstream. Pengukuran pada penelitian ini menggunakan pitot static tube, wall-pressure tap dan inclined manometer. Pengujian ini dilakukan dengan variasi jarak antara silinder utama dengan rasio S/D = 0,2 hingga 1,4 dengan menggunakan bilangan Reynolds (Re = 2,01x104) untuk mendapatkan coefficient pressure (Cp), Coefficient Drag Pressure (CDP) yang lebih optimal dengan menggunakan jarak rasio yang berbeda pada jarak (S/D) serta dapat menghitung Coefficient Lift Pressure (CLP). Hasil yang diperoleh dari penambahan bodi pengganggu airfoil NACA 0024 pada jarak (S/D) 0,2 dapat mereduksi koefisien drag pressure (CDP) paling efektif sebesar 16%. Sedangkan reduksi koefisien drag pressure (CDP) terendah terjadi pada silinder dengan penambahan bodi pengganggu berupa airfoil NACA 0012 pada jarak (S/D) 1,4 sebesar 9%. Pada penambahan bodi pengganggu berupa airfoil NACA 0012, NACA 0018, dan NACA 0024 pada seluruh variasi jarak didapat reduksi sebesar 44%, 48% dan 54%. Reduksi gaya drag paling efektif pada variasi penambahan bodi pengganggu dengan airfoil NACA 0024.
Studi Numerik Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular dengan Bodi Pengganggu Airfoil NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024 yang Tersusun Tandem Ilmi, Innastya Hafshah Irbatul; Widodo, Wawan Aries
Jurnal Teknik ITS Vol 12, No 3 (2023)
Publisher : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat (DRPM), ITS

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j23373539.v12i3.129963

Abstract

Penelitian ini dilakukan secara numerik dengan penambahan bodi pengganggu berupa airfoil dengan tiga macam NACA yang memiliki angle of attack 5˚ yaitu NACA 0012; NACA 0018; NACA 0024 ditempatkan di depan silinder sirkular (D = 36 mm) sisi upstream dengan variasi jarak S/D = 0,2 ; 0,6 ; 1 ; 1,4 . Simulasi numerik ini menggunakan CFD solver FLUENT 2023 R1 Student Version dengan pemodelan 2D-unsteady flow dan turbulence viscous model k-ω Shear Stress Transport. Penelitian numerik ini dilakukan pada bilangan Reynolds sebesar 2,01 x 104. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengurangi gaya hambat dan hasil yang diperoleh dari penambahan bodi pengganggu airfoil NACA 0012 pada jarak S/D = 1,4 dapat mereduksi koefisien drag secara optimal sebesar 28,4%. Sedangkan reduksi koefisien drag terendah terjadi pada NACA 0018 dengan jarak S/D = 1 yaitu sebesar 11%.
Studi Ekperimental Karakteristik Aerodinamik Aliran Melintasi Silinder Sirkular dengan Bodi Pengganggu Airfoil Simestris NACA 0012, NACA 0018, dan NACA 0024 Reiza, Muhammad Naufal; Widodo, Wawan Aries
Jurnal Teknik ITS Vol 13, No 1 (2024)
Publisher : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat (DRPM), ITS

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j23373539.v13i1.132503

Abstract

Penelitian ini membahas tentang pengaruh penambahan bodi pengganggu airfoil di diepan silinder sirkular. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental pada silinder sirkular (D = 36 mm) dengan disturbance body berupa airfoil (NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024) dengan angle of attack sebesar 5° diletakkan didepan silinder sirkular dalam sub-sonic wind tunnel berukuran (h = 200 mm, z = 200 mm, x = 2000 mm), yang diuji dengan variasi jarak S/D = 1,6 ; 2,0 ; 2,4 ; 2,8. Dalam penelitian ini, tekanan diukur menggunakan pressure taps yang dipasang pada permukaan silinder sirkular, sementara profil kecepatan diukur menggunakan pitot static tube yang terletak di belakang silinder sirkular. Pada penelitian eksperimental ini diperoleh reduksi koefisien drag pressure (CDP) paling besar terjadi pada silinder sirkular dengan penambahan bodi pengganggu berupa airfoil NACA 0024 pada variasi jarak longitudinal (S/D) = 1,6 sebesar 16,3%. Kemudian didapatkan pula reduksi koefisien drag pressure (CDP) paling rendah yaitu terjadi pada silinder sirkular dengan bodi pengganggu airfoil NACA 0012 dengan variasi jarak longitudinal (S/D) = 2,8 sebesar 1,2%. Berdasarkan grafik distribusi profil kecepatan dibelakang silinder sirkular didapatkan bahwa defisit momentum paling kecil terjadi pada konfigurasi jarak (S/D) = 1,6 dan NACA 0024. Sedangkan pada jarak (S/D) = 2,8 dan NACA 0012 menunjukkan defisit momentum paling besar. Semakin besar defisit momentum yang dihasilkan maka semakin besar wake yang terbentuk sehingga gaya drag yang terjadi pada silinder sirkular semakin besar, begitu juga sebaliknya.
Studi Numerik Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular dengan Penempatan Airfoil NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024 di Belakang Silinder Hutagalung, Sylvia; Widodo, Wawan Aries
Jurnal Teknik ITS Vol 13, No 1 (2024)
Publisher : Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat (DRPM), ITS

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j23373539.v13i1.142096

Abstract

Salah satu fenomena yang sedang diteliti saat ini adalah aliran fluida yang melintasi susunan bluff body berbentuk silinder. Konsep boundary layer yang ditemukan oleh Ludwig Prandtl pada tahun 1904 menjadi dasar berkembangnya para peneliti melakukan analisis dan kajian mengenai topik bluff body tersebut. Penerapan bluff body pada umumnya menggunakan geometri berupa bentuk sirkular atau elips. Dalam penelitian Ludwig Prandtl, boundary layer yang terbentuk di sekitar aliran fluida dekat permukaan menyebabkan gesekan yang signifikan. Contoh pengaplikasian dalam kehidupan sehari-hari meliputi aerodinamika yakni seperti pada pesawat terbang, hidrodinamika yakni seperti aliran pada di dalam atau di luar pipa saluran air atau heat exchanger, dan sebagainya. Dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, hasilnya menunjukkan bahwa adanya gaya hambat yang timbul pada aliran tersebut, maka dari itu dilakukan penelitian dengan metode numerik untuk mengurangi gaya hambat pada silinder sirkular dengan penambahan airfoil di belakang silinder sirkular. Penelitian dilakukan dengan software Fluent 2021 R2 menggunakan diameter silinder sirkular, D = 36 mm dan chord length (c) sama sebesar 36 mm. Bilangan Reynolds sebesar, Re = 2.01x104 . Variasi yang digunakan pada penelitian ini adalah variasi jenis airfoil (NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024) dengan variasi jarak dari trailing edge silinder sirkular utama terhadap leading edge airfoil (S/D = 1). Untuk penelitian secara numerik menggunakan solver dua dimensi (2D) unsteady flow dengan turbulance viscous model k-ω Shear stress transport. Dari hasil simulasi diperoleh bahwa adanya penambahan airfoil di belakang silinder sirkular dapat mereduksi koefisien drag (C_D). Didapatkan reduksi koefisien drag (C_D) paling efektif dihasilkan pada konfigurasi NACA 0012 sebesar 18,5%. Sedangkan reduksi koefisien drag (C_D) terendah dihasilkan pada konfigurasi NACA 0024 sebesar 16,5%.
The Shear Layer of I-53° Type Cylinder as Passive Control for Main Cylinder Drag Force Modification: A Numerical Analysis Louis, Hendri; Sakti, Gunawan; Widodo, Wawan Aries; Aisyah, Imaniar Fitri
JMES The International Journal of Mechanical Engineering and Sciences Vol 8, No 2 (2024)
Publisher : LPPM, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Indonesia

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.12962/j25807471.v8i2.15014

Abstract

Numerous engineering disciplines have conducted a substantial study on cylinder-flowing airflow. There are several engineering uses for this flow arrangement, and it remains one of the primary research issues in aerodynamics. Due to the separation of the flow passing through the cylinder, the circular cylinder shows a significant dynamic drag. Ansys Fluent® was used in this study to construct the aerodynamic forces of the central cylinder and its disturbance in laminar flow in 2D. This investigation was conducted using the main cylinder with a diameter of 60 mm, an I-53o type disturbance cylinder, a space of s/D=1.375 between the two cylinders' central points, and a Reynolds number Re = 5.3 × 104 at velocity U = 14 m/s. The transition k-kl-ω (3 eqn) turbulence model was used in this simulation. By comparing various measuring parameters between single and tandem cylinders, this study showed that tandem cylinders offer good aerodynamic performance. The investigated measurement parameter is the coefficient of pressure (Cp), representing the degree of separation delay surrounding the central cylinder. The lift coefficient (CL) reduces by 15%, the coefficient of drag (CD) drops by 46.95%, and the appearance of the pressure and wind speed contours depicted the separation delay and decrease in pressure drag.
Improving poultry system in close house cage through advanced HVAC design: A Review of evaporative cooling pads and energy efficiency in broiler cages Lillahulhaq, Zain; Widodo, Wawan Aries; Sutardi, Sutardi; Hakim, Luthfi; Nugroho, Anton
Mechanical Engineering for Society and Industry Vol 4 No 3 (2024): Special Issue on Technology Update 2024
Publisher : Universitas Muhammadiyah Magelang

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.31603/mesi.12689

Abstract

Improving the quality and quantity of livestock production can be achieved by creating a comfortable and safe environment for animals. The use of closed-house pens is one of the methods employed to control temperature, humidity, airflow, and the cleanliness of the living space for animals. Close-house pens are equipped with Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC), including the combination of an Evaporative Cooling Pad (ECP) and an exhaust fan. The characteristics of the shape and material composition of the ECP components influence pressure drop and the flow pattern entering the room. This research focuses on reviewing papers related to the development of numerical simulation studies of close-house pens and ECP. The design of numerical simulations and the selection of boundary conditions enhance the precision and error level of predicting fluid flow distribution in closed-house cages. In addition to numerical simulations, the application of energy management calculations provides recommendations regarding the combination of HVAC design and environmental control parameters that need to be considered.