Studi Awal Fenomena Osilasi Antarmuka Air-Udara pada Pipa Vertikal dan Hubungannya dengan Frekuensi Osilasi dan Level Getaran

https://doi.org/10.22146/jmdt.73688

Sucipto Sucipto(1*), I Made Miasa(2), Adhika Widyaparaga(3), Hendro Prakarso(4)

(1) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.
(2) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.
(3) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.
(4) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.
(*) Corresponding Author

Abstract


Fluida dapat digunakan untuk meneruskan energi mekanika namun hal tersebut tergantung pada beberapa parameter tertentu yaitu stabilitas dan tegangan permukaan fluida yang dipengaruhi oleh gaya tarik-menarik antar molekul. Dari proses transfer energi mekanika tersebut, studi awal untuk mengetahui pengaruh osilasi antarmuka air-udara akibat dari instabilitas antarmuka fluida pada pipa dilakukan. Pipa vertikal dan plunger diinstalasi secara aksial dengan permanent magnet exciter yang menerima input sinyal dari tone generator yang telah dikuatkan oleh power amplifier. Amplitudo dan frekuensi osilasi tertentu dari exciter diinvestigasi untuk menjelaskan fenomena instabilitas antarmuka fluida, yang dapat terlihat secara visual, akibat dari level getaran amplitudo tertentu yang diukur dengan menggunakan accelerometer. Grafik antara input frekuensi osilasi dengan amplitudo getaran pada saat terjadi instabilitas antarmuka fluida dibuat dengan pengambilan data level amplitudo getaran dengan rentang frekuensi dari 6 – 50 Hz dengan variasi diameter dalam pipa 40mm dan 50mm serta variasi volume 10-50 mL. Hasil pengukuran pada pipa dengan diameter dalam 40mm maupun 50mm menunjukkan bahwa dari setiap frekuensi yang diuji memiliki level amplitudo getaran yang unik untuk memicu terjadinya fenomena instabilitas antarmuka. Secara umum, bertambahnya frekuensi menyebabkan level amplitudo getaran yang dibutuhkan hingga memicu instabilitas cenderung menurun. Level amplitudo getaran yang dibutuhkan juga menurun seiring bertambahnya volume pada diameter pipa yang sama. Pipa dengan diameter dalam yang lebih besar, dalam penelitian ini 50 mm, membutuhkan amplitudo getaran yang lebih tinggi untuk menyebabkan instabilitas antarmuka dibanding pipa dengan diameter dalam 40 mm.


Keywords


frekuensi osilasi; level getaran; instabilitas antarmuka fluida; tegangan permukaan; mekanika fluida

Full Text:

PDF


References

Domjan, J., Vass, P., Hirsch, E., Szabo, E., Pantea, E., Andersen, S. K., Vigh, T., Verreck G., Marosi, G., Nagy, Z. K. (2020) Monoclonal antibody formulation manufactured by high-speed electrospinning, International Journal of Pharmaceutics, vol. 591.

Drazin, P. G. (2002). Introduction to hydrodynamic stability. Cambridge texts in applied mathematics, Cambridge University Press.

Ishikawa, S., Kondou, T., Matsuzaki, K., Nagano, S., (2011) Nonlinear Pressure Wave Analysis by Concentrated Mass Model (4th Report, Modeling of Elastic Pipe Element). Journal of System Design and Dynamics, vol. 5, no. 6, pp. 1388-1401, 2011.

Ishikawa S., Kondou, T., Matsuzaki, K., Yamamura, S., (2016). “Analysis of nonlinear shallow water waves in tank by concentrated mass model,” Journal of Sound and Vibration 371, pp 171-182.

Jing, W., Feng, H., Cheng, X., (2019). Dynamic Responses of Liquid Storage Tanks Caused by Wind and Earthquake in Special Environment, Applied sciences, 9(11):2376.

Komoda, Y., Tomimasu, F., Hidema, R., Suzuki, H. (2019) Frequency analysis of torque variation of a rotationally reciprocating impeller using newtonian and viscoelastic fluids,” Chemical engineering research and design, vol. 142, pp. 327-335.

Lindley, J. A. (1991). Mixing processes for agricultural and food materials: Part 2, highly viscous liquids and cohesive materials. Journal of Agricultural Engineering Research, vol. 48, pp. 229-247, January-April.

Romanelli, A. (2019). The Fluidyne engine. American Journal of Physics 87, January.

Rosseburg, A., Fitschen, J., Wutz, J., Wucherpfennig, T., Schlüter M. (2018). Hydrodynamic inhomogeneities in large scale stirred tanks – Influence on mixing time, Chemical Engineering Science, vol. 188, pp. 208-220.

Smoker, J., Nouh M., Aldraihem O., Baz, A. (2012). Energy harvesting from a standing wave thermoacoustic-piezoelectric resonator. Journal of Applied Physics 111, 104901.

West, C. D. (1983). Liquid piston Stirling engines, Van Nostrand Reinhold, New York.



DOI: https://doi.org/10.22146/jmdt.73688

Article Metrics

Abstract views : 498 | views : 397

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.