MODEL TURBULEN K-epsilon

Sebelum membaca artikel ini lebih lanjut, ada baiknya ada mereview artikel model turbulen secara umum di sini, karena pada artikel ini akan dibahas secara mendalam dan teknis terkait model turbulen k-epsilon yang mungkin akan sedikit berat dipahami jika anda belum mengetahui secara mendasar tentang model turbulen. Pembahasan pada artikel ini juga akan mencakup beberapa hal yang cukup teknis.

Model turbulen k-epsilon yang diajukan oleh Harlow dan Nakayama pada 1968 sejauh ini adalah model turbulen dua persamaan eddy-viscosity yang paling luas digunakan. Popularitasnya karena kapabilitasnya yang cukup baik dan kepraktisanya.

DESKRIPSI MODEL

model persamaan standar k-epsilon dijabarkan secara matematis sebagai berikut:

dimana, 

k = turbulent kinetic energy

epsilon = dissipation rate

rho = massa jenis fluida

vl dan vt = viskositas kinematik laminar dan turbulen

Pk = volumetric production rate dari k akibat tegangan geser

Gb = volumetric production rate dari  k akibat potensi gravitasi

g = vektor gravitasi

sigma = turbulent prandtl number

Sedikit kesalahan yang sering terjadi adalah pembacaan “k” pada k-epsilon yang sebenarnya adalah huruf romawi “kappa”. Penyederhaan menjadi “k” adalah untuk mempermudah penulisan atau kebiasaan pada pembacaanya.

Model turbulen ini dapat diaplikasikan pada daerah dengan bilangan Reynold yang tinggi. Pada daerah sekitar dinding dengan Reynold number yang mendekati nol, dibutuhkan persamaan khusus yang dikenal juga dengan istilah wall fuction, atau low-Reynold-number extension. pada model standar, digunakan pendekatan wall-function.

Namun, perlu diketahui model turbulen ini kurang memuaskan untuk digunakan pada aplikasi:

  • separated flow
  • bouyancy
  • streamline curvature
  • swirl
  • turbulence-driven secondary motions
  • rotasi
  • kompresibilitas
  • adverse pressure gradient, dan
  • axi-symmetrical jets

Meskipun demikian, karena penggunaanya yang luas, maka modifikasi dari model ini juga tersedia untuk meningkatkan kapabilitasnya. Beberapa yang sering dikenal antara lain:

  • Reliasable, RNG, chen-kim dan Yap untuk penggunaan pada separated flow, dan
  • ad hoc Richardson-number modification of Launder untuk curvature, swirl dan rotation

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang model turbulen, klik di sini.

Untuk mempelajari secara umum tentang CFD, klik di sini.

By Caesar Wiratama

aeroengineering.co.id merupakan jasa layanan dibawah CV. Markom dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA. Pelajari selengkapnya di sini.

BEBERAPA SUMBER

  1. F.H.Harlow and P.I.Nakayama, ‘Transport of turbulence energy decay rate’, LA-3854, Los Alamos Science Lab., U. California, USA, (1968).
  2. R.A.Henkes,F.van der Flugt and C.Hoogendoorn, ‘Natural convection in a square cavity with low-Re turbulent fluids’, Int.J.Heat Mass Transfer, Vol.34, p 1543-1557, (1991).
  3. B.E.Launder and D.B.Spalding, ‘The numerical computation of turbulent flows’, Comp. Meth. in Appl. Mech. & Eng., Vol.3, pp 269, (1974).
  4. B.E.Launder, C.H.Priddin and B.R.Sharma, ‘The calculation of turbulent boundary layers on spinning and curved surfaces’, ASME J Fluids Engng., Vol.99, p 321, (1977).
  5. W.Rodi, ‘Examples of calculation methods for flow and mixing in stratified fluids’,J.Geo.Res., Vol.92, No.C5, p 5305, (1987).

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id 0815-4806-5205

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *