Perpustakaan Digital ITB

Studi ini mempelajari fenomena interaksi fluida dengan struktur flapping fin yang dimodelkan sebagai pelat lentur seragam dan berfokus pada karakter respon dinamik dari pelat. Dalam studi ini digunakan aplikasi komersial berbasis metode elemen hingga atau finite element method (FEM) untuk menganalisis karakteristik dari dinamika struktur dan metode volume hingga finite volume method (FVM) untuk menganalisis fluida. FEM dan FVM dikopling menggunakan skema dua arah, sebagai contoh, hasil analisis fluida distribusi tekanan sepanjang pelat ditransfer ke hasil analisis dinamika struktur, dan sebaliknya hasil analisis dinamika struktur deformasi dari struktur ditransfer ke hasil analisis fluida. Pada tahap awal, dilakukan analisis pelat lentur seragam menggunakan analisis modal untuk mendapatkan nilai frekuensi natural dan modus getar pada kondisi vakum tanpa fluida dan gaya eksternal. Frekuensi natural yang didapatkan pada modus getar fundamental memiliki kemiripan dengan hasil yang didapatkan dari hasil eksperimen dengan perbedaan nilai kurang dari 1%. Model pelat lentur seragam disimplifikasi menjadi pelat kaku seragam dengan pegas yang terpasang pada ujung pelat, nilai kekakuan dari pegas diatur sedemikian rupa sehingga frekuensi natural dari modus fundamental memiliki nilai yang sama dengan pelat lentur seragam. Namun, analisis modal tidak dapat digunakan ketika struktur dipengaruhi dengan fluida terutama air, sehingga digunakan mekanisme pemberian eksitasi berupa impuls. Kedua model pelat disimulasikan ketika berada dalam pengaruh udara dan air. Berdasarkan hasil simulasi, terjadi peluruhan amplitudo yang signifikan dari respon dinamik kedua model pelat, sedangkan frekuensi natural hanya memiliki perbedaan di bawah 1% ketika struktur dipengaruhi fluida dan ruang vakum. Sebaliknya, densitas air bernilai lebih tinggi dibandingkan dengan udara, sehingga efek inersia atau yang biasa dikenal dengan ”massa tambahan” dari air bernilai lebih besar dan menyebabkan pergeseran fasa dari respon dinamik yang selanjutnya akan menyebabkan perubahan nilai frekuensi resonansi pelat. Dari hasil pengamatan, didapatkan kesimpulan bahwa pendekatan numerik terutama pemodelan fungsi waktu tidak dapat menangkap efek dari inersia, sehingga dibutuhkan model diskritisasi waktu dengan orde yang lebih tinggi, setidaknya orde dua. Sehingga, disarankan penelitian lanjutan yang berfokus pada model dari skema diskritisasi dari fungsi waktu.