Penulis: Riqy Rizqyandra – CAE Engineer PT Optimaxx Prima Teknik (2023)

PENDAHULUAN

Sloshing merupakan gerakan fluida kesana kemari di dalam tangki bahan bakar. Sloshing dapat menyebabkan getaran yang berlebihan di dalam tangki bahan bakar. Sloshing juga dapat menyebabkan beban berlebihan pada tangki bahan bakar sehingga menyebabkan ketidakstabilan pada kendaraan saat sedang melaju.

Pada tulisan kali ini, penulis akan mensimulasikan sloshing pada tangki bahan bakar. Terdapat dua jenis tangki yang akan disimulasi yaitu tangki tanpa baffle dan tangki dengan baffle. Baffle merupakan sekat di dalam tangki yang berfungsi untuk meredam getaran sloshing. Baffle juga dapat memperkecil beban pada permukaan dalam tangki. Tujuan dari simulasi ini untuk membandingkan beban yang diterima permukaan dalam tangki saat pakai baffle dan tidak pakai baffle. Simulasi ini berdasarkan referensi journal pada bagian bawah blog.

PRE-PROCESSING

Ukuran tangki yang disimulasi bisa dilihat pada gambar 2. Gambar 2 menunjukan lokasi tekanan yang akan dicari pada simulasi. Lokasi tekanan yang diambil pada bagian tengah tangki. Ketinggian cairan sebesar 50% dari tinggi tangki. Rasio tinggi baffle dengan tinggi cairan sebesar 0.8.

Pembuatan mesh dilakukan pada software Ansys Meshing. Mesh yang digunakan berupa structured hexahedral mesh.

SETUP

Aktifkan transient karena kita akan melihat proses sloshing seiring berjalannya waktu. Gaya berat dari cairan juga perlu diperhitungkan, maka dari itu gravitasi harus diaktifkan ke arah -y. Sesuai dengan referensi journal,tangki hanya digerakan pada arah x saja. Perlu membuat gerakan tangki menggunakan expression. Persamaan gerak dapat dilihat pada gambar 6. Persamaan tersebut merupakan gerak harmonis. Yang kita gunakan adalah persamaan percepatan. Persamaan percepatan tersebut dibuat di expression. Expression tersebut akan dimasukkan ke gravitational acceleration pada arah x.

Sesuai dengan referensi journal, cairan yang digunakan merupakan kerosene (bahan bakar pesawat terbang). Aktifkan Volume of Fluid Multiphase Model. Karena kerosene dan udara tidak saling bercampur, gunakan sharp interface. Nilai surface tension kerosene dapat mudah dicari di internet atau textbook, disini penulis menggunakan 0.03 N/m.

Untuk bisa memonitor nilai tekanan seperti pada gambar 2, maka diperlukan membuat point surface seperti pada gambar di atas. Total point surface yang perlu dibuat berjumlah 5. Lokasi point surface juga sesuai dengan gambar 2. Buat static pressure report definition pada ke-5 point surfaces tersebut.

POST-PROCESSING

Gambar 13 dan gambar 14 menunjukan perbedaan pola gerakan kerosene di dalam tangki dengan dan tanpa baffle. Bisa dilihat bahwa dengan diberinya baffle maka gerakan kerosene di dalam tangki bisa lebih diredam. Pola gerakan pada gambar 14 lebih chaos dibandingkan pola gerakan pada gambar 13. Dengan teredamnya gerakan kerosene maka tekanan yang diberikan kerosene ke tangki dapat diredam seperti grafik di bawah.

Gambar 15 menunjukan hasil simulasi tekanan yang diberikan kerosene ke dinding tangki dengan dan tanpa baffle. Dari gambar 15 menunjukan bahwa dengan diberi baffle maka tekanan yang diberikan kerosene di dalam tangki dapat di redam. Untuk dapat meredam tekanan lebih kecil lagi, hal yang dapat dilakukan adalah dengan menambah jumlah baffle dan mereyakasa bentuk baffle.

Gambar 16 menunjukan hasil pembacaan sensor tekanan pada semua pressure point. Bisa dilihat pada terdapat perbedaan yang cukup kecil antara hasil simulasi dan eksperimen.

Referensi

Erzan Topçu, E.; Kılıç, E. A Numerical Investigation of Sloshing in a 3D Prismatic Tank with Various Baffle Types, Filling Rates, Input Amplitudes and Liquid Materials. Appl. Sci. 2023, 13, 2474. https://doi.org/10.3390/app13042474 

Tutorial youtube sloshing : https://www.youtube.com/watch?v=n8AF-aHCcnE&t=1973s&pp=ygUeb3B0aW1heHggcHJpbWEgdGVrbmlrIHNsb3NoaW5n