<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.2 20190208//EN" "https://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.2/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
  <front>
    <article-meta>
      <title-group>
        <article-title>CFD Simulation Reveals Pressure Drop in Pipe Flow System</article-title>
        <subtitle>Simulasi CFD Mengungkap Penurunan Tekanan pada Sistem Aliran Pipa</subtitle>
      </title-group>
      <contrib-group content-type="author">
        <contrib contrib-type="person">
          <name>
            <surname>Yunus</surname>
            <given-names>Muhamad Ridwan</given-names>
          </name>
          <email>aliakbar@umsida.ac.id</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="person">
          <name>
            <surname>Akbar</surname>
            <given-names>Ali</given-names>
          </name>
          <email>aliakbar@umsida.ac.id</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="person">
          <name>
            <surname>Firdaus </surname>
            <given-names>Rachmat</given-names>
          </name>
          <email>aliakbar@umsida.ac.id</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="person">
          <name>
            <surname>Mauliana </surname>
            <given-names>Metatia Intan \</given-names>
          </name>
          <email>aliakbar@umsida.ac.id</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff-1">
        <institution>Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo</institution>
        <country>Indonesia</country>
      </aff>
      <aff id="aff-2">
        <institution>Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo</institution>
        <country>Indonesia</country>
      </aff>
      <aff id="aff-3">
        <institution>Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo</institution>
        <country>Indonesia</country>
      </aff>
      <aff id="aff-4">
        <institution>Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo</institution>
        <country>Indonesia</country>
      </aff>
      <history>
        <date date-type="received" iso-8601-date="2026-05-01">
          <day>01</day>
          <month>05</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
    <pub-date pub-type="epub"><day>30</day><month>04</month><year>2026</year></pub-date></article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec-1">
      <title>Numerical Simulation of Boundary Layer Flow in Straight Pipes [Simulasi Numerik Boundary Layer Pada Aliran Di Dalam Pipa Lurus]</title>
      <p>Muhamad Ridwan Yunus<sup>1)</sup>, Ali Akbar <sup>*,2)</sup>, Rachmat Firdaus <sup>3)</sup>, Metatia Intan Mauliana <sup>4)</sup></p>
      <p>
        <italic>
          <sup>1)</sup>
        </italic>
        <italic>Program</italic>
        <italic>Studi</italic>
        <italic>Teknik</italic>
        <italic>Mesin,</italic>
        <italic>Universitas</italic>
        <italic>Muhammadiyah</italic>
        <italic>Sidoarjo,</italic>
        <italic>Indonesia</italic>
      </p>
      <p>
        <italic>
          <sup>2)</sup>
        </italic>
        <italic>Program</italic>
        <italic>Studi</italic>
        <italic>Teknik</italic>
        <italic>Mesin,</italic>
        <italic>Universitas</italic>
        <italic>Muhammadiyah</italic>
        <italic>Sidoarjo,</italic>
        <italic>Indonesia</italic>
      </p>
      <p>
        <italic>
          <sup>3)</sup>
        </italic>
        <italic>Program</italic>
        <italic>Studi</italic>
        <italic>Teknik</italic>
        <italic>Mesin,</italic>
        <italic>Universitas</italic>
        <italic>Muhammadiyah</italic>
        <italic>Sidoarjo,</italic>
        <italic>Indonesia</italic>
      </p>
      <p>
        <italic>
          <sup>4)</sup>
        </italic>
        <italic>Program</italic>
        <italic>Studi</italic>
        <italic>Teknik</italic>
        <italic>Mesin,</italic>
        <italic>Universitas</italic>
        <italic>Muhammadiyah</italic>
        <italic>Sidoarjo,</italic>
        <italic>Indonesia</italic>
      </p>
      <p>*Email Penulis Korespondensi: <ext-link xlink:href="mailto:aliakbar@umsida.ac.id">aliakbar@umsida.ac.id</ext-link></p>
      <p>
        <bold>
          <italic>Abstract</italic>
        </bold>
        <italic>. This study aims to analyze the development of the boundary layer in fluid flow in a straight pipe. The boundary layer</italic>
        <italic>is</italic>
        <italic>a</italic>
        <italic>thin</italic>
        <italic>layer</italic>
        <italic>near</italic>
        <italic>the</italic>
        <italic>pipe</italic>
        <italic>wall</italic>
        <italic>that</italic>
        <italic>experiences</italic>
        <italic>the</italic>
        <italic>influence</italic>
        <italic>of</italic>
        <italic>intimidation,</italic>
        <italic>thus</italic>
        <italic>affecting</italic>
        <italic>the</italic>
        <italic>flow</italic>
        <italic>distribution velocity. The study was conducted numerically using CFD (Computational Fluid Dynamics) software by utilizing ANSYS Fluent to solve the Navier-Stokes equations. The fluid flow described is water with a variation of kece. The simulation results show that the boundary layer thickness increases with the length of the</italic>
        <italic>pipe due to the effects that occur on the wall. In addition, the velocity profile shows a transition from plug flow conditions near the inlet to a parabolic</italic>
        <italic>profile</italic>
        <italic>in</italic>
        <italic>laminar</italic>
        <italic>flow</italic>
        <italic>and</italic>
        <italic>a</italic>
        <italic>logarithmic</italic>
        <italic>profile</italic>
        <italic>in</italic>
        <italic>turbulent</italic>
        <italic>flow.</italic>
        <italic>These</italic>
        <italic>findings</italic>
        <italic>provide</italic>
        <italic>important</italic>
        <italic>insights in designing piping systems, especially in improving flow efficiency and minimizing pressure losses.</italic>
      </p>
      <p><bold><italic>Keyword</italic></bold><bold><italic>–</italic></bold><italic>Numerical</italic><italic>Simulation</italic>; <italic>Boundary</italic><italic>Layer</italic>; <italic>Computational</italic><italic>fluid</italic><italic>dynamics</italic>; <italic>Ansys</italic><italic>Fluent</italic></p>
      <p>
        <bold>
          <italic>Abstrak</italic>
        </bold>
        <italic>.</italic>
        <italic>Penelitian</italic>
        <italic>ini</italic>
        <italic>bertujuan</italic>
        <italic>untuk</italic>
        <italic>menganalisis</italic>
        <italic>perkembangan</italic>
        <italic>boundary</italic>
        <italic>layer</italic>
        <italic>pada</italic>
        <italic>aliran</italic>
        <italic>fluida</italic>
        <italic>di</italic>
        <italic>dalam</italic>
        <italic>pipa</italic>
        <italic>lurus. Boundary layer merupakan lapisan tipis di dekat dinding pipa yang mengalami pengaruh gesekan, sehingga memengaruhi distribusi kecepatan aliran. Studi dilakukan secara numerik menggunakan perangkat lunak CFD (Computational Fluid Dynamics) dengan memanfaatkan ANSYS Fluent untuk menyelesaikan persamaan Navier- Stokes. Aliran fluida yang dianalisis adalah udara dengan kecepatan inlet 0.315 m/s. Hasil simulasi menunjukkan bahwa ketebalan boundary layer meningkat seiring dengan panjang pipa akibat efek gesekan dinding. Selain itu, profil</italic>
        <italic>kecepatan</italic>
        <italic>menunjukkan</italic>
        <italic>profil</italic>
        <italic>parabola</italic>
        <italic>pada</italic>
        <italic>aliran</italic>
        <italic>laminar.</italic>
        <italic>Temuan</italic>
        <italic>ini</italic>
        <italic>memberikan</italic>
        <italic>wawasan</italic>
        <italic>penting</italic>
        <italic>dalam perancangan</italic>
        <italic>sistem</italic>
        <italic>perpipaan,</italic>
        <italic>terutama</italic>
        <italic>dalam</italic>
        <italic>meningkatkan</italic>
        <italic>efisiensi</italic>
        <italic>aliran</italic>
        <italic>dan</italic>
        <italic>meminimalkan</italic>
        <italic>rugi-rugi</italic>
        <italic>tekanan.</italic>
      </p>
      <p><bold><italic>Kata</italic></bold><bold><italic>Kunci</italic></bold><bold><italic>–</italic></bold><italic>Simulasi</italic><italic>Numerik;</italic><italic>Boundary</italic><italic>Layer</italic>; <italic>Computational</italic><italic>fluid</italic><italic>dynamics</italic>; <italic>Ansys</italic><italic>Fluent</italic></p>
    </sec>
    <sec id="sec-2">
      <title>Pendahuluan</title>
      <p>Fluida adalah zat yang bergerak ketika diberikan gaya. Fluida dapat berubah bentuk dan bersifat tidak tetap. Fluida membentuk berbagai jenis benda padat sesuai dengan bentuk benda yang dilaluinya. Karakteristik aliran fluida meliputi massa jenis, tekanan, viskositas, koefisien gesek dan kecepatan aliran[1]</p>
      <p>Viskositas merupakan salah satu faktor kunci dalam mekanika fluida karena memengaruhi resistensi aliran dan kehilangan energi. Ketika fluida mengalir melalui pipa, interaksi antara lapisan fluida dan dinding pipa menghasilkan gaya gesekan yang mengurangi kecepatan aliran dan menurunkan tekanan. Faktor-faktor seperti bilangan Reynolds, diameter pipa, dan faktor gesekan mempengaruhi seberapa besar penurunan tekanan ini terjadi Bilangan Reynolds, yang merupakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos, membantu menentukan apakah aliran bersifat laminar atau turbulen, yang pada gilirannya mempengaruhi distribusi kecepatan fluida dan penurunan tekanannya. Pada aliran turbulen, misalnya, viskositas fluida berperan dalam mengatur distribusi energi antara lapisan fluida, memperbesar gaya gesekan dan menghasilkan penurunan tekanan yang lebih besar[2]-[4].</p>
      <p>Dalam aplikasi industri, penting untuk mempertimbangkan penurunan tekanan ini, terutama pada sistem perpipaan yang kompleks seperti dalam pembangkit listrik, industri kimia, dan sistem distribusi air, karena penurunan tekanan yang besar dapat memengaruhi efisiensi sistem dan kebutuhan energi tambahan untuk mempertahankan aliran yang diinginkan. Pipa dengan tikungan atau belokan juga akan mengalami penurunan tekanan tambahan karena perubahan arah aliran yang menambah gangguan dan menghasilkan lebih banyak gesekan. Faktor-faktor ini harus diperhitungkan dalam desain dan analisis sistem aliran fluida dalam pipa[5]-[7]</p>
      <p>Efek gesekan yang terjadi antara fluida dan permukaan pipa menyebabkan terbentuknya <italic>boundary layer </italic>atau lapisan batas dengan ketebalan yang terus bertambah seiring dengan perjalanan aliran di sepanjang permukaan pipa. Di dalam <italic>boundary layer </italic>ini, kecepatan fluida meningkat dari nol (di permukaan pipa) hingga mengakibatkan mendekati kecepatan aliran bebas (di luar <italic>boundary layer</italic>)[8]-[10]Fenomena ini sangat bergantung pada beberapa faktor utama, seperti gradien tekanan, kekasaran permukaan pipa, dan kondisi aliran bebas. Dalam kehidupan sehari-</p>
      <p>hari, prinsip-prinsip boundary layer dan aliran fluida, termasuk transisi dari aliran laminar ke turbulen, memiliki penerapan yang luas di berbagai bidang teknik, seperti penukar kalor, pipa air, hidrodinamika, aerodinamika, kipas angin dan turbin[11].</p>
      <p>Oleh karena itu, untuk memperkirakan aliran fluida kompleks yang terjadi dalam sistem perpipaan maka studi numerik seperti <italic>computational fluid dynamics </italic>(<italic>CFD</italic>) dilakukan. Metode <italic>CFD </italic>memberikan kemudahan untuk menganalisis aliran boundary layer di sepanjang permukaan pipa lurus dan karakterisrik aliran fluida [11]-[13].</p>
      <list list-type="order">
        <list-item>
          <p>
            <bold>M</bold>
            <bold>ETODE</bold>
          </p>
        </list-item>
      </list>
      <sec id="sec-2_1">
        <title>Geometri Pipa Penelitian</title>
        <p>Pembuatan geometri pipa menggunakan <italic>sofware Solidwork </italic>dan kemudian di export ke <italic>Ansys SpaceClaim </italic>, desain pipa ini mengacu pada analisa eksperimental.</p>
        <fig id="fig1">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image1.png"/>
        </fig>
        <p>(a)(b)</p>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>1.</bold>(a) Desain Pipa Penelitian (b) Domain Fluida Pipa</p>
        <p>Pada penelitian ini digunakan pipa akrilik digunakan sebagai objek simulasi <italic>CFD</italic>memiliki dimensi sebagai berikut:</p>
        <p><bold>Tabel</bold><bold>1.</bold>Informasi Dimensi Ukuran Geometri Pipa Penelitian dan Domain Pipa</p>
        <table-wrap id="tbl1">
          <table>
            <tr>
              <td>
                <bold>No</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Nama</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Keterangan</bold>
                <bold>Dimensi</bold>
                <bold>Ukuran</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>1</td>
              <td>Diameter Pipa Uji</td>
              <td>25.4 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
            <tr>
              <td>2</td>
              <td>Panjang Total Pipa</td>
              <td>368 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
            <tr>
              <td>3</td>
              <td>Panjang Pipa Uji</td>
              <td>250 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
            <tr>
              <td>4</td>
              <td>Diameter Domain Fluida</td>
              <td>25.4 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
            <tr>
              <td>5</td>
              <td>Panjang Domain Fluida</td>
              <td>340 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
          </table>
        </table-wrap>
        <sec id="sec-2_1_1">
          <title>Meshing</title>
          <p>Untuk menemukan keseimbangan yang wajar antara upaya komputasi dan akurasi solusi, kualitas mesh menjadi krusial [14],[15]. <italic>Meshing </italic>menggunakan Metode <italic>multizone </italic>dan dipermukaan dinding pipa di tambahkanya 10 <italic>inflation layer</italic>diharapkanya untuk hasil simulasi yang lebih akurat.</p>
          <fig id="fig2">
            <graphic mimetype="image" mime-subtype="jpeg" xlink:href="image2.jpeg"/>
          </fig>
          <p><bold>Gambar</bold><bold>2.</bold>Multizone Mesh dan Inflation Layer Detail dari informasi mesh di tunjukan pada tabel 1.</p>
          <p><bold>Tabel</bold><bold>2.</bold>Informasi <italic>Meshing</italic></p>
          <table-wrap id="tbl2">
            <table>
              <tr>
                <td>
                  <bold>No</bold>
                </td>
                <td>
                  <bold>Nama</bold>
                </td>
                <td>
                  <bold>Keterangan</bold>
                  <bold>
                    <italic>Meshing</italic>
                  </bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>1</td>
                <td>
                  <italic>Nodes</italic>
                </td>
                <td>460023</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>2</td>
                <td>
                  <italic>Element</italic>
                </td>
                <td>444808</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>3</td>
                <td>
                  <italic>Orthogonal</italic>
                  <italic>Quality</italic>
                </td>
                <td>0.99322</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>4</td>
                <td>
                  <italic>Skewness</italic>
                </td>
                <td>7.2255e-002</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>5</td>
                <td>
                  <italic>Method</italic>
                </td>
                <td>
                  <italic>Multizone</italic>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>6</td>
                <td>
                  <italic>Inflation</italic>
                </td>
                <td>10</td>
              </tr>
            </table>
          </table-wrap>
        </sec>
      </sec>
      <sec id="sec-2_2">
        <title>Setup (processing)</title>
        <p>Berikut adalah parameter-parameter yang di terapkan pada sofware ansys dalam <italic>boundary</italic><italic>condition,</italic>terlihat pada tabel 2.</p>
        <p><bold>Tabel</bold><bold>3.</bold>Informasi <italic>Boundary</italic><italic>Conditions</italic></p>
        <table-wrap id="tbl3">
          <table>
            <tr>
              <td>
                <bold>Nama</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Keterangan</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Velocity</italic>
                <italic>Inlet</italic>
              </td>
              <td/>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Velocity</italic>
                <italic>Magnitude</italic>
              </td>
              <td>0.315 <italic>m/s</italic></td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Hydraulic</italic>
                <italic>Diameter</italic>
              </td>
              <td>25.4 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Pressure</italic>
                <italic>Outlet</italic>
              </td>
              <td/>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Gauge</italic>
                <italic>Pressure</italic>
              </td>
              <td>0</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Hydraulic</italic>
                <italic>Diameter</italic>
              </td>
              <td>25.4 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
            <tr>
              <td><italic>Wall-Plexiglass</italic>(Akrilik)</td>
              <td/>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Wall</italic>
                <italic>Motion</italic>
              </td>
              <td>
                <italic>Stationary</italic>
                <italic>wall</italic>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Shear</italic>
                <italic>Condition</italic>
              </td>
              <td>
                <italic>No-</italic>
                <italic>Slip</italic>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Height</italic>
                <italic>Rougness</italic>
              </td>
              <td>0.000041 <italic>mm</italic></td>
            </tr>
          </table>
        </table-wrap>
        <p><italic>Boundary conditions </italic>dalam analisis <italic>CFD </italic>sangat penting untuk menentukan karakteristik aliran fluida. Seperti velocity inlet, mempengaruhi distribusi kecepatan, sedangkan pressure outlet, menentukan penurunan tekanan di sepanjang pipa[16]. Pada dinding pipa, wall boundary conditions, seperti no-slip, membentuk lapisan batas dan memengaruhi profil kecepatan. Kekasaran dinding juga berperan signifikan terhadap distribusi kecepatan dan headloss. Dengan penentuan boundary conditions yang tepat, distribusi kecepatan dan tekanan dapat dimodelkan secara akurat[17].</p>
        <list list-type="order">
          <list-item>
            <p>
              <italic>Boundary</italic>
              <italic>Condition</italic>
            </p>
          </list-item>
          <list-item>
            <p>Model <italic>Viskos</italic>dan Solver</p>
          </list-item>
        </list>
        <p>Dalam aliran turbulen maupun laminar perbedaan solver dan model <italic>viscous </italic>pada pengaturan sangat berperan penting dalam menentukan hasil dan ketelitianya dalam sebuah analisis <italic>CFD.</italic></p>
        <p><bold>Tabel</bold><bold>4.</bold>Informasi Viscous dan Solver</p>
        <table-wrap id="tbl4">
          <table>
            <tr>
              <td>
                <bold>Nama</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Keterangan</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Fluida (Udara)</td>
              <td/>
            </tr>
            <tr>
              <td>Densitas (𝑘𝑔/𝑚<sup>3</sup>)</td>
              <td>1.225</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Viskositas (𝑘𝑔/𝑚 ∙ 𝑠)</td>
              <td>0.00001789</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Viscous dan Solver</td>
              <td/>
            </tr>
            <tr>
              <td>Dimensi</td>
              <td>3D</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Kondisi Aliran</td>
              <td>
                <italic>Steady-State</italic>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Energy</italic>
              </td>
              <td>Off</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>
                <italic>Multiphase</italic>
              </td>
              <td>Off</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Viskos</td>
              <td>
                <italic>K-Omega</italic>
                <italic>SST</italic>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Tipe</td>
              <td>
                <italic>COUPLED</italic>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Initialisasi</td>
              <td>
                <italic>Hybrid</italic>
              </td>
            </tr>
          </table>
        </table-wrap>
      </sec>
      <sec id="sec-2_3">
        <title>Teknik Pengambilan Data</title>
        <p>Pegambilan data dilakukan dengan mengambil nilai tekanan dan kecepatan pada titik yang di tentukan, titik tersebut berada pada posisi depan lubang jarum pada studi ekperimentalnya. Pengambilan data dari titik origin ke arah yang di tentukan mulai dari point-p1, point-p2, point-p3, point-p4, dan point-p5. Untuk detail posisi point yang dapat dilihat pada tabel berikut.</p>
        <p><bold>Tabel</bold><bold>5.</bold>Letak Titik Pengambilan Data</p>
        <table-wrap id="tbl5">
          <table>
            <tr>
              <td rowspan="2">
                <bold>Nama</bold>
              </td>
              <td/>
              <td>
                <bold>Koordinat</bold>
                <bold>(</bold>
                <bold>
                  <italic>mm</italic>
                </bold>
                <bold>)</bold>
              </td>
              <td/>
            </tr>
            <tr>
              <td/>
              <td>
                <bold>X</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Y</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Z</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>point-p1</td>
              <td>63</td>
              <td>-11</td>
              <td>0</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>point-p2</td>
              <td>112</td>
              <td>-5.66</td>
              <td>-5.66</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>point-p3</td>
              <td>161</td>
              <td>-4.24</td>
              <td>4.24</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>point-p4</td>
              <td>210</td>
              <td>0</td>
              <td>-4</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>point-p5</td>
              <td>256</td>
              <td>0</td>
              <td>0</td>
            </tr>
          </table>
        </table-wrap>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec-3">
      <title>Hasil dan Pembahasan</title>
      <sec id="sec-3_1">
        <title>Hasil Simulasi</title>
        <fig id="fig3">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="jpeg" xlink:href="image3.jpeg"/>
        </fig>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>3.</bold>Kontur Kecepatan</p>
        <p>Pada gambar 3.1 menunjukkan distribusi kecepatan aliran dalam sebuah pipa dengan skala warna yang mewakili besar kecepatan dalam satuan meter per detik (<italic>m/s</italic>). Pada bagian masuk (<italic>inlet</italic>) di sebelah kiri. Pada bagian tepi atas dan bawah pipa menunjukan aliran melambat ketika mendekati dinding pipa karena gesekan antara fluida dan permukaan pipa, hal ini disebabkan oleh efek <italic>boundary layer</italic>.</p>
        <p>1.0</p>
        <p>0.9</p>
        <fig id="fig4">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image4.png"/>
        </fig>
        <p>0.7</p>
        <p>0.6</p>
        <p>0.5</p>
        <fig id="fig5">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image5.png"/>
        </fig>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>4.</bold>Grafik Kecepatan Pada Penampang Pipa</p>
        <p>Pada grafik tersebut, sumbu horizontal menunjukkan posisi sepanjang penampang pipa dalam meter (<italic>m</italic>), sedangkan sumbu vertikal merupakan rasio kecepatan fluida pada arah aliran utama terhadap kecepatan maksimum (<italic>u/U</italic><italic>max</italic>) dalam penampang pipa, dengan nilai bersifat tanpa dimensi (dimensionless).</p>
        <fig id="fig6">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="jpeg" xlink:href="image6.jpeg"/>
        </fig>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>5.</bold>Profile Intensitas Turbulent</p>
        <p>Gambar distribusi Intensitas turbulensi direpresentasikan dengan gradasi warna, di mana setiap warna menunjukkan tingkat turbulensi tertentu berdasarkan persentase. Warna biru gelap mengindikasikan intensitas</p>
        <p>turbulensi yang sangat rendah, sekitar 0.01%, yang umumnya terjadi di dekat dinding pipa atau pada daerah aliran yang stabil.</p>
        <fig id="fig7">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="jpeg" xlink:href="image7.jpeg"/>
        </fig>
        <p>(a)</p>
        <fig id="fig8">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="jpeg" xlink:href="image8.jpeg"/>
        </fig>
        <p>(b)</p>
        <fig id="fig9">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="jpeg" xlink:href="image9.jpeg"/>
        </fig>
        <p>(c)</p>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>6.</bold>Hasil Distribusi Kontur (a) Tekanan Statis,(b)Tekanan Dinamis dan (c) Tekanan Total</p>
        <p>Tekanan statis bervariasi sepanjang pipa, dengan penurunan tekanan terjadi secara perlahan–lahan sepanjang penampang pipa. Untuk tekanan dinamis, terkait erat dengan kecepatan aliran, ditunjukkan oleh variasi warna pada gambar. Daerah dengan warna merah mengindikasikan kecepatan aliran yang tinggi, sementara daerah dengan warna biru menunjukkan kecepatan aliran yang rendah. Perubahan tekanan dinamis ini umumnya disebabkan oleh perubahan penampang pipa.</p>
        <p>0.2</p>
        <fig id="fig10">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image10.png"/>
        </fig>
        <p>0.1</p>
        <p>0.0</p>
        <fig id="fig11">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image5.png"/>
        </fig>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>7.</bold>Grafik Koefisien Tekanan Pada Penampang Pipa</p>
        <p>Grafik ini merupakan hasil simulasi CFD yang menggambarkan distribusi koefisien tekanan (<italic>c</italic><italic>p</italic>) sepanjang penampang pipa dengan panjang total 340 mm. Sumbu horizontal (<italic>x</italic>) menunjukkan posisi sepanjang pipa dalam satuan meter, sedangkan sumbu vertikal merepresentasikan nilai koefisien tekanan tanpa dimensi.</p>
        <list list-type="order">
          <list-item>
            <p>Profile Kecepatan</p>
          </list-item>
          <list-item>
            <p>Intensitas Turbulen</p>
          </list-item>
          <list-item>
            <p>Profile Tekanan</p>
          </list-item>
          <list-item>
            <p>Koefisien Gesek Dinding</p>
          </list-item>
        </list>
        <p>0.02</p>
        <fig id="fig12">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image11.png"/>
        </fig>
        <p>0.01</p>
        <p>0.00</p>
        <fig id="fig13">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image12.png"/>
        </fig>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>8.</bold>Koefisien Gesek Sepanjang Permukaan Dinding Pipa</p>
        <p>Grafik ini menggambarkan distribusi koefisien gesekan dinding (<italic>c</italic><italic>f</italic>) pada dinding pipa dengan panjang total 340 <italic>mm </italic>berdasarkan hasil simulasi CFD. Sumbu horizontal (<italic>x</italic>) menunjukkan posisi sepanjang pipa dalam satuan meter, sedangkan sumbu vertikal merepresentasikan nilai yaitu koefisien gesekan kulit (<italic>c</italic><italic>f</italic>) tanpa dimensi.</p>
        <p>Pada awal pipa, nilai sangat tinggi, sekitar 0,04. Hal ini disebabkan oleh adanya lapisan batas yang baru terbentuk di dekat inlet, di mana gradien kecepatan normal terhadap dinding sangat besar, menghasilkan gesekan yang signifikan. Namun, seiring bertambahnya Panjang (<italic>x</italic>), nilai <italic>c</italic><italic>f</italic>menurun tajam. Penurunan ini mencerminkan perkembangan lapisan batas yang semakin tebal, sehingga efek gesekan terhadap fluida menjadi lebih kecil.</p>
        <fig id="fig14">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="jpeg" xlink:href="image13.jpeg"/>
        </fig>
        <p>(a)</p>
        <fig id="fig15">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image14.png"/>
        </fig>
        <p>0.5</p>
        <fig id="fig16">
          <graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="image18.png"/>
        </fig>
        <p>−0.5</p>
        <p>−1.0</p>
        <p>(b)</p>
        <p><bold>Gambar</bold><bold>9.</bold>(a) Profile Vektor Kecepatan (b) Grafik Profile Kecepatan di Setiap Posisi X</p>
        <p>Seiring bertambahnya jarak <italic>x</italic>, lapisan batas terlihat tumbuh lebih tebal, yang dapat diamati dari profil kecepatan yang menjadi lebih parabolik. Pada (<italic>x</italic>= 0.170 <italic>mm</italic>) dan seterusnya, area dengan kecepatan maksimum di tengah pipa menyusut, dan distribusi kecepatan menunjukkan transisi menuju aliran sepenuhnya berkembang (<italic>fully developed </italic><italic>flow</italic>).</p>
        <p>Pada posisi lebih hilir (<italic>x</italic>= 0.272<italic>mm</italic>s/d <italic>x</italic>= 0.306<italic>mm</italic>), profil kecepatan telah berbentuk parabolik sempurna, yang merupakan karakteristik aliran laminar sepenuhnya berkembang dalam pipa. Dalam kondisi ini, gradien kecepatan di dekat dinding tetap konstan, dan tidak ada perubahan signifikan pada profil kecepatan di sepanjang panjang pipa.</p>
      </sec>
      <sec id="sec-3_2">
        <title>Data Hasil Pada Tititk Tertentu</title>
        <p>Data hasil simulasi mencakup kecepatan (<italic>m/s</italic>) dan Tekanan (<italic>Pa</italic>) pada titik yang koordinatnya telah ditentukan dapat diliihat pada tabel 2.3.</p>
        <p><bold>Tabel</bold><bold>6.</bold>Hasil Kecepatan dan Tekanan Pada Titik yang Ditentukan</p>
        <table-wrap id="tbl6">
          <table>
            <tr>
              <td>
                <bold>Nama</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Kecepatan</bold>
                <bold>(</bold>
                <bold>
                  <italic>m/s</italic>
                </bold>
                <bold>)</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Tekanan</bold>
                <bold>Statik</bold>
                <bold>(</bold>
                <bold>
                  <italic>Pa</italic>
                </bold>
                <bold>)</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Tekanan</bold>
                <bold>Dinamis</bold>
                <bold>(</bold>
                <bold>
                  <italic>Pa</italic>
                </bold>
                <bold>)</bold>
              </td>
              <td>
                <bold>Tekanan</bold>
                <bold>Total</bold>
                <bold>(</bold>
                <bold>
                  <italic>Pa</italic>
                </bold>
                <bold>)</bold>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Point-p1</td>
              <td>0.236</td>
              <td>0.106</td>
              <td>0.034</td>
              <td>0.140</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Point-p2</td>
              <td>0.408</td>
              <td>0.082</td>
              <td>0.102</td>
              <td>0.184</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Point-p3</td>
              <td>0.467</td>
              <td>0.062</td>
              <td>0.134</td>
              <td>0.196</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Point-p4</td>
              <td>0.507</td>
              <td>0.044</td>
              <td>0.158</td>
              <td>0.202</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>Point-p5</td>
              <td>0.545</td>
              <td>0.027</td>
              <td>0.182</td>
              <td>0.209</td>
            </tr>
          </table>
        </table-wrap>
      </sec>
      <sec id="sec-3_3">
        <title>Pembahasan Hasil Simulasi</title>
        <p>Hasil simulasi menunjukkan perkembangan aliran dari kondisi belum berkembang (developing flow) hingga mencapai aliran berkembang penuh (fully developed flow). Pada daerah dekat inlet, boundary layer mulai terbentuk dan tumbuh secara progresif sepanjang pipa hingga bertemu di tengah penampang. Hal ini menghasilkan profil kecepatan berbentuk parabola, yang khas pada aliran laminar. Efek gesekan antara fluida dan dinding pipa</p>
        <p>menyebabkan kecepatan fluida di dekat dinding mendekati nol (no-slip condition). Setelah boundary layer mencapai ketebalan maksimum, aliran menjadi sepenuhnya berkembang.</p>
        <p>Nilai koefisien gesekan dinding (𝑐𝑓) mengalami penurunan signifikan di daerah dekat inlet akibat gradien kecepatan yang tinggi. Setelah aliran mencapai kondisi berkembang penuh, nilai 𝑐𝑓 stabil dan menunjukkan karakteristik khas aliran laminar. Kecepatan maksimum tercapai di tengah penampang pipa dan lebih tinggi dari kecepatan inlet. Hal ini sesuai dengan prinsip kekekalan massa dan momentum dalam aliran internal. Pada inlet, kecepatan fluida seragam sebesar 0.329 m/s, kemudian boundary layer mulai terbentuk dalam daerah yang disebut entrance region. Setelah boundary layer berkembang sepenuhnya, aliran memasuki fully developed region, yang tetap stabil kecuali ada gangguan seperti belokan, ekspansi, atau kontraksi.</p>
        <p>Tekanan statik pada outlet diambil sebagai nol, yang berarti setara dengan tekanan atmosfer. Sementara itu, tekanan dinamis dihitung berdasarkan kecepatan aliran pada penampang pipa. Tidak terdapat perubahan signifikan dalam intensitas turbulensi, yang menegaskan bahwa aliran dalam simulasi ini tetap laminar. Hal ini dikonfirmasi oleh perhitungan Reynolds number, di mana transisi menuju turbulensi biasanya terjadi pada intensitas turbulensi di atas 5%.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec-4">
      <title>IV Kesimpulan</title>
      <p>Dari hasil simulasi <italic>CFD </italic>pada penampang pipa telah dilakukan didapatkan hasil yang dapat di simpulkan sebagai berikut.</p>
      <p>Aliran berkembang dari kondisi developing flow hingga mencapai fully developed flow. Boundary layer tumbuh secara bertahap sepanjang pipa hingga bertemu di tengah penampang, menghasilkan profil kecepatan parabola khas aliran laminar. Koefisien gesekan dinding (𝑐𝑓) mengalami penurunan signifikan di dekat inlet akibat gradien kecepatan yang tinggi, lalu stabil setelah aliran berkembang penuh.</p>
      <p>Kecepatan maksimum terjadi di tengah penampang pipa dan lebih tinggi dari kecepatan inlet, sesuai dengan hukum kekekalan massa dan momentum. Tekanan statik pada outlet dianggap nol sebagai referensi terhadap tekanan atmosfer, sementara tekanan dinamis bergantung pada kecepatan fluida.</p>
      <p>Tidak ada perubahan signifikan dalam intensitas turbulensi, menegaskan bahwa aliran tetap laminar dengan Reynolds number pada inlet yang menunjukkan kondisi fully developed laminar flow</p>
    </sec>
    <sec id="sec-5">
      <title>Ucapan Terima Kasih</title>
      <p>Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo yang telah memberikan ilmu dan wawasan yang bermanfaat serta rekan aslab, rekan himpunan, maupun teman teman seperjuangan yang telah membantu untuk menyelesaikan penelitian ini.</p>
    </sec>
    <sec id="sec-6">
      <title>Referensi</title>
      <p>Abstrak,” <italic>Jurnal Teknologi Kimia Unimal</italic>, vol. 8, no. 1, pp. 97–108, 2019, doi: https://doi.org/10.29103/jtku.v8i1.3396.</p>
      <list list-type="order">
        <list-item>
          <p>J. Jalaluddin, S. Akmal, N. ZA, and I. Ibrahim, “ANALISA PROFIL ALIRAN FLUIDA CAIR DAN PRESSURE DROP PADA PIPA L MENGGUNAKAN METODE SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>Y. Ge <italic>et</italic><italic>al.</italic>, “Application and development of optical-based viscosity measurement technology,” <italic>Opt Lasers Eng</italic>, vol. 181, no. April, p. 108413, 2024, doi: 10.1016/j.optlaseng.2024.108413.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>N. Hayati, A. Purwanto, and E. Muladi, “CFD (Computational Fluid Dynamic) untuk menganalisis head loss akibat perubahan diameter,” <italic>Jurnal Teknik Mesin Indonesia</italic>, vol. 18, no. 2, pp. 1–4, 2023, doi: 10.36289/jtmi.v18i2.441.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>E. J. Rumaherang, W. M. E. Wattimena, S. M. Rawulun, and E. Noya, “Studi Regim Aliran Fluida Dan Penentuan Head Loss Akibat Gesekan Pada Instalasi Perpipaan,” <italic>ALE Proceeding</italic>, vol. 6, pp. 154–161, 2023, doi: 10.30598/ale.6.2023.154-161.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>D. Pratama, K. Hadiningrum, and R. F. Muldiani, “Studi Awal Pengaruh Temperatur terhadap Karakteristik Aliran Fluida Pada Belokan Pipa 90° melalui Simulasi,” <italic>Jurnal MIPA</italic>, vol. 11, no. 2, p. 68, 2022, doi: 10.35799/jm.v11i2.41826.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>S. Sudirman and H. Harves, “Analisa Headloss Aliran Fluida Pada Pipa Lurus Dengan Variasi Debit Aliran Dan Variasi Diameter Pipa,” <italic>Jurnal Mekanova</italic><italic>: Mekanikal, Inovasi dan Teknologi</italic>, vol. 8, no. 2, p. 165, 2022, doi: 10.35308/jmkn.v8i2.5674.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>A. Admin <italic>et</italic><italic>al.</italic>, “Rancang Bangun Visualisasi Aliran Air Di Dalam Pipa Tubular Dengan Vortex Generator Untuk Meningkatkan Sifat Turbulensi Fluida,” <italic>Teknika</italic><italic>STTKD:</italic><italic>Jurnal</italic><italic>Teknik,</italic><italic>Elektronik,</italic><italic>Engine</italic>, vol. 7, no. 2, pp. 205– 215, 2021, doi: 10.56521/teknika.v7i2.321.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>S. Hutagalung and W. A. Widodo, “Studi Numerik Karakteristik Aliran Melintasi Silinder Sirkular dengan Penempatan Airfoil NACA 0012, NACA 0018, NACA 0024 di Belakang Silinder,” <italic>Jurnal</italic><italic>Teknik</italic><italic>ITS</italic>, vol. 13, no. 1, 2024, doi: 10.12962/j23373539.v13i1.142096.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>T. Joshi, O. Parkash, and G. Krishan, “Numerical Investigation of Slurry Pressure Drop at Different Pipe Roughness in a Straight Pipe Using CFD,” <italic>Arab</italic><italic>J</italic><italic>Sci</italic><italic>Eng</italic>, vol. 47, no. 12, pp. 15391–15414, 2022, doi: 10.1007/s13369-022- 06583-1.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>L. Silvestri, “CFD modeling in Industry 4.0: New perspectives for smart factories,” <italic>Procedia</italic><italic>Comput</italic><italic>Sci</italic>, vol. 180, no. 2019, pp. 381–387, 2021, doi: 10.1016/j.procs.2021.01.359.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>* Luhung, D. Achmad, E. Yohana, and M. Tauviqirrahman, “Investigasi Numerik Pengaruh Penambahan Rotary Agitator Terhadap Karakteristik Hidrodinamika Gas-Solid Fluidized Bed Dengan Pendekatan Two Fluid Model- Kinetic Theory of Granular Flow,” <italic>Jurnal Teknik Mesin S-1</italic>, vol. 10, no. 4, pp. 589–596, 2022.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>A. Yonanda and D. A. Amrizal, “Karakteristik Kolektor Surya Pelat Datar Aliran Spiral Menggunakan Metode Simulasi CFD Characteristics a Spiral Flat Plate Solar Collectors Using CFD Simulation Method,” <italic>Open Science and Technology</italic>, vol. 01, no. 01, pp. 2776–169, 2021, [Online]. Available: https://opscitech.com/journal</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>M. U. Nuha, A. Fatahillah, and S. Setiawani, “Analisis Numerik Aliran Udara pada Rongga Hidung akibat Penyakit Sinusitis menggunakan Metode Volume Hingga,” <italic>Limits:</italic><italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Mathematics</italic><italic>and</italic><italic>Its</italic><italic>Applications</italic>, vol. 19, no. 2, p. 217, 2022, doi: 10.12962/limits.v19i2.13683.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>A. Kusmayadi, E. A. Suyono, D. Nagarajan, J. S. Chang, and H. W. Yen, “Application of computational fluid dynamics (CFD) on the raceway design for the cultivation of microalgae: a review,” <italic>J Ind Microbiol Biotechnol</italic>, vol. 47, no. 4–5, pp. 373–382, 2020, doi: 10.1007/s10295-020-02273-9.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>S. Schmelter, M. Olbrich, E. Schmeyer, and M. Bär, “Numerical simulation, validation, and analysis of two-phase slug flow in large horizontal pipes,” <italic>Flow Measurement and Instrumentation</italic>, vol. 73, 2020, doi: 10.1016/j.flowmeasinst.2020.101722.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>B. Gde Didit Citra Anggarana and I. Made Gatot Karohika, “Analisis Aerodinamika Bodi Mobil Dengan Variasi Kecepatan Menggunakan Perangkat Lunak Cfd,” <italic>SIBATIK JOURNAL: Jurnal Ilmiah Bidang Sosial, Ekonomi, Budaya, Teknologi, dan Pendidikan</italic>, vol. 1, no. 8, pp. 1455–1462, 2022, doi: 10.54443/sibatik.v1i8.192.</p>
        </list-item>
        <list-item>
          <p>A. Ruggiero, R. D’Amato, and S. Affatato, “Comparison of meshing strategies in THR finite element modelling,”</p>
        </list-item>
      </list>
      <p><italic>Materials</italic>, vol. 12, no. 14, pp. 1–11, 2019, doi: 10.3390/ma12142332.</p>
    </sec>
  </body>
  <back/>
</article>
