Analisa Laju Entrainment Pada Aliran Air Mancur Dengan Metode Computational Fluid Dynamics (CFD)

Penetratif entrainment pada aliran air mancur transisi dan turbulen merupakan fenomena penting yang memengaruhi efisiensi energi dan distribusi massa dalam berbagai aplikasi teknik, seperti sistem pendinginan dan rekayasa lingkungan. Permasalahan utama dalam studi ini adalah kurangnya pemahaman kuantitatif mengenai mekanisme entrainment pada kondisi aliran dengan variasi densitas dan kecepatan yang kompleks. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi laju aliran entrainment penetratif menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamics (CFD). Simulasi dilakukan dalam ruang berdimensi 40 cm × 30 cm × 20 cm dengan pemodelan mesh tetrahedral, menghasilkan 21.839 node dan 81.742 elemen. Dua inlet dengan densitas berbeda digunakan: 997 kg/m³ pada ketinggian 18 cm dan 1.100 kg/m³ pada ketinggian 0 cm, guna merepresentasikan kondisi transisi hingga turbulen. Hasil simulasi menunjukkan bahwa laju entrainment meningkat signifikan seiring kenaikan bilangan Reynolds. Pada outlet (ketinggian 0 cm), diperoleh densitas 1.021,2 kg/m³, laju aliran volumetrik 26.729,3 mm³/s, dan bilangan Reynolds sebesar 1.381,91, yang mengindikasikan kondisi aliran laminar. Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme entrainment lebih didominasi oleh difusi massa daripada turbulensi dalam kondisi ini. Penelitian ini memberikan gambaran tentang pengembangan sistem yang efisien untuk aplikasi dengan aliran rendah hingga menengah. Implikasinya, desain sistem pendinginan dan pengolahan air dapat dioptimalkan dengan mempertimbangkan karakteristik entrainment pada berbagai kondisi aliran