Simulasi CFD Dinamika Kecepatan Gelombang Aliran Stratified Wavy Dua Fasa Minyak-Air pada Pipa Horizontal

https://doi.org/10.22146/jmdt.56417

Pandu Prabowo Jati(1*), Adhika Widyaparaga(2)

(1) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No.2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia
(2) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No.2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia
(*) Corresponding Author

Abstract


Dalam praktik di industri hulu minyak dan gas (migas), permasalahan aliran dua fasa merupakan bagian penting di semua siklus kegiatan dari desain hingga operasi. Fluida dari sumur produksi menghasilkan campuran minyak, air, gas, dan juga pasir yang sangat mungkin membentuk berbagai macam pola aliran. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pemahaman akan pola aliran dan sifat fluida sangat penting untuk analisis, prediksi, dan mitigasi perubahan kondisi reservoir untuk menjaga stabilitas proses produksi. Untuk meningkatkan pemahaman pola aliran salah satunya pola stratified dilakukan penelitian mencari konfigurasi simulasi 2 dimensi campuran minyak dan air menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Penelitan yang dilakukan menghasilkan analisis sifat dinamika kecepatan gelombangmelalui perpaduan permodelan simulasi CFD serta image processing-cross correlation serta perbandingan hasil dengan eksperimen.Model yang dipilih untuk memprediksi antarmuka minyak-air di dalam pipa horizontal berdiameter 24 mm dan panjang 1200 mm adalah multiphase Eulerian Multi-Fluid VOF yang dipasangkan dengan model turbulensi shear stress transport (SST) k-ω yang dilengkapi dengan turbulence damping. Analisis dilakukan pada titik dari inlet dengan jarak 10 x diameter (10 D) dan 40 x diameter (40 D) dengan 4 variasi kecepatan. Hasil menunjukkan peningkatan rerata ketebalan film dan kecepatan gelombang seiring denganmeningkatnya kecepatan superfisial air dengan kecepatan superfisial minyak tetap.  Dapat disimpulkan model multiphase Eulerian Multi-Fluid VOF yang dipasangkan dengan model turbulensi shear stress transport (SST) k-ω dan turbulence damping pada Ansys Fluent 19 mampu mensimulasikan aliran minyak dan air pada stratified regime denganbentuk gelombang serta dinamika kecepatan gelombang yang saling bersesuaian dengan hasil eksperimen.


Keywords


computational fluid dynamics (CFD), eulerian multi-fluid VOF, image processing-cross correlation, startified wavy, kecepatan gelombang

Full Text:

PDF


References

Akhlagi, M., et. Al. 2019. Multi-Fluid VoF model assessment to simulate the horizontal air-water intermittent flow. Chemical Engineering Research and Design. 152, 48-49.

Al-Wahaibi, Talal, Angeli, Panagiota, 2007, Transition Between Stratified and Non Stratified Horizontal Oil Water Flows Part I: Stability Analysis, Chemical Engineering Science, 62, 2915-2928.

ANSYS® Fluent, Fluent Theory Guide, 2012. USA: ANSYS Inc.

Barral, A. H., Ebenezer, A., Angeli, P. 2015. Flow structure in horizontal oil - water flow. Experimental Thermal and Fluid Science, 60, 115–122.

Bhaskara, Ryan Wiratama 2018. Studi Eksperimental Perubahan Kecepatan Gelombang Aliran Minyak-Air Rezim Stratified Wavy Pada Pipa Horizontal LLCC Menggunakan Metode Image Processing. Skripsi Studi Teknik Mesin Departemen Teknik Mesin Dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada.

Deendarlianto, Moeso A., Adhika W., Okto D., Khasani, Indarto., 2016. CFD Studies on the Gas-Liquid Plug Two-Phase Flow in a Horizontal Pipe. J. Petroleum Sci. and Eng. 147, 779-787.

Hanafizadeh, P., Alireza, H., Amir, K. 2015. Experimental investigation of oil–water two phase flow regime in an inclined pipe. Journal of Petroleum Science and Engineering inclined pipe, 136, 12-22

Hanif, Muhammad A. 2018. Studi Eksperimen Perubahan Frekuensi Aliran Dua Fasa Campuran Air-Minyak Tanah dengan Pola Stratified Wavy Pada Pipa Horizontal LLCC dan Pengaruhnya Terhadap Panjang Pipa Menggunakan Metode Image Processing. Skripsi Studi Teknik Mesin Departemen Teknik Mesin Dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada.

Salim .M. Salim, Cheah, S.C., 2009. Wall y+ Strategy for Dealing with Wall-bounded Turbulent Flows. Proceedings of the International Multi Conference of Engineers and Computer Scientists Vol II.

Setyawan, Andriyanto, Indarto, Deendarlianto, 2016. The effect of the fluid properties on the wave velocity and wave frequency of gas-liquid annular two-phase in a horizontal pipe. Experimental Thermal and Fluid Science, 71, 25-41.

Shi, Jing., M. Gourma, Hoi Yeung. 2017. CFD Simulation of Horizontal oil-water flow with matched density and medium viscosity ratio in different flow regimes. J. Petroleum Sci. and Eng. 151, 373-383.

Yudi, Olga Priandana. 2018. Studi Eksperimental Pemetaan Pola Aliran Minyak-Air Pada Pipa Horizontal Separator Liquid-Liquid Cylindrical Cyclone. Fluid Mechanics Research UGM.



DOI: https://doi.org/10.22146/jmdt.56417

Article Metrics

Abstract views : 596 | views : 694

Refbacks

  • There are currently no refbacks.