ANALISIS PENAMPILAN MHD ACCELERATOR TIPE FARADAY

Abstract

MHD (Magnetohydrodynamics) adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari pergerakan dinamis dari penghantar listrik fluida dengan pengaruh medan magnetik di sekelilingnya. Fluida ini meliputi plasma, cairan logam, dan air garam yang dapat menghantarkan listrik. Sebagai kebalikan dari MHD generator pembangkit listrik, MHD accelerator diketahui sebagai sistem pendorong udara yang daya listrik nantinya dikonversi menjadi gaya tekan pada gas atau plasma yang digunakan. Pada penelitian ini akan dibahas pengaruh lebar outlet channel MHD dan medan magnetik di sekitarnya terhadap penampilan MHD accelerator tipe Faraday. Perhitungan akan dilakukan dengan metode numerik Quasi-one dimension. Simulasi udara terdiri dari 3 jenis, N2, O2, dan H2 dengan konsentrasi 1 mol, 0,284 dan 0,568 mol secara berurutan. Fraksi massanya berkisar 28,0134, 3,92 dan 0,98 g secara berurutan. Gas yang digunakan dibibiti dengan potassium, dan fraksi bibit adalah 1% dari berat keseluruhan gas, dimana disamakan menjadi 0,978% dalam rasio mol. Desain sebagai acuan dari adalah dari NASA Marshall Space Flight Center. Tinggi dan lebar channel disimpangkan sepanjang arah aliran dengan sudut simpang 1o. Tinggi dan lebar inlet 15,7 mm, dan untuk keluaran adalah 35,56 mm. Channel memiliki 65 secara keseluruhan dengan lebar 5 mm. Karakteristik yang dicari untuk perubahan lebar outlet memiliki batasan dari 15,7 mm hingga 55 mm. Sedangkan untuk medan magnetiknya dibatasi dari 1 Tesla hingga 4 Tesla. Untuk menyelesaikan persamaan MHD akan menggunakan persamaan differensial skema MacCormack.Karakteristik penampilan daya dorong, suhu, tekanan, kerapatan arus dan konduktivitas gas mengalami penurunan sepanjang jarak aksial channel MHD seiring melebarnya nilai outlet channel. Sedangkan kecepatan gas udara dan hall parameter mengalami peningkatan. Daya dorong adalah ukuran kemampuan MHD acceletator sebagai sebuah sistem pendorong dengan adanya efek Gaya Lorentz di dalamnya. Setelah dilakukan simulasi perhitungan, didapat hasil untuk lebar channel outlet 15,7 memiliki daya dorong maksimal hingga mencapai 25.000 KW/m2. Kondisi channel ini dianggap maksimal, kemudian akan dibandingkan dengan kondisi channel sebelumnya yaitu dengan lebar outlet 35,56 mm. Perbandingan lebih lanjut akan dilakukan dengan mengubah-ubah pengaruh medan magnetik di sekitar channel. Perubahan medan magnetik dibatasi dari 1 hingga 4 Tesla, dengan keakuratan interval 0,5 T. Hasil perhitungan menunjukkan channel MHD dengan lebar outlet 15,7 mm menghasilkan penampilan lebih maksimal saat dipengaruhi medan magnet 1 – 2,5 Tesla. Dengan kekuatan daya dorong mencapai 33763.83 KW/m2 pada 2,5 Tesla. Sedangkan untuk kondisi channel percobaan sebelumnya (yaitu lebar outlet = 35,56 mm) hanya 20058.51 KW/m2. Kondisi channel MAPX (lebar outlet 35,56 mm), memiliki karakteristik yang jauh lebih baik saat dipengaruhi supermagnet antara 3 sampai 4 Tesla. Nilai daya dorongnya mencapai 196742 KW/m2, sedangkan untuk kondisi lebar outlet 15,7 mm hanya 49592.91 saat dipengaruhi medan magnetik 3,5 Tesla.