ANALISIS KARAKTERISTIK THERMO-HYDRODYNAMIC PADA MULTISTEP JOURNAL BEARING DENGAN VARIASI BENTUK GEOMETRI DAN JUMLAH GROOVE MENGGUNAKAN METODE CFD

Abstract

Journal bearing memiliki fungsi krusial dalam menopang beban poros yang berputar pada berbagai sistem permesinan. Pada kondisi pembebanan berat dengan rasio eksentrisitas tinggi, performa pelumasan rentan mengalami degradasi secara signifikan akibat perluasan fenomena kavitasi. Penelitian ini bertujuan untuk menginvestigasi pengaruh modifikasi geometri multistep terhadap kapasitas dukung beban (load carrying capacity), gaya gesek (friction force), dan persentase uap kavitasi (volume fraction of vapor), khususnya pada rasio eksentrisitas kritis 0,8. Pemodelan dan simulasi numerik diselesaikan melalui pendekatan Computational Fluid Dynamics (CFD) tiga dimensi dengan mengadopsi model kavitasi multifase Zwart-Gerber-Belamri. Variabel independen yang dievaluasi mencakup modifikasi profil geometri (rectangular, semicircular, dan fillet) serta penambahan jumlah groove. Hasil komputasi mengindikasikan bahwa profil rectangular secara konsisten menginduksi efek bendungan (damming effect) yang kuat pada zona konvergen, sehingga menghasilkan nilai kapasitas dukung beban tertinggi. Sementara itu, profil fillet terbukti paling efektif dalam mereduksi gaya gesek fluida. Sebaliknya, aplikasi profil semicircular justru mengakibatkan degradasi performa yang ditandai dengan penurunan daya angkat secara drastis. Lebih lanjut, pada evaluasi kavitasi di kondisi eksentrisitas ekstrem, variasi profil geometri terbukti tidak memberikan dampak reduksi yang signifikan. Penurunan intensitas volume fraction of vapor secara dominan justru dikontrol oleh penambahan kuantitas groove. Peningkatan jumlah struktur groove terbukti efektif dalam menginterupsi ekspansi tekanan negatif sebelum fluida pelumas mengalami perubahan fase secara menyeluruh.