Pengenalan Computational Fluid Dynamics (CFD)

SCROLL KE BAWAH UNTUK MELIHAT DAFTAR ISI TERKAIT CFD

Apa yang pertama kali terbayang di benak anda ketika pertama kali mendengar istilah CFD? Car free day? Computational Fluid Dynamics (CFD)? bagi yang baru mulai mempelajari ilmu ini, yang terbayang pertama pada umumnya adalah distribusi tekanan, kecepatan atau pola aliran yang colorfull sehingga keren untuk dijadikan bahan presentasi dan muncul anekdot CFD = Colorfull Fluid Dynamics.

Sumber gambar: http://www.ccsenet.org/journal/index.php/mas/article/view/72420 [2]

Anggapan tersebut tidak sepenuhnya salah, namun hal itu hanyalah sebagian kecil dari dunia CFD yaitu pada saat pengambilan data akhir (post processing). Pada artikel ini kita akan membahas secara lebih mendalam “seni” computational fluid dynamics.

Tiga hukum dasar fluida (kekekalan massa, momentum dan energi) secara umum di ekspresikan dalam bentuk persamaan yang berbentuk persamaan integral atau diferensial parsial yang rumit dan sulit untuk diselesaikan secara analitis. Faktanya, algoritma komputer hanya dapat menyelesaikan persamaan-persamaan aljabar seperti pertambahan dan pengurangan. Dari masalah tersebutlah muncul ide untuk menguraikan persamaan-persamaan integral dan diferensial parsial tersebut menjadi persamaan-persamaan disktrit yang bisa diselesaikan oleh komputer.

Definisi: Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah seni untuk menggantikan persamaan-persamaan integral dan diferensial parsial menjadi persamaan aljabar diskrit, yang mana untuk kemudian dapat diselesaikan untuk memperoleh solusi berupa angka-angka nilai aliran pada titik-titik diskrit ruang dan waktu [1]

Bagi yang sudah sering “bermain” dengan persamaan integral dan diferensial, pasti memahami bagaimana persamaan ini sangat “mengintimidasi” bahkan untuk kasus yang sederhana sekalipun, misalkan aliran dalam pipa sederhana. Bisa anda bayangkan ketika aliran sederhana tersebut diberikan gangguan misalkan sebuah object di tengahnya. Persamaan akan menjadi sangat panjang untuk dijabarkan bahkan tidak mungkin untuk ditemukan solusinya.

Namun apakah dengan menguraikan persamaan tersebut menjadi persamaan aljabar akan mempermudah untuk menuju ke solusi? Jawabanya tidak, bahkan hal tersebut menjadi hal yang lebih mengintimidasi bagi “manusia”, persamaan akan menjadi sangat panjang dan berupa matriks yang kompleks. Namun kita harus ingat, meskipun komputer hanya dapat menyelesaikan persamaan aljabar, namun komputer memiliki kelebihan dibandingkan manusia, yaitu kecepatanya dalam menghitung sangatlah tinggi menjadikan kita mudah untuk memperoleh solusi aliran yang kompleks sekalipun dengan bantuan komputer.

Saat ini, perkembangan teknologi CFD banyak dimanfaatkan sebagai penghubung dunia eksperimen dan teori. CFD biasa digunakan untuk membantu mengintepretasikan dan memahami hasil teori dan eksperimen, begitu juga sebaliknya. Selain fungsi riset, alat CFD juga menjadi trend dalam dunia desain engineering karena kemudahan dan fleksibilitasnya untuk menemukan trend hubungan parameter satu dengan parameter lainya, sebagai contoh kasus desain impeller dengan variasi sudut dibawah ini:

bisa anda bayangkan jika proses riset diatas dilakukan menggunakan metode eksperimen murni? akan sangat memakan biaya. Dengan bantuan software, hal diatas dapat dilakukan dengan hanya duduk di depan komputer.

Keunggulan lain adalah pengambilan data pada lokasi dan waktu tertentu tanpa instrumen yang mengganggu pola aliran. Anda dapat perhatikan gambar pesawat tempur pada ilustrasi awal artikel ini. Pada bagian sayapnya muncul pola aliran yang membentuk pusaran (vortex core). Fakta eksperimen sulitnya “memunculkan” vortex core tersebut menggunakan wind/water tunnel karena sangat sensitif. Menggunakan CFD, fenomena tersebut dapat dengan sangat mudah kita amati bahkan kita bisa dengan mudah membuat grafik kecepatan atau tekanan didalam garis vortex core tersebut tanpa mengganggu pola aliran.

>>BACA SELENGKAPNYA TEORI CFD DI SINI!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA SIMULASI CFD

DAFTAR ISI ARTIKEL-ARTIKEL TERKAIT CFD

  1. Pendahuluan CFD
  2. Kelebihan dan kelemahan metode CFD
  3. Dasar-dasar mekanika fluida (pengantar CFD)
  4. Aliran pada referensi yang bergerak
  5. Penerapan CFD dalam Industri
  6. Dasar-dasar Meshing dalam CFD
    1. Jenis-jenis mesh pada CFD
    2. Perbandingan mesh tetrahedron dan hexahedon
    3. Inflation pada mesh pada CFD
    4. Kualitas mesh pada CFD
    5. Grid Independence Test (GIT)
  7. Model turbulen dan penggunaanya dalam CFD
    1. Model turbulen RANS
      1. Model turbulen k-epsilon
      2. Model turbulen k-epsilon RNG
      3. Model turbulen k-epsilon Realisable
      4. Model turbulen k-omega
      5. Model turbulen k-omega SST
      6. Perbedaan k-e, k-w, dan k-w SST
    2. Model turbulen LES
    3. Model turbulen DES
    4. Wall Function
  8. Validasi dan Verifikasi pada CFD
  9. “New Normal” pada mekanika fluida
  10. Software openFOAM CFD
  11. Jual Buku modul simulasi ANSYS fluida
  12. Jual Buku teori dan best practices CFD

(Read CFD articles in English)

Kami juga menyediakan buku sebagai referensi lengkap CFD baik secara teori maupun best practices nya >>Klik di sini untuk selengkapnya!

STUDI KASUS

  1. Desain Airfoil 2D
  2. Analisis sayap pesawat terbang
  3. Pembakaran pada Boiler
  4. Desain Centrifugal Pump/compressor
  5. Desain Cold Storage
  6. Erosi pada impengement plate dan tube heat exchanger (PT. Pertamina)
  7. Erosi pada komponen valve (PT. Mitsubishi Chemical Indonesia)
  8. Pembakaran pada Combustion chamber
  9. Simulasi partikel Cyclone separator
  10. Simulasi CFD Engine room kapal
  11. Simulasi CFD Gas lift
  12. Simulasi CFD Gas turbine
  13. Turbin angin (VAWT dan HAWT)
  14. Heat exchanger
  15. Sistem aliran fluida HAVC
  16. Pencampuran pada Mixing tank
  17. Simulasi CFD Sand jet perforator
  18. Analisis performa Valve
  19. Desain Turbin air dan turbin vortex
  20. Simulasi CFD Winglet pesawat terbang
  21. Simulasi CFD Wind deflector

Untuk teori mekanika fluida secara umum, klik di sini.

Selain topik CFD, kami juga membahas banyak artikel-artikel lainya. Cek selengkapnya di sini.

By Caesar Wiratama

Kami juga merupakan distributor software ANSYS di Indonesia, selengkapnya klik di sini.

[1] Anderson, J.D. Jr. 1995. Computational Fluid Dynamics: The basics with applications. McGraw-Hill International editions. ISBN 0-07-113210-4.

[2] Sutrisno, RochmatT.R, Setyawan B.W, Iswahyudi S, Wiratama C, Kartika W. The Flow Visualization CFD Studies of the Fuselage and Rolled-up Vortex Effects of the Chengdu J-10-like Fighter Canard. Modern Applied Science; Vol. 12, No. 2; 2018. ISSN 1913-1844 E-ISSN 1913-1852. Published by Canadian Center of Science and Education

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id
+62 821-3868-4162

2 comments

  1. selamat pagi mas ,,saya mau tnya pada ansys apakah bisa membaca pembagian arus yang di gunakan pada drone heksa copter dengan membawa beban dan tidak membawa beban yang sedang terbang di udara

Leave a Reply to suharji Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *