Aplikasi CFD

DEFINISI CFD

CFD atau Computation Fluid Dynamics merupakan suatu disiplin ilmu yang mempelajari cara memprediksi aliran dari fluida. Selain itu, CFD juga memprediksi perpindahan panas dari aliran fluida tersebut , reksi kimia yang terjadi, dan fenomena lainnya, dengan menggunakan penyelesaian persamaan matematika.

PROSES SIMULASI CFD

Umumnya, terdapat tiga tahapan yang harus dilakukan ketika melakukan simulasi CFD, yaitu :

a. Preprocessing

Preprocessing adalah langkah awal dalam membangun dan menganalisis sebuah model CFD. Teknisnya adalah membuat model dalam paket CAD (Computer Aided Design), membuat mesh yang sesuai, kemudian menerapkan kondisi batas dan sifat–sifat fluidanya.

b. Solving

Solvers CFD merupakan suatau proses pengolahan atau perhitungan kondisi–kondisi yang diterapkan pada saat preprocessing.

c. Postprocessing

Postprocessing adalah langkah terakhir dalam analisis CFD. Hal yang dilakukan pada langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data hasil simulasi CFD yang bisa berupa gambar, kurva, dan animasi. Prosedur berikut terdapat pada semua pendekatan program CFD, yaitu :

1.  Pembuatan geometri dari model/problem

2.  Bidang atau volume yang diisi oleh fluida dibagi menjadi sel–sel kecil (meshing)

3. Pendefinisian model fisiknya, misalnya : persamaan–persamaan gerak + entalpi + konservasi spesies (zat–zat yang kita definisikan, biasanya berupa komponen dari suatu reaktan)

4.  Pendefinisian kondisi–kondisi batas, termasuk didalamnya sifat–sifat dan perilaku dari batas–batas model/problem. Untuk kasus transien, kondisi awal juga didefinisikan.

5. Persamaan–persamaan matematika yang membangun CFD diselesaikan secara iteratif, bisa dalam kondisi tunak (steady state) atau transien.

6. Analisis dan visualisasi dari solusi CFD

Software-software yang biasa digunakan untuk analisis CFD, antara lain GAMBIT dan FLUENT

Pemakaian CFD secara umum dipakai untuk memprediksi :

·         Aliran dan panas

·         Transfer massa

·         Perubahan fasa seperti pada proses melting, pengembunan dan pendidihan

·         Reaksi kimia seperti pembakaran

·         Gerakan mekanis seperti piston dan fan

·         Tegangan dan tumpuan pada benda solid

·         Gelembung elektromagnetik

Teknik ini sangat handal dan meliputi cakupan luas dalam area industry dan non industry. Beberapa contohnya yaitu :

1.     Aerodinamika pesawat dan kendaraan : lift dan drag

2.     Hidrodinamika kapal

3.     Pembangkit Tenaga : pembakaran dalam mesin IC dan turbin gas

4.     Mesin turbo : aliran dalam laluan rotating, diffuser dsb.

5.     Rekayasa electrical dan electronic : pendingin peralatan termasuk microchip

6.     Lingkungan internal dan eksternal gedung : beban angin dan pendinginan/ventilasi