Fluks Panas yang melintasi permukaan sebuah elemen dapat ditulis dalam bentuk persamaan :
20
Dengan mensubstitusi persamaan 19 dan 20 ke dalam persamaan 18, akan diperoleh sebuah persamaan 21 untuk hukum kekekalan energi di mana i, j,
k=1,2,3 yang menunjukkan arah sumbu -x, -y, dan –z.
21
Di mana Φ adalah fungsi dissipasi dengan bentuk sebagai berikut :
22
2.5.1 Penggunaan CFD
CFD dalam aplikasinya dipergunakan antara lain bagi : 1.
Arsitek untuk mendesain ruang atau lingkungan yang aman dan nyaman. 2.
Desainer kendaraan untuk meningkatkan karakter aerodinamikanya. 3.
Analis kimia untuk memaksimalkan hasil dari reaksi kimia dalam peralatan mereka.
4. Engineer petrokimia untuk strategi optimal dari oil recovery.
5. Ahli biomekanik untuk mencari rahasia dari gerakan burung sampai dengan
ikan lumba-lumba. 6.
Pelatih atau analis sport, misalnya untuk mencari rahasia tendangan melengkung pada sepakbola.
Universitas Sumatera Utara
7. Dokter atau ahli bedah untuk mengobati penyakit arterial computational
hemodynamics. 8.
Metereologis untuk meramalkan cuaca dan memperingatkan akan terjadinya bencana alam.
9. Organisasi militer untuk mengembangkan senjata dan mengestimasi seberapa
besar kerusakan yang diakibatkannya. 10.
Analisis failure untuk mencari sumber-sumber kegagalan misalnya pada suatu sistem pembakaran atau aliran uap panas.
11. Ahli safety untuk mengurangi resiko kesehatan akibat radiasi dan zat
berbahaya lainnya.
2.5.2 Metode Diskritisasi Pada CFD
Pada dasarnya, FLUENT hanya menghitung pada titik-titik simpul mesh geometri, sehingga pada bagian di antara titik simpul tersebut harus dilakukan
interpolasi untuk mendapatkan nilai kontinyu pada sluruh domain. Terdapat beberapa skema interpolasi yang sering digunakan yaitu :
- First-order upwind scheme
Skema interpolasi yang paing ringan dan cepat mencapai konvergen, tetapi ketelitiannya hanya orde satu. Ketika skema ini dipilih, nilai bidang dalah
sama dengan nilai pusat sell dalam sell upstream. Skema ini memungkinkan digunakan pada penyelesaian berbasis tekanan dan
rapatan density -
Second-order upwind scheme
Menggunakan persamaan yang lebih teliti sampai orde 2, sangat baik digunaan pada mesh tritet dimana arah aliran tidak sejajar dengan mesh. Karena metode
interpolasi yang digunakan lebih rumit, maka lebih lambat mencapai konvergen.
Ketika skema ini dipilih, nilai bidang dikomputasi mengikuti bentuk : 23
Universitas Sumatera Utara
Dimana, dan adalah nilai pusat sell dan gradient dalam sell upstream,
dan adalah vektor perpindahan dari pusat luasan sell upstream ke bidang
pusat luasan. -
Quadratic Upwind Interpolation QUICK scheme
Diaplikasikan untuk mesh quadhex dan hybrid, tetapi jangan digunakan untuk elemen mesh tri, dengan alian fluida yang berputarswirl. Ketelitiannya
mencapai orde 3 pada ukuran mesh yang seragam. Untuk bidang pada Gambar, jika aliran dari kiri ke kanan, seperti itu nilai
dapat ditulis sebagai berikut :
24
Gambar 2.13 Volume kontrol 1 dimensi Fluent Inc, 2006
2.5.3 Manfaat CFD
