Ratti, C. dan A.S. Mujumdar 1997 mengembangkan model simulasi pengering surya untuk melihat performansi dengan memasukkan pengaruh pengkerutan produk untuk produk
pangan yang memiliki kadar air awal sangat tinggi dan sensitif terhadap suhu tinggi rusaknya cita rasa, aroma vitamin dan sebagainya. Dalam model matematis ini digunakan persamaan
keseimbangan massa dan energi dalam padatan dan fase uap.
Dymond dan Kutdcher 1997 mengembangkan model simulasi dengan CFD untuk mendisain kolektor surya yang diletakkan pada sisi dinding
bangunangedung dan menentukan pola aliran udara di dalamnya. Pada penelitian tersebut digunakan TASflowCFD 2 dimensi. Aliran udara maksimum terjadi
pada bagian tengah atas kolektor. Peningkatan kecepatan aliran udara meyebabkan suhu rendah tetapi efisiensi kolektor secara keseluruhan meningkat.
Hasil simulasi memberikan kedekatan yang baik terhadap hasil pengukuran.
5.2.3. Computational Fluid Dynamics CFD
Computational Fluid Dynamics atau CFD adalah suatu analisis sistem yang meliputi aliran fluida, pindah panas dan fenomena lain yang seperti reaksi kimia yang menggunakan simulasi
berbasis komputer. CFD telah dikenal sejak tahun 1960-an untuk mendisain mesin jet dan aircraft. Perkembangan selanjutnya metoda ini digunakan untuk mendisain mesin pembakaran internal,
tabung pembakaran dalam turbin gas dan tungku, kendaraan bermotor dan aliran udara yang menyelimuti casing mobil. CFD terdiri dari tiga komponen utama, yaitu: pre-processor, solver dan
post-processor. Pre-processor berupa input yang harus diberikan, berupa bentuk geometri, pembentukan grid mesh penentuan sifat termofisik dan kondisi batas. Solver adalah pemecahan
model aliran fluida model persamaan konservasi massa, momemtum dan energi menggunakan analisis numerik dengan metoda beda hingga, elemen hingga, spectral atau volume hingga yang
merupakan pengembangan dari formulasi beda hingga secara khusus. Post-processor meliputi pengolahan hasil visualisasi dari solver berupa penampilan kecepatan dan suhu fluida 2 atau 3
dimensi dalam bentuk vektor, kontur dan bayangan dengan warna tertentu Versteeg dan Malalasekera, 1995.
5.3. PENDEKATAN TEORI
Dalam simulasi pola aliran udara, udara digambarkan secara kuantitatif dalam besaran suhu dan kecepatan dalam persamaan diferensial, dalam koordinat
Cartesian dan dipecahkan menggunakan teknik CFD tiga dimensi yang didasarkan pada analisis numerik dengan metode volume hingga. Pemecahan simulasi
menggunakan software CFD: FLUENT 5.3 dan pembetukan geometri alat menggunakan software Geomesh 3.4Gambit. Kode CFD mengandung 3 elemen
utama, yaitu: pre-processor, solver dan post-processor Versteeg dan Malalasekera, 1995.
5.3.1. Pre-processor
Pre-processor terdiri dari input masalah aliran ke dalam program CFD
dengan memakai interface yang memudahkan operator dan transformasi input berikutnya ke dalam bentuk yang sesuai dengan pemecahan oleh solver.
Hal-hal yang dilakukan pada tahap ini meliputi:
- Mendefinisaikan geometri daerah yang dikehendaki: perhitungan domain
- Pembentukan grid pada setiap domain ke dalam jumlah yang lebih kecil, dan subdomain yang
tidak saling tumpang tindih: berupa gridmesh pada sel atau volume kontrol atau elemen. -
Pemilihan fenomena kimia fisik yang dibutuhkan untuk dimodelkan. -
Menentukan sifat-sifat fluida konduktifitas, viskositas, massa jenis, panas jenis dan sebagainya
- Menentukan kondisi batas yang sesuai pada sel yang merupakan batas domain.
Pendefinisian kondisi batas dan kondisi awal berdasarkan bentuk saluran dalam ruang. Pengering digambarkan sebagai balok dalam koordinat Cartesian dengan sumbu terletak pada
kiri dalam bawah, dengan dimensi: panjang arah x, tinggi arah y dan lebar arah z. Kondisi batas dinyatakan sebagai berikut:
- Kecepatan udara pada semua dinding dan atap pengering pada arah x, y dan z adalah 0.
- Kecepatan udara pada dinding rak pengering pada arah x, y dan z adalah 0.
- Kecepatan udara pada kipas besarnya ditentukan berdasarkan kebutuhan udara untuk
menghilangkan uap air dari sejumlah massa bahan. -
Suhu udara pengering di semua dinding dan atap pengering pada arah x, y dan z sama dengan suhu lingkungan.
Pemecahan masalah aliran kecepatan, tekanan, suhu, dan lain-lain didefinisikan pada titik nodal di dalam tiga sel. Ketepatan CFD dibentuk oleh
sejumlah sel di dalam grid. Secara umum semakin besar jumlah sel, ketelitian hasil pemecahan semakin baik. Mesh optimal tidak selalu seragam, semakin halus
pada bagian yang memiliki variasi cukup besar dan semakin kasar untuk bagian yang relatif tidak banyak perubahan.
5.3.2. Solver
