Metode CFD Menggunakan Perangkat Lunak FLUENT

���� �� + ���� �� � = � �� � �� �� �� � � − � �� � �� � + �� + Φ ......................................................................................... Pers 21 Dimana i, j, k = 1, 2, 3 yang merupakan sumbu x, y, z Jika beberapa asumsi dinyatakan, beberapa bagian dari persamaan energi dapat dihilangkan. Sebagai contoh, jika kerapatan massa konstan atau fluida inkompresibel, maka persamaan � �� � �� � menjadi nol. Selanjutnya, jika disipasi kekentalan diabaikan, maka Φ dapat dihilangkandari persamaan. Dan juga jika energi dalam yang timbul pada elemen sama dengan nol, dapat juga dihilangkan dari persamaan. Meskipun persamaan pembentuk aliran di atas terlihat sangat rumit, namun persamaan tersebut berasal dari hokum konservasi yang sangat sedarhana yaitu konservasi massa, momentum dan energi. Pada kasus tiga dimensi , humum ini menjadi lima persamaan yang berbeda. Mereka merupakan system yang disatukan dari persamaan diferensial parsialnonlinear.Sampai saat ini belum ada solusi analitik dari persamaan-persamaan tersebut.Dalam hal ini, persamaan ini bukan tidak memiliki solusi namun sampai saat ini belum ditemukan. Metode yang lain yang digunakan untuk menyelesakan persamaan tersebut adalah dengan metode numerik yang dikenal dengan Computational Fluid Dynamics CFD. Dengan metode ini, persamaan ini akan diselesaikan dengan iterasi untuk menemukan solusi yang mungkin berdekatan dengan solusi sebenarnya.

2.8.2 Metode CFD Menggunakan Perangkat Lunak FLUENT

CFD memungkinkan penyelesaian persamaan pembentuk aliran dengan menggunakan suatu perhitungan numerik yang disebut dengan metode volume hingga finite volume methods. Untuk memudahkan perhitungan numerik, telah tersedia banyak perangkat lunak computer. Salah satu perangkat lunak yang terkenal dalam perhitungan dan simulasi CFD adalah FLUENT. FLUENT adalah program komputer yang dikembangkan oleh ANSYS Inc. untuk memodelkan aliran fluida dan perpindahan panas dalam geometri yang kompleks. FLUENT merupakan salah satu jenis program CFD Computational Fluid Dynamics yang menggunakan metode diskritisasi volume hingga. Universitas Sumatera Utara FLUENT memiliki fleksibilitas mesh, sehingga kasus-kasus aliran fluida yang memiliki mesh tidak terstruktur akibat geometri benda yang rumit dapat diselesikan dengan mudah. Selain itu, FLUENT memungkinkan untuk penggenerasian mesh lebih halus atau lebih besar dari mesh yang sudah ada berdasarkan pemilihan solusi aliran. Fluent menggunakan teknik control volume untuk mengubah persamaan pembentuk aliran menjadi persamaan algebra sehingga dapat diselesaikan secara numeric. Teknik control volume ini mengandung pengintegralan setiap persamaan pembentuk aliran pada tiap-tiap kontol volume, menghasislkan persamaan- persamaan diskrit yang mengkonservasikan tiap jumlah yang ada pada control volume. Secara lengkap langkah-langkah FLUENT dalam menyelesaikan suatu simulasi adalah sebagai berikut : 1. Membuat geometri dan mesh pada model. 2. Memilih solver yang tepat untuk model tersebut 2D atau 3D. 3. Mengimpor mesh model grid. 4. Melakukan pemeriksaan pada mesh model. 5. Memilih formulasi solver. 6. Memilih persamaan dasar yang akan dipakai dalam analisa. 7. Menentukan sifat material yang akan dipakai. 8. Menentukan kondisi batas. 9. Mengatur parameter kontrol solusi. 10. Initialize the flow field. 11. Melakukan perhitunganiterasi. 12. Menyimpan hasil iterasi. 13. Jika diperlukan, memperhalus grid kemudian melakukan iterasi ulang FLUENT menggunakan suatu teknik berbasis volume kendali untuk mengubah bentuk persamaan umum governing equation ke bentuk persamaan aljabar algebraic equation agar dapat dipecahkan secara numerik.Teknik kontrol volume ini intinya adalah pengintegralan persamaan diferensial umum untuk setiap volume kendali, sehingga menghasilkan suatu persamaan diskrit yang menetapkan setiap besaran pada suatu basis volume kendali. Diskritisasi Universitas Sumatera Utara persamaan umum dapat diilustrasikan dengan menyatakan persamaan kekekalan kondisi-steady untuk transport suatu besaran skalar. Hal ini ditunjukkan dengan Persamaan 3.1 yang ditulis dalam bentuk integral untuk volume kendali sembarang.Persamaan 3.1 diterapkan untuk tiap volume kendali atau sel dalam daerah asal komputasi domain.sebagai berikut: ∮ �Ǿ��. �� = ∮ � Ǿ ∇ Ǿ �. � + ∫ � Ǿ �� � ............................... pers 22 Dimana � = rapat massa V = vector kecepatan =ui + vj +wk dalam 3D A = vector area permukaan � Ǿ = koefisien difusi untuk Ǿ ∇ Ǿ = gradient Ǿ=�Ǿ�xi+ �Ǿ�yj+ �Ǿ�zk dalam 3D � Ǿ = sumber tiap satuan volume Universitas Sumatera Utara

BAB III PERHITUNGAN

3.1 Objek