Latar Belakang Simulasi CFD Persamaan Navier Stokes Untuk Aliran Fluida Tunak Laminar Di Antara Plat Sejajar

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dinamika fluida adalah salah satu disiplin ilmu yang mengkaji perilaku dari zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak dan interaksinya dengan benda padat. Dinamika fluida sering dikatakan sebagai persoalan fisika klasik terbesar yang belum terpecahkan. Upaya untuk mengungkapkan fenomena dinamika fluida tercatat sejak Da Vinci melakukan observasi aliran pada abad ke-16, diikuti Newton pada akhir abad ke-17 dengan konsep viskositis Newtonian, lalu beberapa ilmuan besar seperti Bernoulli, Euler, Navier, Cauchy, Poisson, Saint Venant, dan Stokes. Dua konstribusi penting diberikan secara terpisah oleh Navier pada tahun 1823 dan Stokes pada tahun 1845 yang menurunkan persamaan diferensial parsial fluida viskos, persamaan ini membahas tentang persamaan gerak fluida viskos, persamaan ini dikenal dengan persamaan Navier-Stokes, dan persamaan inilah yang menjadi dasar kajian dinamika fluida saat ini. Dalam kajian dinamika fluida ini kita akan menangani bebagai karakteristik fluida, maka kita perlu menggambarkan karakteristik – karakteristik ini secara kualitatif dan kuantitatif. Aspek kualitatif berfungsi untuk mengidentifikasikan sifat dasar atau jenis dari karakteristik tersebut seperti panjang, waktu, tegangan dan kecepatan, sementara aspek kuantitatif memberikan ukuran numerik dari karakterisik tersebut. Tiga pendekatan kajian teori, eksperimen, dan komputasi dilakukan orang dari berbagai disiplin ilmu termasuk fisika untuk memahami karakteristik - karakteristik tersebut. Untuk mempermudah pemahaman kita mengenai dinamika fluida ini, telah dihasilkan metode-metode numerik dengan menggunakan komputer. Di mana metode Universitas Sumatera Utara numerik ini digunakan untuk menyelesaikan berbagai jenis persoalan dan dalam berbagai variasi keadaan. Kasus-kasus dinamika fluida yang membutuhkan penyelesaian bantuan komputer dipelajari dalam bidang ilmu tersendiri yaitu dinamika fluida komputasional CFD. Komputasi dinamika fluida CFD adalah suatu cabang dinamika fluida yang menggunakan metode numerik dan algoritma untuk memecahkan dan menganalisa masalah-masalah yang melibatkan aliran fluida. Komputer digunakan untuk melakukan jutaan penghitungan yang diperlukan untuk mensimulasikan interkasi antara cairan dan gas dengan benda padat. Dasar fundamental hampir semua masalah CFD adalah persamaan Navier-Stokes, yang menenentukan setiap fase tunggal aliran fluida. Setelah hampir 200 tahun sejak persamaan lengkap mengenai fluida atau hampir 500 tahun sejak bidang ini tercatat, kita memang telah memiliki banyak pemahaman praktis mengenai fenomena dinamika fluida, tetapi masih sangat minim. Oleh sebab itu, peneliti tertarik untuk membuat simulasi dengan Comsol Multiphysics 3.5a untuk persamaan Navier – Stokes pada aliran fluida tak mampat untuk aliran tunak laminar di antara plat sejajar tetap dengan menggunakan metode elemen hingga.

1.2. Tujuan Penelitian