Komponen Utama CFD COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS CFD

3 Fungsi kenyamanan aerotermal : melalui hembusan angin pada kulit manusia, diharapkan adanya peningkatan kenyamanan melalui proses evaporasi keringat pada kulit manusia.

2.9 PINDAH PANAS

Pindah panas merupakan proses perpindahan energi ketika dua buah sistem atau lebih dengan temperatur yang berbeda mengalami kontak. Hal ini berdasarkan pada hukum pertama termodinamika “energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan melainkan hanya berubah dari satu bentuk kebentuk lainnya”. Proses pindah panas dapat dibedakan menjadi 3 macam yaitu konveksi, konduksi, dan radiasi Kreith 1976.

2.10 COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS CFD

Computational Fluid Dynamics CFD adalah suatu sistem analisis yang meliputi aliran fluida, pindah panas dan massa, serta fenomena lain seperti reaksi kimia dengan menggunakan simulasi berbasis komputer. CFD telah digunakan sejak tahun 1960 untuk mendesain mesin jet dan aircraft. CFD merupakan pemanfaatan komputer untuk memprediksi secara kuantitatif apa yang terjadi pada saat fluida mengalir sehingga prediksi aliran fluida pada berbagai sistem dapat dilakukan dengan biaya murah dan waktu relatif singkat dibandingkan dengan metode eksperimen. Program CFD harus dapat menyelesaikan persamaan yang mengatur aliran fluida untuk memprediksi aliran fluida pada kondisi tertentu sehingga pemahaman tentang sifat-sifat dasar aliran fluida sangat penting. Metode CFD menggunakan analisis numerik yang terdiri atas persamaan keseimbangan massa, momentum dan energi, sehingga penyelesaian persamaan untuk benda dua atau tiga dimensi lebih cepat dan dapat dilakukan secara simultanbersamaan.

2.10.1 Komponen Utama CFD

CFD mengandung tiga komponen utama, yaitu: pre-processor, solver, dan post-processor. 1 Pre-processor Pre-processing merupakan tahapan awal dalam membangun dan menganalisa dengan menggunakan teknik CFD. Pada tahapan ini dilakukan pendefinisian masalah dengan membentuk geometri. Hal-hal yang dilakukan pada tahap ini meliputi: a. Mendefinisikan geometri dari daerah yang dianalisis b. Penentuan jenis aliran eksternal atau internal c. Pemilihan fenomena kimia dan fisik yang diperlukan seperti gravitasi, kecepatan angin, jenis material, dan sebagainya. d. Menentukan sifat-sifat fluida konduktivitas, viskositas, massa jenis, panas jenis, dan sebagainya e. Penentuan mesh f. Penentuan domain g. Menentukan kondisi batas yang sesuai h. Menentukan goal atau keluaran yang ingin dicapai Pemecahan masalah aliran kecepatan, tekanan, temperatur, dan lain-lain didefinisikan pada titik nodal di dalam tiga sel. Ketepatan CFD dibentuk oleh sejumlah sel dalam grid. Secara umum semakin besar jumlah sel maka ketelitian hasil pemecahan akan semakin baik. Tuakia 2008, diacu dalam Ni‟am 2008. 2 Solver Proses pada solver merupakan proses pemecahan dalam CFD secara matematika melalui analisis numerik tiga dimensi dengan metode volume melalui pemisalan variabel-variabel aliran yang belum diketahui ke dalam fungsi-fungsi sederhana, diskretisasi dengan cara menggantikan pemisalan tadi menjadi persamaan aliran atur dan menguraikan persamaan matematis tersebut dan menyelesaikan persamaan matematis tersebut dengan metode iterasi membuat sebuah tebakan nilai variabel-variabel dan terus dilakukan sampai selisih antara ruas kiri dengan ruas kanan persamaan mendekati nol konvergen. Solution adalah tahap penyelesaian masalah berupa proses iterasi hingga mencapai harga yang diinginkan atau mendekati nol konvergen. 3 Post-processor Tahapan terakhir adalah menampilkan dalam post-processing seluruh hasil dimana dilakukan pada tahapan sebelumnya yang meliputi: a. Tampilan geometri domain dan grid b. Plot vektor c. Plot permukaan 2D dan 3D d. Tracking partikel e. Manipulasi pandangan f. Output berwarna

BAB III. PENDEKATAN TEORITIK

3.1 PINDAH PANAS

Pindah panas merupakan proses penghantaran suatu energi dari satu tempat ke tempat lain. Prosen pindah panas sendiri dibedakan menjadi 3 macam yaitu konveksi, konduksi, dan radiasi. Konveksi merupakan proses perpindahan energi yang merupakan gabungan dari konduksi panas, penyimpan energi, gerakan pencampuran. Konveksi merupakan mekanisme yang penting pada pindah panas antara benda padat dengan fluida atau gas Kreith 1976. ……………………………................................................. 1 Konduksi merupakan proses dimana aliran panas dari daerah yang temperaturnya lebih panas ke daerah yang temperaturnya lebih rendah pada suatu media padat, cair, atau gas atau antara media yang berbeda pada kontak fisik secara langsung Kreith 1976. …………………………………………………………. 2 Radiasi adalah proses perpindahan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik karena perubahan konvigurasi elektronik dari atom-atom atau molekul-molekul. Proses ini dapat terjadi walaupun dalam kondisi hampa udara dan inilah cara matahari hingga cahayanya dapat mencapai bumi. …………………….….………………………… 3 Nilai σ merupakan konstanta Stefan-Boltzmann yang bernilai 5.67 x 10-8 Wm 2 . K 4 atau 0.1714 x 10 -8 Btuh . ft 2 . R 4 . Permukaan yang dapat memancarkan radiasi dengan nilai emisifitas maksimum disebut dengan black body. Nilai emisifitas permu kaan berkisar 0 ≤ ε ≤ 1 Cengel 2003. Transmitansi panas merupakan besar laju aliran panas yang melalui suatu bahan dan dapat dinyatakan dengan persamaan: …………………………………………….. 4 ……………………………………………………... 5