11
5. Militer, contohnya mengembangkan
persenjataan dan menganalisa seberapa besar kerusakan yang ditimbulkannya
Secara umum, proses simulasi dalam CFD terbagi menjadi tiga tahapan, yaitu
preprocessing, solving, dan postprocessing. Preprocessing merupakan langkah awal
dalam simulasi yaitu membuat suatu persiapan dengan membangun model geometri yang
sesuai dalam bentuk CAD Computer Aided Design, membuat grid atau
mesh, dan menentukan kondisi batas dari geometri
tersebut. Solving merupakan proses
penghitungan dan persamaan-persamaan yang terdapat dalam model CFD tersebut
diselesaikan dengan menggunakan bantuan program komputer sesuai dengan kondisi-
kondisi yang telah ditentukan pada saat preprocessing sebelumnya. Sedangkan
postprocessing merupakan langkah terakhir dalam simulasi ini. Hasil penghitungan
langkah sebelumnya diinterpretasikan ke dalam beberapa bentuk diantaranya adalah
grafik, kurva, animasi, gambar 2D maupun 3D.
Model CFD menggunakan persamaan- persamaan aljabar untuk mengganti
persamaan-persamaan diferensial parsial dari kontinuitas, momentum , dan energi dengan
pendekatan model diskrit jumlah sel terhingga. Metode diskritisasi yang
digunakan oleh model CFD ini antara lain :
• Metode beda hingga finite difference
method •
Metode elemen hingga finite elements method
• Metode volume hingga finite volume
method •
Metode elemen batas boundary element method
• Metode skema resolusi tinggi high
resolution scheme method
2.4 GAMBIT
Proses preprocessing pada CFD dapat dibantu oleh GAMBIT Geometry and Mesh
Building Intelligent Toolkit yang merupakan perangkat lunak untuk membuat geometri,
diskritisasi meshing pada model. GAMBIT diproduksi oleh Fluent Inc., yang merupakan
salah satu perangkat lunak analisis komputasi fluida yang menguasai 60 pangsa pasar
dunia untuk perangkat lunak jenis ini Tuakia 2008.
GAMBIT cukup mampu mendiskritisasi berbagai bentuk yang
diinginkan pengguna. Hal tersebut dikarenakan di dalam GAMBIT terdapat
berbagai mesh mulai dari yang bentuknya beraturan sampai yang bentuknya tidak
beraturan, piramid, tetrahedral, dan prisma. Hal ini memungkinkan untuk dapat membuat
suatu model yang rumit sekalipun.
Proses diskritisasi tersebut sangat penting dalam pemodelan karena dapat
mempengaruhi ketelitian komputasi. Semakin kecil ukuran
mesh suatu model, maka ketelitiannya akan semakin tinggi hasil lebih
akurat, sedangkan ukuran mesh yang besar akan mempengaruhi hasil akhir yang kurang
akurat.
Selain itu, di dalam GAMBIT kita juga dapat memeriksa mesh yang kita buat pada
suatu model guna menghindari terjadinya kesalahan pada saat proses solving. Salah satu
tipe kualitas mesh yang dapat kita pilih adalah equiangle skew dengan nilai tidak boleh
melebihi 0.9 Tuakia 2008. Jika melebihi angka tersebut, maka nantinya akan
berdampak buruk pada solusi akhir yang tidak tidak akurat atau membutuhkan waktu
konvergensi yang lama.
Proses terakhir di dalam perangkat lunak GAMBIT adalah penentuan kondisi
batas. Penentuan batas ini juga sangat penting karena menentukan pada bagian mana face
dari model yang telah dibuat akan dikondisikan. Beberapa contoh kondisi batas
diantaranya adalah wall, velocity inlet, mass flow inlet, outflow, pressure inlet dan pressure
outlet.
2.5 Fluent
Fluent merupakan salah satu perangkat lunak CFD yang menggunakan metode
volume hingga finite volume method dan menyediakan fleksibilitas mesh yang lengkap
sehingga kasus aliran fluida yang rumit sekalipun dapat diselesaikan. Jenis mesh yang
didukung oleh Fluent antara lain 2D triangular-quadrilateral, 3D
tetrahedral- hexahedral-pyramid-wedge, dan campuran
hybrid Tuakia 2008. Perangkat lunak ini diluncurkan
pertama kali pada bulan Oktober tahun 1983 yang didirikan oleh Sheffield University dan
Creare Inc. Perangkat lunak ini berkembang dengan cepat dan banyak digunakan di
beberapa negara sehingga berhasil mendirikan perusahaan-perusahaan baru yang pusatnya
berada di daerah New Hampshire, Lebanon.
Pemodelan CFD menggunakan perangkat lunak Fluent dapat memberikan
12
hasil yang akurat dalam memprediksi kondisi turbulensi dan angin untuk menghitung
transpor udara, penyebaran kimia, biologis, dan bahan nuklir. Fluent juga banyak diterima
secara luas dalam dunia tekhnik karena kemampuannya menyelesaikan masalah
dispersi kimia dengan mengangkat isu geometri dan teori-teori fisika dalam model
Camelli 2004; Corrier 2005.
Fluent banyak digunakan oleh berbagai industri, antara lain industri pertambangan,
petrokimia, otomotif, dan biomedikal. Hal ini dikarenakan Fluent memiliki kemampuan
yang luas dalam menganalisis berbagai macam kasus aliran fluida. Kemampuan yang
dimiliki oleh Fluent antara lain:
• Model mixing-plane untuk memodelkan
interaksi rotor-stator dan aplikasi mesin turbo
• Model dynamic mesh untuk memodelkan
domain yang bergerak dan deforming mesh
• Multiple reference frame MRF dan
sliding mesh untuk pemodelan rangka bergerak
• Perubahan fasa untuk peleburan atau
solidifikasi •
Pemodelan fenomena kavitasi •
Percampuran zat dan reaksi kimia, termasuk model pembakaran homogen
dan heterogen •
Aliran kompresibel dan inkompresibel
2.6 Pendekatan Model 2.6.1 Persamaan Kontinuitas
