21 kurva-kurva yang menunjukkan prediksi dariperformansi keandalan sistem yang
akan didesain [25]. Secara sederhana proses penghitungan yang dilakukan oleh aplikasi CFD
adalah dengan kontrol-kontrol perhitungan yang memanfaatkan persamaan- persamaan. Persamaan-persamaan ini adalah persamaan yang melakukan
perhitungan pada semua parameter yang terlibat dalam domain. Misalnya ketika suatu model yang akan dianalisa berkaitan dengan temperatur maka model
tersebut melibatkan persamaan energi atau konservasi dari energi tersebut. Inisialisasi awal dari persamaan tersebut adalah
boundary condition
.
Boundary condition
adalah kondisi dimana kontrol-kontrol perhitungan didefinisikan sebagai definisi awal yang akan dilibatkan ke kontrol-kontrol penghitungan
yang berdekatan dengannya melalui persamaan-persamaan yang terlibat.
2.6.1 Proses Simulasi CFD
Pada umumnya terdapat tiga tahapan yang harus dilakukan ketika melakukan simulasi pada solver CFD, yaitu sebagai berikut [25]:
1. Preposessor
2. Processor
3.
Post processor Prepocessor
mencakup proses penginputan data mulai dari pendefinisian domain serta pendefinisian kondisi batas
boundary condition
. Ditahap ini juga wilayah kerja atau ruangan benda yang akan dianalisa dibagi-bagi dengan jumlah
grid
tertentu atau sering juga disebut dengan
meshing
. Tahap selanjutnya adalah
processor
, pada tahap ini terdapat proses penghitungan data-data input dengan persamaan yang terlibat secara iteratif. Artinya penghitungan dilakukan hingga
hasil menuju error terkecil atau hingga mencapai nilai yang konvergen. Penghitungan dilakukan secara menyeluruh terhadap volume kontrol dengan
proses integrasi persamaan diskrit. Tahap akhir merupakan tahap
post-processor
dimana hasil perhitungan divisualisasikan ke dalam gambar, grafik bahkan animasi dengan pola warna tertentu.
22 Hal yang paling mendasar kenapa konsep CFD banyak sekali digunakan
dalam dunia industri dikarenakan dengan
software
berbasis CFD dapat dilakukan analisa terhadap suatu sistem dengan menghemat waktu dan biaya untuk
melakukan eksperimen. Dengan kata lain desain pemesinan yang dilakukan lebih singkat. Hal ini yang mendasari pemakaian konsep CFD yaitu pemahaman yang
lebih dalam mengenai suatu masalah yang akan diselesaikan atau dalam hal ini pemahaman lebih dalam tentang karakterisrik aliran fluida dengan melihat hasil
berupa grafik, vektor, kontur dan bahkan animasi [26]. Pemakaian CFD secara umum dipakai untuk memprediksi :
a. Aliran dan panas.
b. Transfer massa.
c. Perubahan fasa seperti pada proses melting, pengembunan dan
pendidihan. d.
Reaksi kimia seperti pembakaran. e.
Gerakan mekanis seperti piston dan fan. f.
Tegangan dan tumpuan pada benda solid. g.
Gelembung elektromagnetik.
2.6.2 Persamaan Pembentuk Aliran
Pemodelan dengan metode komputasi pada dasarnya menggunakan persamaan dasar dinamika fluida, momentum, dan energi. Persamaan-persamaan
ini merupakan pernyataan matematis untuk tiga prinsip dasar fisika : 1.
Hukum Kekekalan Massa
The Conservation of Mass
2. Hukum Kekekalan Momentum
The Conservation of Momentum
sebagai interpretasi dari hukum kedua Newton
Newton’s Second Law of Motion 3.
Hukum Kekekalan Energi
The Conservation of Energy
1. Hukum Kekekalan Massa
The Conservation of Mass
23 Konsep utama hukum ini adalah laju kenaikan massa dalam volume
kontrol adalah sama dengan laju net aliran massa fluida ke dalam elemen batas. Secara sederhana dapat ditulis:
........................................2.17 Secara umum hukum kekekalan massa
The Conservation of Mass
3 dimensi dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:
.................2.18
Gambar 2.12 Hukum Kekekalan Massa pada Sebuah Elemen Fluida 3 Dimensi Ambarita, H. 2011
2. Hukum Kekekalan Momentum
The Conservation of Momentum
Hukum kekekalan momentum ini merupakan interpretasi dari hukum ke-2 Newton arah sumbu-x yaitu :
...........................................2.19
